Прымяненне цыяніду натрыю ў фармацэўтычным і арганічным сінтэзе

Увядзенне

Цыянід натрыю (NaCN) — неарганічнае злучэнне, якое, нягледзячы на ​​сваю высокую таксічнасць, адыгрывае значную ролю ў розных прамысловых і хімічных працэсах. У гэтым артыкуле разглядаецца яго прымяненне ў фармацэўтычным і арганічным сінтэзе , падкрэсліваецца яго важнасць і рэакцыі, у якіх яно ўдзельнічае.

Прымяненне ў фармацэўтычным сінтэзе

Сінтэз распаўсюджаных лекаў

1. Пеніцылін

Цыянідныя злучэнні, у тым ліку цыянід натрыю , удзельнічаюць у сінтэзе некаторых папярэднікаў пеніцыліну. У складаным шматэтапным сінтэзе пеніцыліну некаторыя рэакцыі патрабуюць увядзення спецыфічных функцыянальных груп. Цыянід натрыю можа быць выкарыстаны для ўвядзення цыяніднай групы (-CN) у ключавыя прамежкавыя злучэнні. Гэтая цыянідная група можа быць далей пераўтворана шляхам гідролізу, аднаўлення або іншых хімічных рэакцый з утварэннем патрэбных малекулярных структур, якія неабходныя для антыбактэрыйнай актыўнасці пеніцыліну.

2. Вітамін B6

У сінтэзе вітаміна B6 таксама выкарыстоўваецца цыянід натрыю ў некаторых сінтэтычных шляхах. Цыянідная група, уведзеная цыянідам натрыю, можа ўдзельнічаць у рэакцыях утварэння кольца і пераўтварэннях функцыянальных груп. Напрыклад, яна можа быць выкарыстана для пабудовы пірыдзінавай кольцавай структуры, характэрнай для вітаміна B6. Праз серыю рэакцый, такіх як рэакцыі нуклеафільнага далучэння і элімінавання, прамежкавы прадукт, які змяшчае цыянід, можа паступова ператварацца ў канчатковы прадукт вітаміна B6 з правільнай стэрэахіміяй і размяшчэннем функцыянальных груп.

3. Фалійная кіслата

Пры сінтэзе фоліевай кіслаты цыянід натрыю можа быць выкарыстаны ў сінтэзе яе падраздзяленняў. Фоліевая кіслата складаецца з птэрыдзінавага кольца, пара-амінабензойнай кіслаты і глутамінавай кіслаты. Цыянід натрыю можа ўдзельнічаць у рэакцыях, якія ўтвараюць або мадыфікуюць структуры гэтых падраздзяленняў. Напрыклад, пры сінтэзе птэрыдзінавага кольца рэакцыі на аснове цыяніду могуць быць выкарыстаны для ўвядзення азотазмяшчальных функцыянальных груп, якія маюць вырашальнае значэнне для агульнай структуры і біялагічнай актыўнасці фоліевай кіслаты.

4. Кафеін

Сінтэз кафеіну можа таксама ўключаць цыянід натрыю ў некаторых сінтэтычных стратэгіях. Метылксантынавая структура кафеіну можа быць пабудавана праз серыю рэакцый, пачынаючы з больш простых папярэднікаў. Цыянід натрыю можа ўдзельнічаць у рэакцыях, якія ўводзяць функцыянальныя групы ў пэўныя пазіцыі кальцавых структур, якія затым метылююцца і далей апрацоўваюцца з утварэннем кафеіну. Функцыянальныя групы, атрыманыя з цыяніду, могуць выступаць у якасці важных будаўнічых блокаў для пабудовы складанай малекулы кафеіну.

Сінтэз фармацэўтычных прамежкавых прадуктаў

1. Амінакіслоты ў фармацэўтычных прэпаратах

Амінакіслоты з'яўляюцца асноўнымі будаўнічымі блокамі для многіх фармацэўтычных прадуктаў. Цыянід натрыю выкарыстоўваецца ў сінтэзе некаторых амінакіслот. Напрыклад, у сінтэзе Штрэкера альдэгід або кетон рэагуе з аміякам і цыянідам натрыю з утварэннем α-амінанітрылу. Гэты α-амінанітрыл затым можа быць гідралізаваны з утварэннем адпаведнай амінакіслаты. Гэтая рэакцыя забяспечвае універсальны метад сінтэзу ненатуральных і натуральных амінакіслот, якія выкарыстоўваюцца ў распрацоўцы лекаў, альбо ў якасці саміх актыўных фармацэўтычных інгрэдыентаў (АФІ), альбо ў якасці важных прамежкавых прадуктаў для больш складаных малекул лекаў.

2. Прамежкавыя прадукты для супрацьракавых прэпаратаў

Пры распрацоўцы супрацьракавых прэпаратаў цыянід натрыю можа быць выкарыстаны ў сінтэзе пэўных прамежкавых прадуктаў. Некаторыя супрацьракавыя прэпараты маюць складаныя малекулярныя структуры, якія патрабуюць увядзення нітрыльных груп у дакладныя пазіцыі. Цыянід натрыю можа быць выкарыстаны для ўвядзення гэтых нітрыльных груп, якія затым могуць быць далей пераўтвораны ў іншыя функцыянальныя групы, такія як аміды, карбонавыя кіслоты або аміны, праз добра вядомыя хімічныя рэакцыі. Гэтыя функцыянальныя групы маюць вырашальнае значэнне для ўзаемадзеяння прэпарата з яго малекуламі-мішэнямі ў ракавых клетках, такімі як ферменты або рэцэптары, якія ўдзельнічаюць у росце і праліферацыі клетак.

Прымяненне ў арганічным сінтэзе

Увядзенне цыянідных груп

1. Сінтэз нітрылу

Цыянід натрыю — распаўсюджаны рэагент для сінтэзу нітрылаў. У арганічнай хіміі, калі алкілгалогенід рэагуе з цыянідам натрыю ў палярным апратонным растваральніку, такім як дыметылсульфаксід (ДМСО) або дыметылфармамід (ДМФА), рэакцыя адбываецца па механізме нуклеафільнага бімалекулярнага замяшчэння. Напрыклад, этылбромід рэагуе з цыянідам натрыю ў ДМСО з утварэннем этылцыяніду, таксама вядомага як прапіянітрыл. Нітрылы — вельмі ўніверсальныя прамежкавыя прадукты ў арганічным сінтэзе. Іх можна ператварыць у карбонавыя кіслоты шляхам гідролізу, аднавіць з утварэннем першасных амінаў або выкарыстоўваць у сінтэзе гетэрацыклічных злучэнняў.

2. Сінтэз араматычнага нітрылу

Цыянід натрыю таксама можа выкарыстоўвацца ў сінтэзе араматычных нітрылаў. Рэакцыі паміж арылгалогенідамі і цыянідам натрыю больш складаныя ў параўнанні з рэакцыямі з алкілгалогенідамі з-за меншай рэакцыйнай здольнасці арылгалогенідаў. Аднак пры пэўных умовах, такіх як выкарыстанне меднага каталізатара ў так званай рэакцыі Розенмунда-фон Браўна, арылнітрылы могуць быць атрыманы. Напрыклад, бромбензол можа рэагаваць з цыянідам натрыю ў прысутнасці цыяніду медзі(I) у ДМФА з утварэннем бензанітрылу.

Сінтэз складаных арганічных малекул

1. Сінтэз гетэрацыклічных злучэнняў

Цыянід натрыю часта ўдзельнічае ў сінтэзе гетэрацыклічных злучэнняў, якія шырока сустракаюцца ў прыродных прадуктах, леках і матэрыялах. Пры сінтэзе пірымідынаў, класа гетэрацыклічных злучэнняў з важнай біялагічнай актыўнасцю, цыянід натрыю можа ўдзельнічаць у рэакцыях, якія ўтвараюць структуру пірымідынавага кольца. Адзін з такіх працэсаў - гэта рэакцыя 1,3-дыкарбанільнага злучэння з мачавінай і цыянідам натрыю ў асноўных умовах. Цыянідная група ўключаецца ў прамежкавы прадукт рэакцыі, і праз серыю рэакцый цыклізацыі і элімінавання ўтвараецца пірымідынавае кольца.

2. Сінтэз малекул, падобных да прыродных прадуктаў

У сінтэзе складаных малекул, падобных да прыродных прадуктаў, цыянід натрыю можа быць выкарыстаны ў ключавых этапах для ўвядзення функцыянальных груп або стварэння вуглярод-вугляродных сувязей. Напрыклад, у поўным сінтэзе некаторых алкалоідаў цыянід натрыю можа быць выкарыстаны для ўвядзення нітрыльнай групы ў пэўнае месца ў малекуле. Гэтая нітрыльная група можа затым быць выкарыстана ў рэакцыях, падобных да рэакцый Грыньяра, для стварэння новых вуглярод-вугляродных сувязей або далейшага пераўтварэння ў іншыя функцыянальныя групы, што дазваляе паэтапна канструяваць складаную структуру прыроднага прадукту.

Меркаванні бяспекі

Неабходна падкрэсліць, што цыянід натрыю надзвычай таксічны. Ён можа вызваляць у растворы іоны цыяніду, якія могуць звязвацца з жалезам (III) у цытахром-с-аксідазе ў клетках, інгібіруючы клетачнае дыханне і прыводзячы да хуткай гібелі клетак. Таму пры любым ужыванні, звязаным з цыянідам натрыю, неабходна выконваць строгія пратаколы бяспекі. Гэта ўключае ў сябе працу ў добра вентыляваных выцяжных шафах, нашэнне адпаведных сродкаў індывідуальнай абароны, такіх як пальчаткі, ахоўныя акуляры і ахоўнае адзенне, а таксама наяўнасць належных планаў дзеянняў у надзвычайных сітуацыях у выпадку разліву або ўздзеяння. Акрамя таго, адходы, якія змяшчаюць цыянід натрыю, павінны быць належным чынам апрацаваны, каб прадухіліць забруджванне навакольнага асяроддзя.

Conclusion

Цыянід натрыю, нягледзячы на ​​высокую таксічнасць, з'яўляецца важным рэагентам у фармацэўтычным і арганічным сінтэзе. Ён дазваляе сінтэзаваць шырокі спектр лекаў, фармацэўтычных прамежкавых прадуктаў і складаных арганічных малекул. Разумеючы яго прымяненне і выконваючы строгія працэдуры бяспекі, хімікі могуць працягваць выкарыстоўваць цыянід натрыю для распрацоўкі новых лекаў, матэрыялаў і іншых каштоўных хімічных прадуктаў. Аднак таксама прыкладаюцца намаганні для распрацоўкі альтэрнатыўных, менш таксічных метадаў рэакцый, якія ў цяперашні час абапіраюцца на цыянід натрыю для зніжэння звязаных з імі рызык.