Cyanogen bromid
|
|
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Föredraget IUPAC-namn
Kolnitridbromid |
|
Andra namn
|
|
| Identifierare | |
|
3D-modell ( JSmol )
|
|
| 1697296 | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.007.320 |
| EG-nummer |
|
| Maska | Cyanogen+bromid |
|
PubChem CID
|
|
| RTECS-nummer |
|
| UNII | |
| FN-nummer | 1889 |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| BrCN | |
| Molar massa | 105,921 g mol -1 |
| Utseende | Färglöst fast material |
| Densitet | 2,015 g ml -1 |
| Smältpunkt | 50 till 53 °C (122 till 127 °F; 323 till 326 K) |
| Kokpunkt | 61 till 62 °C (142 till 144 °F; 334 till 335 K) |
| Reagerar | |
| Ångtryck | 16,2 kPa |
| Termokemi | |
|
Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 ) |
136,1–144,7 kJ mol −1 |
| Faror | |
| GHS- märkning : | |
  
|
|
| Fara | |
| H300 , H310 , H314 , H330 , H410 | |
| P260 , P273 , P280 , P284 , P302+P350 | |
| NFPA 704 (branddiamant) | |
| NIOSH (USA:s hälsoexponeringsgränser): | |
|
PEL (tillåtet)
|
5 mg m −3 |
| Besläktade föreningar | |
|
Besläktade alkanenitriler
|
|
|
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).
|
|
Cyanogenbromid är den oorganiska föreningen med formeln (CN)Br eller BrCN. Det är ett färglöst fast ämne som används i stor utsträckning för att modifiera biopolymerer , fragmentera proteiner och peptider (skär C-terminalen av metionin) och syntetisera andra föreningar. Föreningen klassificeras som en pseudohalogen .
Syntes, grundläggande egenskaper och struktur
Kolatomen i cyanbromid är bunden till brom genom en enkelbindning och till kväve genom en trippelbindning (dvs Br−C≡N ) . Föreningen är linjär och polär, men den joniseras inte spontant i vatten. Det löser sig i både vatten och polära organiska lösningsmedel .
Cyanogenbromid kan framställas genom oxidation av natriumcyanid med brom , som fortskrider i två steg via den intermediära cyanogenen ( (CN) 2 ):
När det är kylt har materialet en förlängd hållbarhet. Liksom vissa andra cyanogenföreningar genomgår cyanbromid en exoterm trimerisering till cyanurisk bromid ( ( BrCN) 3 ). Denna reaktion katalyseras av spår av brom, metallsalter, syror och baser. Av denna anledning undviker experimentalister brunaktiga prover.
Cyanogenbromid hydrolyseras för att frigöra vätecyanid och hypobromsyra
Biokemiska tillämpningar
Den huvudsakliga användningen av cyanogenbromid är att immobilisera proteiner, fragmentera proteiner genom att klyva peptidbindningar och syntetisera cyanamider och andra molekyler.
Proteinimmobilisering
Cyanogenbromid används ofta för att immobilisera proteiner genom att koppla dem till reagenser som agaros för affinitetskromatografi . På grund av dess enkelhet och milda pH- förhållanden är cyanbromidaktivering den vanligaste metoden för att framställa affinitetsgeler. Cyanogenbromid används också ofta eftersom det reagerar med hydroxylgrupperna på agaros för att bilda cyanatestrar och imidokarbonater . Dessa grupper reageras med primära aminer för att koppla proteinet till agarosmatrisen, som visas i figuren. Eftersom cyanatestrar är mer reaktiva än cykliska imidokarbonater, kommer aminen att reagera mestadels med estern, vilket ger isoureaderivat och delvis med det mindre reaktiva imidokarbonatet, vilket ger substituerade imidokarbonater.
Nackdelarna med detta tillvägagångssätt inkluderar toxiciteten av cyanogenbromid och dess känslighet för oxidation. Cyanbromidaktivering involverar även bindning av en ligand till agaros genom en isoureabindning, som är positivt laddad vid neutralt pH och därmed instabil. Följaktligen kan isoureaderivat fungera som svaga anjonbytare . [ död länk ]
Proteinklyvning
Cyanogenbromid hydrolyserar peptidbindningar vid C-terminalen av metioninrester . Denna reaktion används för att minska storleken på polypeptidsegment för identifiering och sekvensering .
Mekanism
Elektrondensiteten i cyanogenbromid förskjuts bort från kolatomen, vilket gör den ovanligt elektrofil , och mot det mer elektronegativa brom och kväve. Detta gör kolet särskilt känsligt för attack av en nukleofil , och klyvningsreaktionen börjar med en nukleofil acylsubstitutionsreaktion där brom slutligen ersätts av svavlet i metionin. Denna attack följs av bildandet av en femledad ring i motsats till en sexledad ring, vilket skulle medföra bildandet av en dubbelbindning i ringen mellan kväve och kol. Denna dubbelbindning skulle resultera i en stel ringkonformation och därigenom destabilisera molekylen. Således bildas den femledade ringen så att dubbelbindningen är utanför ringen, som visas i figuren.
Även om det nukleofila svavlet i metionin är ansvarigt för att attackera BrCN, beter sig svavlet i cystein inte på liknande sätt. Om svavlet i cystein angriper cyanbromid, skulle bromidjonen deprotonera cyanidaddukten, vilket lämnar svavlet oladdat och beta-kolet i cysteinet inte elektrofilt. Den starkaste elektrofilen skulle då vara cyanidkvävet, som, om det angrips av vatten, skulle ge cyansyra och det ursprungliga cysteinet.
Reaktionsförhållanden
Klyvning av proteiner med BrCN kräver användning av en buffert såsom 0,1 M HCl ( saltsyra ) eller 70 % ( myrsyra) . Dessa är de vanligaste buffertarna för klyvning. En fördel med HCl är att myrsyra orsakar bildningen av formylestrar, vilket komplicerar proteinkarakteriseringen. Men myrsyra används fortfarande ofta eftersom det löser upp de flesta proteiner. Oxidationen av metionin till metioninsulfoxid , som är inert mot BrCN-angrepp, sker också lättare i HCl än i myrsyra, möjligen på grund av att myrsyra är en reducerande syra. Alternativa buffertar för klyvning inkluderar guanidin eller urea i HCl på grund av deras förmåga att veckla ut proteiner och därigenom göra metionin mer tillgängligt för BrCN.
Observera att vatten krävs för normal peptidbindningsklyvning av iminolaktonmellanprodukten. I myrsyra förstärks klyvningen av Met- Ser- och Met- Thr -bindningar med ökad vattenkoncentration eftersom dessa förhållanden gynnar tillsatsen av vatten över iminen snarare än reaktionen av sidokedjans hydroxyl med iminen. Sänkt pH tenderar att öka klyvningshastigheten genom att hämma metionin-sidokedjans oxidation.
Sidereaktioner
När metionin följs av serin eller treonin kan sidoreaktioner uppstå som förstör metioninet utan peptidbindningsklyvning . Normalt, när iminolaktonen väl har bildats (se figur), kan vatten och syra reagera med iminen för att klyva peptidbindningen och bilda en homoserinlakton och en ny C-terminal peptid. Men om den intilliggande aminosyran till metionin har en hydroxyl- eller sulfhydrylgrupp , kan denna grupp reagera med iminen för att bilda en homoserin utan peptidbindningsklyvning. Dessa två fall visas i figuren.
Organisk syntes
Cyanogenbromid är ett vanligt reagens i organisk syntes . Som nämnts tidigare är reagenset benäget att attackeras av nukleofiler såsom aminer och alkoholer på grund av det elektrofila kolet. Vid syntesen av cyanamider och dicyanamider reagerar primära och sekundära aminer med BrCN för att ge mono- och dialkylcyanamider, som ytterligare kan reagera med aminer och hydroxylamin för att ge guanidiner och hydroxyguanidiner. I von Braun-reaktionen reagerar tertiära aminer med BrCN för att ge disubstituerade cyanamider och en alkylbromid. Cyanogenbromid kan användas för att framställa arylnitriler , nitriler, anhydrider och cyanater . Det kan också fungera som ett klyvningsmedel. Cyanogenbromid används i syntesen av 4-metylaminorex ("is") och viroxim.
Toxicitet, lagring och deaktivering
Cyanogenbromid kan förvaras torrt vid 2 till 8 °C under längre perioder.
Cyanogenbromid är flyktig och absorberas lätt genom huden eller mag-tarmkanalen . Därför kan giftig exponering uppstå vid inandning, fysisk kontakt eller förtäring. Det är akut giftigt och orsakar en mängd olika ospecifika symtom . Exponering för även små mängder kan orsaka kramper eller dödsfall. LD 50 oralt hos råttor rapporteras som 25–50 mg/kg.
Den rekommenderade metoden för att deaktivera cyanbromid är med natriumhydroxid och blekmedel . Den vattenhaltiga alkalihydroxiden hydrolyserar omedelbart (CN)Br till alkalicyanid och bromid. Cyaniden kan sedan oxideras av natrium- eller kalciumhypoklorit till den mindre giftiga cyanatjonen. Observera att avaktivering är extremt exotermisk och kan vara explosiv.
Vidare läsning
- Gross, E.; Witkop, B. (1962). "Icke-enzymatisk klyvning av peptidbindningar: metioninresterna i bovint pankreatisk ribonukleas" ( PDF) . Journal of Biological Chemistry . 237 (6): 1856–1860. doi : 10.1016/S0021-9258(19)73948-9 . PMID 13902203 .
- Inglis, AS; Edman, P. (1970). "Mekanism för cyanogenbromidreaktion med metionin i peptider och proteiner". Analytisk biokemi . 37 (1): 73–80. doi : 10.1016/0003-2697(70)90259-9 . PMID 5506566 .
externa länkar
- "Cyanogenbromid MSDS-nummer: C6600" . JT Baker. 1996-08-12.
- Teeri, AE (1948). "Tiamin och cyanogenbromidreaktionen" (PDF) . Journal of Biological Chemistry . 173 (2): 503–505. doi : 10.1016/S0021-9258(18)57422-6 . PMID 18910706 .