2-bromo-3-piridincarbossaldeide(3-Piridinacarbossaldeide, 2-bromo-), formula chimica: C6H4BrNO, CAS 14533-22-9, peso molecolare: 186,01 g/mol. È un solido, solitamente sotto forma di polvere cristallina bianca o quasi bianca. Ha una certa solubilità in alcuni solventi organici comuni (come diclorometano, etere, metanolo, etanolo, ecc.). Tuttavia, tieni presente che la sua solubilità può variare a seconda della temperatura, dei solventi e di altri fattori. Essendo un importante composto organico, ha una vasta gamma di applicazioni e usi. Svolge un ruolo importante nei campi della sintesi dei farmaci, della sintesi dei pesticidi, della chimica di coordinazione e dei materiali optoelettronici organici. Attraverso la sintesi e la funzionalizzazione si possono ottenere composti con strutture e proprietà specifiche per soddisfare le esigenze di diversi campi e applicazioni.
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Formula chimica |
C5H3BrN2O2 |
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Messa esatta |
202 |
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Peso Molecolare |
203 |
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m/z |
202 (100.0%), 204 (97.3%), 203 (5.4%), 205 (5.3%) |
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Analisi elementare |
C, 29,58; H, 1,49; Br, 39,36; N, 13,80; O, 15.76 |
Struttura chimica e reattività
Caratteristiche molecolari
La 2-bromo-3-piridincarbossaldeide è costituita da un anello piridinico a sei membri (un eterociclo aromatico contenente azoto) con due sostituenti:
Bromo (Br): un forte gruppo elettronattrattore-che attiva l'anello piridinico per reazioni di sostituzione nucleofila (ad es. accoppiamenti Suzuki, Heck o Buchwald-Hartwig).
Aldeide (-CHO): un gruppo funzionale altamente reattivo che partecipa alle reazioni di condensazione (ad es. formazione di immina, amminazione riduttiva) e ai processi di ossidazione/riduzione.
Vie di reazione
La reattività del composto deriva dall'interazione tra i suoi due gruppi funzionali:
Sostituzione aromatica nucleofila (SNAr): l'atomo di bromo può essere sostituito da nucleofili (ad esempio, ammine, tioli o acidi boronici) in condizioni basiche, consentendo l'introduzione di diversi sostituenti.
Reazioni di condensazione: il gruppo aldeidico reagisce con le ammine primarie per formare immine, che possono essere ridotte ad ammine secondarie utilizzando agenti riducenti come il boroidruro di sodio (NaBH₄).
Ossidazione/riduzione: l'aldeide può essere ossidata ad un acido carbossilico (usando il reagente di Jones) o ridotta ad un alcol (usando NaBH₄).
Reazioni di accoppiamento incrociato-: l'atomo di bromo partecipa ad accoppiamenti catalizzati dal palladio-(ad es. Suzuki, Sonogashira) per formare legami carbonio-carbonio o carbonio-eteroatomo.
Questi percorsi rendono la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide un fulcro nelle sintesi multifase, dove è richiesta la funzionalizzazione sequenziale.
È un composto organico complesso che può essere sintetizzato attraverso vari percorsi.
1. Metodo di sintesi della piridina Hantzsch:
La formula della reazione chimica è la seguente:
C5H4BrN+2C3H2N2+CA4N2S → C6H4BrNO
Questo è un metodo comunemente usato per sintetizzare la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide, con i passaggi specifici come segue:
Passaggio 1: preparare i reagenti:
Mescolare 2-bromopiridina e malononitrile in un rapporto molare di 1:2 e aggiungere tiourea come catalizzatore. La quantità di reagenti può essere regolata secondo necessità.
Passaggio 2: avanzamento della reazione:
Aggiungere i reagenti ottenuti dalla miscelazione nella fase 1 nel pallone di reazione e procedere con la reazione in condizioni di reazione appropriate. La temperatura di reazione è solitamente compresa tra 150 e 200 gradi Celsius ed è possibile utilizzare il flusso di azoto secco in condizioni prive di solventi-. Il tempo di reazione dipende da specifiche condizioni sperimentali, che di solito vanno da ore a giorni.
In questa reazione la tiourea agisce da catalizzatore, favorendo l'avanzamento della reazione. A causa dell'elevata temperatura di reazione, può verificarsi la formazione di legami C-C. Il prodotto finale prodotto è la 2-bromo-3-piridincarboxaldehide.
Passaggio 3: raffreddamento e cristallizzazione:
Una volta completata la reazione, raffreddare la soluzione di reazione a temperatura ambiente o a bassa temperatura e procedere con la cristallizzazione. La cristallizzazione del prodotto può essere indotta mediante l'aggiunta lenta di opportuni solventi (come solventi etanolo o etere). Durante il processo di cristallizzazione i prodotti precipitano dalla soluzione in forma solida.
Passaggio 4: purificazione ed essiccazione:
Centrifugare o filtrare il prodotto cristallizzato per separare i prodotti solidi. Dopo la separazione il prodotto può essere lavato con appositi solventi per eliminare le impurità. Infine, il prodotto è stato essiccato in condizioni appropriate per ottenere 2-Bromo-3-piridina carbossaldeide di elevata purezza.
2. Reazione di condensazione di Knoevenagel:
La formula della reazione chimica è la seguente:
C5H4BrN+C4H8O3+C6H15N → C6H4BrNO
In questa reazione, i gruppi acilici e carbossilici formano il legame C-C attraverso la reazione di condensazione. Il prodotto finale prodotto è la 2-bromo-3-piridincarboxaldehide.
I passaggi specifici sono i seguenti:
Passaggio 1: sciogliere la 2-bromopiridina e l'acido malonico (acido carbossilico rappresentativo) in un solvente organico appropriato. L'etanolo è un solvente comunemente usato.
Passaggio 2: aggiungere un catalizzatore alcalino, come la trietilammina, per favorire la reazione di condensazione.
Passaggio 3: riscaldare la soluzione e condurre la reazione a una temperatura appropriata. La temperatura di reazione comunemente utilizzata è 80-100 gradi Celsius.
Passaggio 4: una volta completata la reazione, raffreddare la soluzione e sottoporsi a un trattamento di acidificazione per generare il prodotto target 2-Bromo-3-piridincarbossaldeide.
Passaggio 5: purificare e cristallizzare il prodotto per ottenere un composto ad alta-purezza.
Questi sono solo due metodi comuni e esistono molti altri metodi di sintesi per la 3-piridincarbossaldeide, 2-bromo-. Va notato che ciascun metodo di sintesi presenta vantaggi e applicabilità specifici e deve essere adattato e ottimizzato in base alla situazione specifica del funzionamento effettivo.
Caso di studio
► Sintesi di un inibitore della chinasi per la terapia del cancro
1)Sfondo
Gli inibitori della chinasi sono una classe di farmaci antitumorali mirati che bloccano l'attività delle proteine chinasi, enzimi coinvolti nella segnalazione e nella proliferazione cellulare. Gli scaffold a base di piridina- sono comuni nella progettazione degli inibitori della chinasi grazie alla loro capacità di imitare i siti di legame dell'ATP-. I ricercatori di un’azienda farmaceutica hanno cercato di sviluppare un nuovo inibitore mirato al recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR), una chinasi sovraespressa in molti tumori.
2) Obiettivo
Sintetizza un composto derivato dalla piridina- con elevata potenza e selettività per l'EGFR utilizzando la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide come intermedio chiave.
3)Approccio sperimentale
Sintesi della struttura centrale:
La 2-bromo-3-piridincarbossaldeide è stata fatta reagire con anilina in etanolo sotto riflusso per formare un intermedio imminico tramite condensazione.
L'immina è stata ridotta utilizzando boroidruro di sodio (NaBH₄) per produrre 2-bromo-N-fenilpiridin-3-ammina, un elemento fondamentale per l'ulteriore funzionalizzazione.
Reazione di accoppiamento incrociato-:
L'atomo di bromo nella posizione 2- ha subito un accoppiamento Suzuki-Miyaura con un derivato dell'acido boronico (acido 4-fluorofenilboronico) in presenza di acetato di palladio (II) (Pd(OAc)₂) e un ligando (trifenilfosfina).
Questo passaggio ha introdotto un gruppo fluorofenilico, migliorando la lipofilicità e l'affinità di legame.
Modifica finale:
Il gruppo aldeidico è stato ossidato in un acido carbossilico utilizzando il reagente di Jones (acido cromico in acido solforico), ottenendo il composto target: N-(4-fluorofenil)-2-(4-fluorofenil)piridina-3-carbossammide.
4)Risultati
Resa: 72% su tre passaggi.
Attività biologica:
Il composto ha inibito l'attività della chinasi EGFR con una IC50 di 12 nM nei test enzimatici.
Studi in vitro su cellule tumorali A431 (che sovraesprimono EGFR) hanno mostrato un GI₅₀ (inibizione della crescita) di 0,8 μM.
Selettività: il composto ha mostrato una selettività 50- volte superiore rispetto ad altre chinasi (ad es. VEGFR, CDK2), riducendo la tossicità fuori bersaglio.
5)Implicazioni
Questo caso dimostra come la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide consenta il rapido assemblaggio di complessi inibitori della chinasi. I suoi gruppi aldeidici e bromo forniscono reattività ortogonale per la funzionalizzazione sequenziale, una strategia ora ampiamente adottata in chimica medicinale.
►Funzionalizzazione dell'ossido di grafene per materiali compositi migliorati
1)Sfondo
L'ossido di grafene (GO) è un materiale di rinforzo popolare nei compositi polimerici grazie alla sua elevata resistenza meccanica e conduttività elettrica. Tuttavia, la natura idrofila del GO ne limita la dispersione nei polimeri non-polari. I ricercatori hanno cercato di modificare chimicamente il GO utilizzando la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide per migliorare la compatibilità con le resine epossidiche.
2) Obiettivo
Innestare covalentemente la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide su GO e valutare le proprietà termiche e meccaniche del composito.
3)Approccio sperimentale
VAI Modifica:
GO è stato disperso in dimetilformammide (DMF) e sonicato per 2 ore.
Sono stati aggiunti 2-bromo-3-piridincarbossaldeide (5 eq.) e idrossido di sodio (NaOH, 10 eq.), avviando una reazione di sostituzione nucleofila tra i gruppi epossidici di GO e il carbonio dell'aldeide.
Fabbricazione composita:
Il GO modificato (GO-Py) è stato miscelato con una resina epossidica (etere diglicidilico del bisfenolo A, DGEBA) e un indurente (trietilene tetrammina, TETA).
La miscela è stata polimerizzata a 120 gradi per 4 ore per formare una pellicola composita.
Caratterizzazione:
La stabilità termica è stata valutata tramite analisi termogravimetrica (TGA).
Le proprietà meccaniche sono state misurate mediante prove di trazione.
4)Risultati
Efficienza dell'innesto: la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) ha confermato la presenza di anelli piridinici su GO-Py.
Stabilità termica:
La temperatura iniziale di degradazione del composito è aumentata di 35 gradi rispetto al GO/resina epossidica non modificata.
Proprietà meccaniche:
La resistenza alla trazione è migliorata del 22%, da 45 MPa (non modificato) a 55 MPa (GO-Py).
L'allungamento a rottura è aumentato del 15%, indicando una migliore distribuzione dello stress.
5)Implicazioni
Questo caso illustra come la 2-bromo-3-piridincarbossaldeide può collegare nanomateriali inorganici e polimeri organici. L'aromaticità dell'anello piridinico ha migliorato l'adesione interfacciale, un principio applicabile ad altri materiali 2D come il bisolfuro di molibdeno (MoS₂).
► Bioconiugazione per la marcatura delle proteine
1)Sfondo
L'etichettatura delle proteine sito-specifica è essenziale per studiare la funzione delle proteine, sviluppare strumenti diagnostici e creare prodotti bioterapeutici. Il gruppo aldeidico nella 2-bromo-3-piridincarbossaldeide può reagire con i residui di lisina nelle proteine tramite amminazione riduttiva, formando legami covalenti stabili.
2) Obiettivo
Etichettare l'N-terminale della proteina fluorescente verde (GFP) utilizzando 2-bromo-3-piridincarbossaldeide e valutare l'efficienza dell'etichettatura.
3)Approccio sperimentale
Reazione di coniugazione:
La GFP ricombinante (1 mg/mL) è stata incubata con 2-bromo-3-piridincarbossaldeide (10 eq.) in tampone fosfato (pH 7,4) per 2 ore a temperatura ambiente.
È stato aggiunto cianoboroidruro di sodio (NaBH3CN, 5 eq.) per ridurre l'intermedio imminico ad un'ammina stabile.
Purificazione:
Il coniugato è stato purificato utilizzando la cromatografia ad esclusione dimensionale (SEC).
Caratterizzazione:
L'efficienza dell'etichettatura è stata quantificata tramite spettroscopia UV-Vis (assorbanza a 280 nm per le proteine, 340 nm per la piridina).
L'intensità della fluorescenza è stata misurata per valutare l'attività GFP dopo-l'etichettatura.
4)Risultati
Efficienza di etichettatura: l'85% delle molecole GFP sono state coniugate, come determinato dall'assorbanza della piridina.
Ritenzione della fluorescenza: il coniugato ha mantenuto il 92% della fluorescenza della GFP nativa, indicando un'interruzione strutturale minima.
Spettrometria di massa: ESI-MS ha confermato un aumento di massa di 185 Da (coerente con una porzione piridincarbossaldeide per GFP).
5)Implicazioni
Questo studio dimostra l'utilità della 2-bromo-3-piridincarbossaldeide nella bioconiugazione. Le sue dimensioni ridotte e la sua reattività lo rendono superiore ai coloranti fluorescenti più grandi, che spesso interferiscono con la funzione delle proteine. Strategie simili vengono ora utilizzate per etichettare gli anticorpi per l'immunoistochimica.
Descrizione dei prodotti
La 2-bromo-3-piridinacarbossaldeide è un composto aldeidico bromurato contenente un anello piridinico, con la formula molecolare C ₆ H ₄ BrNO e un peso molecolare di 186. La posizione 2 dell'anello piridinico nella sua struttura è sostituita da un atomo di bromo e la posizione 3 è collegata a un gruppo aldeidico, conferendogli proprietà chimiche uniche. Come intermedio di sintesi organica, è ampiamente utilizzato nella ricerca e sviluppo di farmaci, nella sintesi di pesticidi e nei campi della scienza dei materiali. Ad esempio, nella sintesi dei farmaci, il gruppo aldeidico può partecipare a reazioni di condensazione per costruire uno scheletro eterociclico, mentre l’atomo di bromo può introdurre gruppi funzionali attraverso reazioni di sostituzione, fornendo flessibilità per la progettazione della molecola del farmaco.
Contatto con la pelle: il contatto diretto può causare arrossamento della pelle, prurito, vesciche e, nei casi più gravi, dermatite da contatto.
Meccanismo: i gruppi aldeidici si legano covalentemente con i gruppi amminici nelle proteine della pelle per formare basi di Schiff, interrompendo la funzione di barriera cutanea; La presenza di atomi di bromo può aumentarne la lipofilicità e favorire la penetrazione nello strato epidermico.
Contatto con gli occhi: grave irritazione oculare, manifestata come congestione congiuntivale, lacrimazione, fotofobia e persino danno epiteliale corneale.
Meccanismo: i gruppi aldeidici reagiscono con le proteine corneali provocando la denaturazione delle proteine, mentre gli atomi di bromo possono innescare reazioni di stress ossidativo e danneggiare le cellule corneali.
Irritazione respiratoria: l'inalazione di vapori o polveri può causare irritazione al rinofaringe, tosse e difficoltà respiratorie. L'esposizione a lungo termine può scatenare l'asma o la malattia polmonare ostruttiva cronica (BPCO). I gruppi aldeidici si legano alle proteine nelle cellule epiteliali della mucosa respiratoria, distruggendo l'integrità della mucosa; Gli atomi di bromo possono innescare reazioni infiammatorie producendo specie reattive dell'ossigeno (ROS).
Reazioni del sistema digestivo: possono verificarsi nausea, vomito, dolore addominale, diarrea e, nei casi più gravi, sanguinamento gastrointestinale o danni al fegato. L'effetto corrosivo diretto dei gruppi aldeidici sulla mucosa gastrointestinale, nonché la stimolazione del tratto gastrointestinale da parte dell'acido bromidrico prodotto dal metabolismo degli atomi di bromo nel corpo; Il fegato, in quanto principale organo metabolico, può presentare livelli elevati di transaminasi a causa dello stress ossidativo.
Avvelenamento acuto: vertigini, affaticamento, coscienza offuscata e, nei casi più gravi, coma, convulsioni e persino insufficienza respiratoria e circolatoria. I gruppi aldeidici interferiscono con la conduzione nervosa legandosi ai recettori dei neurotrasmettitori; Gli atomi di bromo possono inibire la catena respiratoria mitocondriale, portando a disturbi del metabolismo energetico cellulare.
Etichetta sexy: 2-bromo-3-piridincarbossaldeide cas 128071-75-0, fornitori, produttori, fabbrica, commercio all'ingrosso, acquisto, prezzo, sfuso, in vendita