乙内酰脲

乙内酰脲,也称海因(Hydantoin),学名咪唑啉啶-2,4-二,是一个五元含饱和杂环化合物。它可以看作一分子乙醇酸和一分子尿素发生两次缩合后生成的产物。是咪唑的衍生物,属于双内酰胺酰亚胺类。是一些药物的核心结构。[1]

乙内酰脲
IUPAC名
imidazolidine-2,4-dione
英文名 Hydantoin
别名 海因、2,4-咪唑啉二酮
识别
CAS号 461-72-3  ✓
PubChem 10006
ChemSpider 9612
SMILES
InChI
InChIKey WJRBRSLFGCUECM-UHFFFAOYAD
ChEBI 27612
KEGG C05146
性质
化学式 C3H4N2O2
摩尔质量 100.076 g·mol⁻¹
外观 无色结晶
熔点 220 °C
溶解性 39.7 g/L (100 °C)
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

性质编辑

甲醇中结晶出来的乙内酰脲为无色针状结晶,从水中结晶出的乙内酰脲为无色片状结晶。存在于甜菜汁中,有微弱的甜味,可溶于甲醇乙醇乙酸碱性水溶液,微溶于水和乙醚。用酸或碱水解,则开环。与热的稀盐酸反应时,甘氨酸是产物之一。具微酸性,烷基化乙酰化反应分别发生在3位及1位。

制取编辑

乙内酰脲由阿道夫·冯·拜尔于1861年研究尿酸时首先分离出来。由于是通过用氢碘酸在加热时还原尿酸的一级代谢产物尿囊素(Allantoin)而得到的,因此他将这个产物命名为海因(Hydantoin),意为氢化尿囊素。分离出的海因为白色的结晶粉末。

 
尿酸 → 尿囊素 → 海因

乙内酰脲的制取方法有很多种。

  1. Urech在1873年通过用丙氨酸硫酸盐氰酸钾进行缩合反应,得到了5-甲基乙内酰脲。这个方法称为Urech乙内酰脲合成。也可以用氨基乙酸氨基乙酸乙酯代替丙氨酸。[2]
     

  2. 丙酮氰醇碳酸铵反应可得5,5-二甲基乙内酰脲。[3]这个方法称为Bucherer-Bergs反应[4][5]

     

  3. 甲醛氢氰酸为原料,进行溶液反应,再与二氧化碳反应而得。
  4. 乙醇酸尿素缩合而得。
  5. 由溴乙酰尿素与氨的醇溶液在加热时反应而得。[6]

用于多肽N-端氨基酸测序的Edman降解中,异硫氰酸苯酯与N-端氨基酸反应后重排,得到一个苯乙内酰硫脲的衍生物。通过分析该苯乙内酰硫脲衍生物,即可鉴定出多肽的N-端氨基酸。

用途编辑

用于制取乙内酰脲的衍生物,如呋喃烯定肌松剂丹曲林钠,抗生素呋喃妥因,以及抗惊厥药物乙苯妥英苯妥英钠美芬妥英磷苯妥英钠等。妥英/妥因二字是对英文中乙内酰脲类物质名称的词尾-toin的音译。

氮上的氢原子被氯和溴原子取代的乙内酰脲,例如二氯二甲基乙内酰脲(DCDMH)、氯溴二甲基乙内酰脲(BCDMH)和二溴二甲基乙内酰脲(DBDMH),与水作用时能释放出次氯酸次溴酸,是一类新型高效的防腐杀菌剂,用于水体的消毒,对细菌、真菌、藻类具有广谱的杀灭作用。[7]

在碱性溶液中,乙内酰脲的5-位碳发生去质子化,生成的碳负离子可与类发生羟醛缩合生成不饱和酰胺,经还原、水解可得2-氨基酸

DNA中的嘧啶碱基,如胸腺嘧啶胞嘧啶,在生物死亡后会逐渐被氧化形成环状饱和结构,如5-羟基-5-甲基乙内酰脲、5-羟基乙内酰脲(胸腺嘧啶的降解产物)以及较少的5-羟基尿嘧啶和5,6-二羟基尿嘧啶,它们又可以进一步被氧化分解形成短片段。这些产物改变了DNA的基本组成,会影响对古DNA进行的聚合酶连锁反应(PCR)分析。[8]

芳族聚海因聚乙内酰脲)是主链中含有乙内酰脲重复单元的芳杂环高分子聚合物,用于电绝缘漆和电绝缘薄膜等。

参见编辑

参考资料编辑

  1. ^ The Chemistry of the Hydantoins. Elinor Ware Chem. Rev.; 1950; 46(3) pp 403 - 470; doi:10.1021/cr60145a001
  2. ^ Urech, Ann., 165, 99 (1873).
  3. ^ Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, p.323 (1955); Vol. 20, p.42 (1940) Link页面存档备份,存于互联网档案馆).
  4. ^ Bucherer and Steiner, J. prakt. Chem., 140, 291 (1934).
  5. ^ Bergs, Ger. pat. 566,094 (1929) [C. A., 27, 1001 (1933)].
  6. ^   本條目出自公有领域Chisholm, Hugh (编). 大英百科全書 (11th ed.). 劍橋大學出版社. 1911. 
  7. ^ 薛广波.灭菌·消毒·防腐·保藏[M].北京:人民卫生出版社,1993.253-260.
  8. ^ Hofreiter M., Serre D., Poinar H.N., Kuch M., and Paabo S. Nature Reviews Genetics (2001) 2: 353.