Катехол - Catechol

Не путать с Катехин, также иногда называемый катехол.
Катехол
Формула скелета
Шариковая модель
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Бензол-1,2-диол[1]
Другие имена
Пирокатехол[1]
1,2-бензендиол
2-гидроксифенол
1,2-дигидроксибензол
о-Бензендиол
о-Дигидроксибензол
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
471401
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.004.025 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 204-427-5
2936
КЕГГ
Номер RTECS
  • UX1050000
UNII
Свойства
C6ЧАС6О2
Молярная масса110.112 г · моль−1
Внешностьот белых до коричневых перистых кристаллов
Запахслабый фенольный запах
Плотность1,344 г / см3, твердый
Температура плавления 105 ° С (221 ° F, 378 К)
Точка кипения 245,5 ° С (473,9 ° F, 518,6 К) (сублимированные)
430 г / л
Растворимостьочень растворим в пиридин
растворим в хлороформ, бензол, CCl4, эфир, этилацетат
журнал п0.88
Давление газа20 Па (20 ° C)
Кислотность (пKа)9.45, 12.8
−6.876×10−5 см3/ моль
1.604
2.62±0.03 D [2]
Структура
моноклинический
Опасности
Паспорт безопасностиСигма-Олдрич
Пиктограммы GHSGHS06: ТоксичноGHS08: Опасность для здоровьяGHS05: Коррозийный
Сигнальное слово GHSОпасность
H301, H311, H315, H317, H318, H332, H341
P261, P301, P330, P331, P310, P302, P352, P312, P305, P351, P338, P310
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания 127 ° С (261 ° F, 400 К)
510 ° С (950 ° F, 783 К)
Пределы взрываемости1.4%–?[3]
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
300 мг / кг (крыса, перорально)
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
никто[3]
REL (Рекомендуемые)
TWA 5 частей на миллион (20 мг / м3) [скин][3]
IDLH (Непосредственная опасность)
N.D.[3]
Родственные соединения
Связанный бензендиолы
Резорцин
Гидрохинон
Родственные соединения
1,2-бензохинон
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Катехол (/ˈkæтɪtʃɒл/ или /ˈkæтɪkɒл/), также известен как пирокатехол или 1,2-дигидроксибензол, представляет собой токсичное органическое соединение с молекулярной формулой C6ЧАС4(ОЙ)2. Это орто изомер трех изомерных бензендиолы. Это бесцветное соединение встречается в природе в следовых количествах. Впервые он был обнаружен деструктивная перегонка экстракта растений катехин. В настоящее время ежегодно синтетическим путем производится около 20 000 тонн катехина в качестве товарного органического химического вещества, в основном в качестве прекурсора пестицидов, ароматизаторов и ароматизаторов.

Катехол представляет собой перистые белые кристаллы, которые очень быстро растворяются в воде.

Выделение и синтез

Катехол был впервые выделен в 1839 году Эдгаром Хьюго Эмилем Рейншем (1809–1884) путем дистилляции его из твердого дубильного препарата. катехин, который является остатком катеху, вареный или концентрированный сок Мимоза катеху (Акация катеху ).[4] При нагревании катехина выше точки его разложения вещество, которое Райнш впервые назвал Brenz-Katechusäure (обожженная катехиновая кислота) возгоняется в виде белых высолов. Это был продукт термического разложения флаванолов в катехине. В 1841 году и Вакенродер, и Цвенгер независимо друг от друга заново открыли катехол; сообщая о своих выводах, Философский журнал придумал название пирокатехин.[5] К 1852 г. Эрдманн понял, что катехол - это бензол с добавленными к нему двумя атомами кислорода; в 1867 г., Август Кекуле понял, что катехол был диол бензола, поэтому к 1868 году катехол был внесен в список пирокатехол.[6] В 1879 г. Журнал химического общества рекомендовали называть катехол «катехолом», и в следующем году он был включен в список как таковой.[7]

С тех пор было показано, что катехол встречается в свободной форме в естественных условиях. кино И в бук смола. это сульфоновая кислота был обнаружен в моча лошадей и людей.[8]

Катехол получают в промышленных масштабах путем гидроксилирования фенол с помощью пероксид водорода.[9]

C6ЧАС5ОН + Н2О2 → С6ЧАС4(ОЙ)2 + H2О

Ранее его получали гидроксилированием салицилового альдегида с использованием пероксид водорода,[10] а также гидролиз 2-замещенных фенолов, особенно 2-хлорфенол, с горячими водными растворами, содержащими гидроксиды щелочных металлов. Его производное метилового эфира, гваякол, превращается в катехол в результате гидролиза CH3-O облигация, продвигаемая иодоводородная кислота.[10]

Реакции

Органическая химия

Как и другие дифункциональные производные бензола, катехол легко конденсируется с образованием гетероциклические соединения. Циклический сложные эфиры образуются при обработке дихлор электрофилы. Например, используя трихлорид фосфора или оксихлорид фосфора дает циклический хлорфосфонит или хлорфосфонат соответственно; сульфурилхлорид дает сульфат; и фосген дает карбонат:

C6ЧАС4(ОЙ)2 + XCl2 → С6ЧАС4(O2X) + 2 HCl
где X = PCl или P (O) Cl; ТАК2; CO.

Катехолы производят хиноны с добавлением нитрат церия и аммония (МОЧЬ).

С ионами металлов

Катехол - это конъюгированная кислота хелатирующего агента, широко используемая в координационная химия. Основные растворы катехола реагируют с железом (III) с образованием красного [Fe (C6ЧАС4О2)3]3−. Хлорид железа дает зеленую окраску с водным раствором, тогда как щелочной раствор быстро меняет цвет на зеленый и, наконец, на черный при воздействии воздуха.[11] Железосодержащий диоксигеназа ферменты катализируют расщепление катехола.

Редокс химия

Катехол производится путем обратимого двухэлектронного, двухпротонного восстановления 1,2-бензохинон (E° = +795 мВ против ОНА; Eм (pH 7) = +380 мВ против SHE).[12][13]

Электрохимическое взаимопревращение 1,2-бензохинона и катехола

Катехолат-дианион окислительно-восстановительного ряда, моноанионный семихинонат и бензохинон вместе называются диоксолены. Диоксолены используются как лиганды.[14]

Природные явления

Небольшие количества катехола естественным образом встречаются в фрукты и овощи вместе с ферментом полифенолоксидаза (также известная как катехолаза или катехолоксидаза). После смешивания фермента с субстратом и воздействия кислорода (как при картофель или яблоко вырезано и опущено) бесцветный катехол окисляет красновато-коричневым меланоидным пигментам, производным бензохинона. Фермент инактивируется добавлением кислоты, такой как лимонная кислота содержалась в лимонный сок. Исключение кислорода также предотвращает реакция потемнения. Однако активность фермента увеличивается при более низких температурах. Бензохинон считается противомикробный, свойство, которое замедляет порча поврежденных плодов и других частей растений.

Это один из основных природных фенолов в Аргановое масло,[нужна цитата ] и является составной частью кастореум, вещество из касторовой железы бобры, используется в парфюмерия. Он также встречается в Agaricus bisporus.[15]

Наличие катехоловой части

Катехол части также широко встречаются в естественном мире. Членистоногие кутикула состоит из хитин связаны катехолом часть к белок. Кутикулу можно укрепить за счет сшивания (дубление и склеротизация ), в частности, в насекомые, и конечно биоминерализация.[16] Катехолы, такие как DHSA производятся в результате метаболизма холестерин бактериями, такими как Микобактерии туберкулеза.[17]

Урушиолы представляют собой существующие в природе органические соединения, которые имеют структуру катехинового скелета и функциональность дифенола, но с алкил группы, замещенные в ароматическом кольце. Урушиолы раздражают кожу. яды найдено в таких растениях Ядовитый плющ, так далее.

Катехоламины биохимически значимы фенэтиламин гормоны и нейротрансмиттеры в которой фенил группа имеет структуру скелета катехолов.

Молекула катехин, еще одно природное соединение, присутствующее в чай, содержит группу катехолов.

Использует

Приблизительно 50% синтетического катехола расходуется на производство пестицидов, оставшаяся часть используется в качестве прекурсора для тонких химикатов, таких как парфюмерия и фармацевтика.[9] Это обычный строительный блок в органический синтез.[18] На основе катехина готовят несколько промышленно значимых ароматизаторов и ароматизаторов. Guaiacol готовится метилированием катехола и затем превращается в ванилин в масштабе около 10 млн кг в год (1990 г.). Родственный моноэтиловый эфир катехина, Гетол, преобразуется в этилванилин, компонент шоколадных кондитерских изделий. 3-Транс-Изокамфилциклогексанол, широко используемый в качестве замены масло сандалового дерева, получают из катехола через гваякол и камфора. Пиперональ, цветочный аромат, получают из простого метиленового эфира катехола с последующей конденсацией с глиоксаль и декарбоксилирование.[19]

Катехол используется как черно-белый фотографический проявитель, но, за исключением некоторых приложений специального назначения, его использование в основном историческое. По слухам, он кратковременно использовался в разработчике Eastman Kodak HC-110 и, по слухам, является компонентом разработчика Neofin Blau компании Tetenal.[20] Это ключевой компонент Finol от Moersch Photochemie в Германии. Пионером в разработке современных катехинов стал известный фотограф Сэнди Кинг. Его формула «PyroCat» популярна среди современных черно-белых пленочных фотографов.[21] С тех пор работа Кинга вдохновила на дальнейшее развитие в 21 веке других, таких как Джей Де Фер с разработчиками Hypercat и Obsidian Acqua, и другие.[20]

Производные катехола

Катехоловый скелет встречается в различных натуральных продуктах, таких как урушиолы, которые раздражают кожу яды найдено в таких растениях, как Ядовитый плющ, и катехоламины, наркотики, имитирующие их (например, МДМА ), гормоны /нейротрансмиттеры, и катехин, который находится в чай. Многие производные пирокатехина были предложены для терапевтического применения.

Номенклатура

Хотя они встречаются редко, официально "предпочитаемые" ИЮПАК название "(PIN) катехола бензол-1,2-диол.[22]Тривиальное имя пирокатехол является сохраненным названием ИЮПАК, согласно Рекомендации по номенклатуре органической химии 1993 г..[23][24]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б «Переднее дело». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 691. Дои:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ^ Лендер, Джон Дж .; Свирбелый, В. Дж. (1945). «Дипольные моменты катехола, резорцина и гидрохинона». Журнал Американского химического общества. 67 (2): 322–324. Дои:10.1021 / ja01218a051.
  3. ^ а б c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0109". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ Хьюго Райнш (1839) "Einige Bemerkungen über Catechu" (Некоторые наблюдения о катеху), Repertorium für die Pharmacie, 68 : 49-58. Райнш описывает препарат катехола на стр. 56: «Bekanntlich wird die Katechusäure bei der Destillation zerstört, während sich ein geringer Theil davon als krystallinischer Anflug sublimirt, welcher aber noch nicht näher untersucht welden ist. Diese Säure isten дизельное топливо… (Как хорошо известно, катехиновая кислота разрушается при перегонке, тогда как небольшая ее часть сублимируется в виде кристаллических выцветов, которые, однако, еще не были тщательно изучены. Возможно, это та же кислота, которую я получил путем деструктивной перегонки катехуновой кислоты. ;…). На стр. 58, Райнш называет новое соединение: «Die Eigenschaften dieser Säure sind so bestimmt, dass man sie füglich als eine eigenthümliche Säure betrachten und sie mit dem Namen Brenz-Katechusäure belegen kann». (Свойства этой кислоты настолько определенны, что ее можно с полным основанием считать странной кислотой и дать ей название «обожженная катехиновая кислота».)
  5. ^ Увидеть:
  6. ^ Увидеть:
    • Рудольф Вагнер (1852) "Ueber die Farbstoffe des Gelbholzes (Morus tinctoria.)" (О красящем веществе шелковицы Дайера (Morus tinctoria.)), Journal für praktische Chemie, 55 : 65-76. См. Стр. 65.
    • Август Кекули (1867) "Ueber die Sulfosäuren des Phenols" (О сульфонатах фенола) Zeitschrift für Chemie, новая серия, 3 : 641-646; см. стр. 643.
    • Джозеф Альфред Наке, с Уильямом Кортисом, пер. и Томас Стивенсон, изд., Принципы химии, основанные на современных теориях(Лондон, Англия: Генри Реншоу, 1868 г.), п. 657. Также стр. 720.
  7. ^ Увидеть:
    • В 1879 г. Издательский комитет Журнал химического общества издал инструкции своим абстракторам: «Различать все спирты, т. е. гидроксильные производные углеводородов, по названиям, оканчивающимся на ол, например, хинол, катехол,… »См .: Альфред Х. Аллен (20 июня 1879 г.) «Номенклатура органических тел», Английский механик и мир науки, 29 (743) : 369.
    • Уильям Аллен Миллер, изд., Элементы химии: теоретические и практические, часть III: химия соединений углерода или органическая химия, раздел I… , 5-е изд. (Лондон, Англия: Longmans, Green and Co., 1880 г.), стр.524.
  8. ^ Zheng, L.T .; Ryu, G.M .; Kwon, B.M .; Lee, W. H .; Сук, К. (2008). «Противовоспалительные эффекты катехолов в стимулированных липополисахаридом клетках микроглии: ингибирование нейротоксичности микроглии». Европейский журнал фармакологии. 588 (1): 106–13. Дои:10.1016 / j.ejphar.2008.04.035. PMID  18499097.
  9. ^ а б Фигель, Гельмут и другие. (2002) «Производные фенола» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH: Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a19_313.
  10. ^ а б "www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0149". www.orgsyn.org. Получено 2016-11-17.
  11. ^ Андерсон, Брайан Ф .; Букингем, Дэвид А .; Робертсон, Глен Б.; Уэбб, Джон; Мюррей, Кейт С .; Кларк, Пол Э. (1976). «Модели бактериального хелата транспорта железа энтерохелина». Природа. 262 (5570): 722–724. Bibcode:1976Натура.262..722A. Дои:10.1038 / 262722a0. PMID  134287.
  12. ^ Хорнер, Леопольд; Гейер, Эккехард (1965). "Zur Kenntnis der о-Chinone, XXVII: Redoxpotentiale von Brenzcatechin-Derivaten ». Chemische Berichte. 98 (6): 2016–2045. Дои:10.1002 / cber.19650980641.
  13. ^ Nematollahi, D .; Рафи, М. (2004-05-01). «Электрохимическое окисление катехинов в присутствии ацетилацетона». Журнал электроаналитической химии. 566 (1): 31–37. Дои:10.1016 / j.jelechem.2003.10.044.
  14. ^ Гриффит, У. П. (1993). «Последние достижения в химии диоксоленов». Химия переходных металлов. 18 (2): 250–256. Дои:10.1007 / BF00139966.
  15. ^ Дельсиньор, А; Ромео, F; Джаччио, М. (1997). «Содержание фенольных веществ в базидиомицетах». Микологические исследования. 101 (5): 552–6. Дои:10.1017 / S0953756296003206.
  16. ^ Бриггс ДЭГ (1999). «Молекулярная тафономия кутикулы животных и растений: селективное сохранение и диагенез». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 354 (1379): 7–17. Дои:10.1098 / rstb.1999.0356. ЧВК  1692454.
  17. ^ PDB: 2ZI8​; Yam KC, D'Angelo I, Kalscheuer R, Zhu H, Wang JX, Snieckus V, Ly LH, Converse PJ, Jacobs WR, Strynadka N, Eltis LD (март 2009 г.). «Исследования диоксигеназы, расщепляющей кольцо, проливают свет на роль метаболизма холестерина в патогенезе Mycobacterium tuberculosis». PLoS Pathog. 5 (3): e1000344. Дои:10.1371 / journal.ppat.1000344. ЧВК  2652662. PMID  19300498.
  18. ^ Барнер, Б. А. (2004) "Катехол" в Энциклопедия реагентов для органического синтеза (Ред: Л. Пакетт), J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 047084289X.
  19. ^ Фальбуш, Карл-Георг и другие. (2003) «Вкус и ароматизаторы» в Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley-VCH: Weinheim Дои:10.1002 / 14356007.a11_141.
  20. ^ а б Стивен Г. Анчелл (10 сентября 2012 г.). Поваренная книга Темной комнаты. ISBN  978-1136092770.
  21. ^ Стивен Г. Анчелл; Билл Труп (1998). Поваренная книга по проявлению пленки. ISBN  978-0240802770.
  22. ^ Предпочтительные названия IUPAC. Сентябрь 2004 г., глава 6, раздел 60–64, с. 38
  23. ^ ИЮПАК, Комиссия по номенклатуре органической химии. Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК (Рекомендации 1993 г.) R-5.5.1.1 Спирты и фенолы.
  24. ^ Panico, R .; Пауэлл, У. Х., ред. (1994). Руководство по номенклатуре органических соединений ИЮПАК 1993 г.. Оксфорд: Blackwell Science. ISBN  978-0-632-03488-8.

В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в всеобщее достояние: Чисхолм, Хью, изд. (1911). "Катеху ". Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.

внешние ссылки