4-aminotetrahydrofuranis een belangrijke verzadigde stikstof-bevattende heterocyclische zuurstofverbinding. De moleculaire structuur kan worden beschouwd als een waterstofatoom op de tetrahydrofuranring (een zes-zuurstof-bevattende ring) die is vervangen door een aminogroep (-NH₂). Deze verbinding bezit de stabiliteit van een cyclische ether en de reactiviteit van een primair amine, en presenteert zich als een kleurloze tot lichtgele vloeistof, met een bepaalde alkaliteit, en in staat zouten te vormen met zuren. Als een belangrijke chirale synthetische bouwsteen en farmaceutisch tussenproduct, maken de unieke rigide cyclische structuur en het naast elkaar bestaan van de aminogroep en de zuurstof-etherbinding het zeer belangrijk bij het ontwerpen van medicijnmoleculen, vooral bij het construeren van complexe moleculaire raamwerken met specifieke biologische activiteiten, en speelt het een onvervangbare rol in de syntheseroutes van stikstof-bevattende heterocyclische medicijnen en natuurlijke producten.
|
|
|
|
Chemische formule |
C5H11NO |
|
Exacte massa |
101 |
|
Moleculair gewicht |
101 |
|
m/z |
101 (100.0%), 102 (5.4%) |
|
Elementaire analyse |
C, 59.37; H, 10.96; N, 13.85; O, 15.82 |
4-aminotetrahydropyraanis een belangrijke organische verbinding met meerdere toepassingen.
1. Synthetische peptide- en eiwitgeneesmiddelen:
Als belangrijke bouwsteen voor het synthetiseren van peptide- en eiwitgeneesmiddelen wordt 4Aminotetrahydropyran veel gebruikt bij het ontwerpen en synthetiseren van geneesmiddelen. Het kan worden gebruikt om medicijnen met specifieke structuren en functies te synthetiseren, waaronder antibiotica, vaccins, groeifactoren, neurotransmitters, enz. Deze medicijnen kunnen worden gebruikt om verschillende ziekten te behandelen, zoals kanker, neurologische ziekten, stofwisselingsziekten, enz.
2. Onderzoek naar de eiwitstructuur: Door 4Aminotetrahydropyran in eiwitten te introduceren, kunnen de structuur en eigenschappen van eiwitten worden veranderd, waardoor hun biologische functie en activiteit worden beïnvloed. Deze technologie is op grote schaal toegepast bij de studie van de structuur en kinetische processen van verschillende eiwitten.
3. Synthese van fluorescerende probes: 4Aminotetrahydropyran kan worden gebruikt voor het synthetiseren van fluorescerende probes, die kunnen worden gebruikt om kleine moleculen en eiwitten in biologische systemen te detecteren, en om hun lokalisatie, interactie en kinetische processen te bestuderen. Fluorescerende sondes zijn een van de meest gebruikte hulpmiddelen in de biologie en geneeskunde, die kunnen worden gebruikt bij celbeeldvorming en traceringsonderzoek om de biologische processen van cellen en weefsels te bestuderen.
4. Synthetische pesticiden en herbiciden: 4Aminotetrahydropyran kan worden gebruikt als een blok om de cyclische structuren in verschillende pesticide- en herbicidemoleculen te synthetiseren. Deze pesticiden en herbiciden kunnen worden gebruikt om plantenziekten, plagen en onkruid te bestrijden, waardoor de opbrengst en kwaliteit van gewassen worden verbeterd.
5. Synthetische polymeermaterialen: 4Aminotetrahydropyran kan worden gebruikt voor het synthetiseren van polymeermaterialen, die uitstekende prestaties en unieke toepassingen hebben. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om hydrogels, polymeren, nanomaterialen, enz. te bereiden. Deze materialen hebben brede toepassingsmogelijkheden op het gebied van medicijndragers, biomedische toepassingen, milieuwetenschappen en andere gebieden.
6. Synthetische kruiden en specerijen: 4Aminotetrahydropyran kan worden gebruikt voor het synthetiseren van specerijen en specerijen, zoals pyrazine, thiazool, enz. Deze verbindingen hebben een sterk aroma en een sterke smaak en kunnen worden gebruikt voor kruiden en aromaverbetering in voedingsmiddelen, dranken, tabak en andere gebieden.
7. Chemisch tussenproduct: 4Aminotetrahydropyran kan worden gebruikt als chemisch tussenproduct voor de synthese van andere organische verbindingen. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor de bereiding van antidepressiva, antivirale middelen, insecticiden, kleurstoffen, enz. Deze verbindingen hebben specifieke chemische eigenschappen en toepassingen.
Hieronder volgen de gedetailleerde stappen van drie methoden voor het synthetiseren4-aminotetrahydropyraan:
1. Hydroxylbeschermingsmethode:
4-OH-THP + NaH → 4-H-THP + NaOH
4-H-THP + O2→ 4-COOH-THP + OH-
4-COOH-THP + NH2R → NH2THP + COOH-R
(1) Synthese van trifenylmethyltetrahydropyranol (Tr-THP-OH):
Onder watervrije en lage temperaturen (0 graden) wordt de hydroxylgroep van tetrahydropyran (THP) beschermd, meestal met behulp van een trifenylmethyl-beschermende groep (Tr), om trifenylmethyltetrahydropyranol (Tr-THP-OH) te synthetiseren. De specifieke stappen zijn: het toevoegen van watervrij trifenylchloormethaan en organische basen (zoals NaH, NaNH2, enz.) aan tetrahydropyran, gedurende enkele uren roeren bij 0 graden om trifenylmethyltetrahydropyranalcohol te verkrijgen.
(2) Trifenylmethyl verwijderen:
Voeg sterke zuren (zoals HCl, TFA, enz.) toe aan trifenylmethyltetrahydropyranol voor de reactie waarbij trifenylmethyl wordt verwijderd om 4-hydroxytetrahydropyranol te genereren.
(3) Oxiderende hydroxyl- en reducerende carboxylgroepen:
Het verkregen 4-hydroxytetrahydropyran wordt geoxideerd tot carboxylgroepen met behulp van oxidatiemiddelen zoals KMnO4, mCPBA, enz., en vervolgens gereduceerd tot aminogroepen met behulp van reductiemiddelen zoals NaBH4, DIBAL, enz. om 4Aminotetrahydropyran te verkrijgen.
2. Aminobeschermingsmethode:
4-OH-THP + HCl → 4-Cl-THP + H2O
4-Cl THP + O2→ 4-COOH THP + Cl2
4-COOH-THP + NH2R → NH2THP + COOH-R
(1) Synthese van diethoxymethaantetrahydropyranol (DEM-THP-OH):
Onder watervrije en lage temperaturen (0 graden) wordt de aminogroep van tetrahydropyran beschermd, waarbij meestal diethyloxymethaan als beschermende groep wordt gebruikt om diethyloxymethaantetrahydropyranol (DEM-THP-OH) te synthetiseren. De specifieke stappen zijn: het toevoegen van watervrij diethoxymethaan en organische basen (zoals NaH, NaNH2, enz.) aan tetrahydropyran, gedurende enkele uren roeren bij 0 graden om diethoxymethaan-tetrahydropyranalcohol te verkrijgen.
(2) Diethoxymethaan verwijderen:
Voeg sterke zuren (zoals HCl, TFA, enz.) toe aan diethyloxymethaantetrahydropyranol voor de reactie waarbij diethyloxymethaan wordt verwijderd om 4-hydroxytetrahydropyranol te genereren.
(3) Oxiderende hydroxyl- en reducerende carboxylgroepen:
Het verkregen 4-hydroxytetrahydropyran wordt geoxideerd tot carboxylgroepen met behulp van oxidatiemiddelen zoals KMnO4, mCPBA, enz., en vervolgens gereduceerd tot aminogroepen met behulp van reductiemiddelen zoals NaBH4, DIBAL, enz. om 4Aminotetrahydropyran te verkrijgen.
3. Cyclische verbindingsmethode:
CbzOH + H+→ CbzH + OH-
CbzH + O2→ CbzCOOH + OH-
CbzCOOH + NH2R → NH2Cbz + COOH-R
(1) Synthese van cyclische verbindingen: synthetiseer eerst cyclische verbindingen zoals cyclobutanon (Cbz) en reageer met 4-hydroxytetrahydropyran om cyclobutanon-tetrahydropyranol (Cbz THP OH) te verkrijgen. De specifieke stappen zijn het laten reageren van cyclobutanon met watervrij tetrahydropyran onder invloed van een organische base om cyclobutanon-tetrahydropyranalcohol te verkrijgen.
(2) Cbz verwijderen: Het toevoegen van sterke zuren (zoals HCl, TFA, enz.) aan cyclobutanon-tetrahydropyranol voor de reactie van het verwijderen van Cbz om 4-aminotetrahydropyranol te genereren.
(3) Deaminering: het verkregen 4-aminotetrahydropyran wordt geoxideerd tot carboxylgroepen met behulp van oxidatiemiddelen zoals KMnO4, mCPBA, enz., en vervolgens gereduceerd tot aminogroepen met behulp van reductiemiddelen zoals NaBH4, DIBAL, enz. om4-aminotetrahydropyraan.
Wat zijn de potentiële milieueffecten van deze verbinding?
Ontvlambaarheid en brandgevaar
- Deze verbinding is een brandbare organische verbinding die bij onjuiste opslag of onjuist gebruik brand kan veroorzaken.
- De rook en verbrandingsproducten die bij branden ontstaan, kunnen vervuiling van het milieu veroorzaken, waaronder luchtvervuiling en bodemvervuiling.
Toxiciteit voor in het water levende organismen
- Hoewel specifieke toxiciteitsgegevens niet openbaar zijn gemaakt, kunnen veel organische verbindingen toxische effecten hebben op in het water levende organismen.
- Als de verbinding in waterlichamen terechtkomt, kan dit nadelige effecten hebben op aquatische ecosystemen.
Bodemverontreiniging
- Als de verbinding lekt of in de grond terechtkomt, kan deze in de grond sijpelen en de bodemkwaliteit aantasten.
- Bodemverontreiniging kan de plantengroei belemmeren, waardoor de balans van het hele ecosysteem wordt aangetast.
Kan deze verbinding in de natuurlijke omgeving ontbinden?
- Milieuvriendelijke synthesemethode: In een onderzoek naar de synthese van de verbinding werd vermeld dat met de toenemende aandacht voor duurzaamheid het gebruik van water als oplosmiddel of co-oplosmiddel een van de belangrijkste uitdagingen in de groene chemie is geworden, aangezien water het meest milieuvriendelijke medium is. Dit geeft aan dat wetenschappers bij de synthese ervan op zoek zijn naar milieuvriendelijkere methoden, waaronder mogelijk het verbeteren van de atomaire economie van de reactie, het verminderen van de afvalproductie en het ontwikkelen van reacties die in de waterige fase kunnen worden uitgevoerd, wat kan helpen de impact op het milieu te verminderen.
- Biologische activiteit: Deze verbinding en zijn derivaten blijken in de natuur verschillende biologische activiteiten te hebben, waaronder anti-tumor-, anti-allergische, antibacteriële en andere eigenschappen. Deze biologische activiteiten geven aan dat de verbinding en zijn derivaten mogelijk enig potentieel voor biologische afbraak hebben in natuurlijke omgevingen, omdat ze kunnen interageren met biomoleculen zoals DNA.
- Tetrahydropyran-ring in geneesmiddelen op de markt: deze verbinding is een van de meest voorkomende drie--ringsystemen in in de handel verkrijgbare geneesmiddelen, wat hun stabiliteit en biocompatibiliteit in vivo aangeeft. Dit kan betekenen dat de afbraak ervan in de natuurlijke omgeving specifieke biologische of chemische processen vereist.
In welke specifieke omgevingen is deze verbinding gevoeliger voor ontbinding?
Ontleding in waterig milieu
Onderzoek heeft aangetoond dat in waterige omgevingen, vooral bij synthesemethoden met meerdere componenten, ondersteund door ultrageluid, de synthese-efficiëntie van deze verbinding en zijn derivaten relatief hoog is. Dit geeft aan dat in waterige omgevingen, vooral met behulp van ultrageluid, de verbinding en zijn derivaten gemakkelijker kunnen worden afgebroken of gesynthetiseerd.
Groene synthesemethode
Bij het zoeken naar milieuvriendelijkere synthesemethoden onderzochten onderzoekers de synthese ervan in zuiver water, wat aanwijzingen kan opleveren voor het begrijpen van het ontbindingsgedrag ervan in natuurlijke omgevingen. Deze groene synthesemethoden kunnen het gebruik van water als oplosmiddel omvatten, wat de ontleding van de verbinding in waterige omgevingen kan bevorderen.
Ultrasone geassisteerde synthese
Ultrasone golven worden gebruikt als energiebron om reacties te activeren, wat een positieve invloed kan hebben op de ontbinding of synthese ervan. Bij de uit meerdere componenten bestaande synthesemethode, ondersteund door ultrageluid, wordt de reactie uitgevoerd in zuiver water en is de reactietijd korter, wat kan betekenen dat onder specifieke omstandigheden de ontleding of synthese van de verbinding efficiënter is.
Van natuurlijke producten tot modern medicijnontwerp
4-aminotetrahydropyraanis een stikstof-bevattende heterocyclische verbinding. De chemische structuur combineert de flexibiliteit van de pyranring met de reactiviteit van de functionele aminogroep, en dient als een cruciale brug tussen natuurlijke producten en modern medicijnontwerp. Van het pyraanskelet afgeleid van natuurlijke koolhydraten tot de synthese van tussenproducten tegen kankermedicijnen: dit molecuul demonstreert een complete waardeketen, van basischemie tot klinische transformatie.
Pyran-skeletten in natuurlijke producten: de oorsprong van biologische activiteit
De pyranring is een wijdverspreide zes{0}}zuurstof-bevattende heterocyclische structuur in de natuur, die het kernskelet vormt van koolhydraten, polyetherantibiotica en mariene toxines. Monosachariden zoals glucose en fructose bevatten bijvoorbeeld allemaal pyraanringstructuren, en de stereoconfiguratie van hun hydroxylgroepen bepaalt de biologische herkenningseigenschappen van de suikers. Op het gebied van antibiotica vormen polyether-antibiotica zoals monensin een ionische dragerstructuur door de afwisselende opstelling van pyranringen en etherbindingen, die specifiek kunnen binden aan kaliumionen en het membraanpotentieel van bacteriële cellen kunnen verstoren, wat een krachtige antibacteriële activiteit aantoont.
Onder natuurlijke mariene producten is de modificatie van pyranringen diverser. Verbindingen van het type Pyrrolidomycine, afgeleid van sponzen, vormen unieke moleculaire topologieën door de copolymerisatie van pyranringen en pyrroolringen, waardoor anti-tumor- en anti-virale activiteiten worden aangetoond. De structurele kenmerken van deze natuurlijke producten bieden inspiratie voor het ontwerpen van medicijnen: door de flexibiliteit van de pyranring te behouden en functionele groepen te introduceren, kunnen gerichte medicijnmoleculen worden ontwikkeld.
Doorbraak in de synthese van 4-aminotetrahydropyran: van laboratorium tot industrialisatie
De traditionele synthesemethoden worden beperkt door reactieomstandigheden en opbrengstproblemen. De reductie-amideringsreactie waarbij tetrahydropyran-4-keton als grondstof wordt gebruikt, vereist bijvoorbeeld het gebruik van waterstof- en rhenium-nikkel-katalysatoren onder hoge druk, wat veiligheidsrisico's met zich meebrengt; terwijl de condensatiereactie waarbij ammoniumacetaat betrokken is, resulteert in onvoldoende productzuiverheid vanwege de lage adsorptie-efficiëntie van moleculaire zeven.
Het in 2024 gerapporteerde Cu{0}}Mo/TS-1-composietkatalysatorsysteem bereikte een doorbraak: door de synergetische katalyse van kopersulfaat en ammoniummolybdaat kan de reactie van tetrahydropyran-4-alcohol met ammoniakwater bij 60 graden gedurende 5 uur een product opleveren met een zuiverheid van 99,4% en een opbrengst van 91,2%. De industriële waarde van deze methode ligt in:
Milde omstandigheden:Vermijd het gebruik van waterstofgas onder hoge-druk om de apparatuurkosten te verlagen;
Hoge selectiviteit:De samengestelde katalysator remt nevenreacties en vermindert de vorming van isomeren;
Duurzaamheid:Polyethyleenglycol-200 kan als oplosmiddel worden gerecycled, conform de principes van de groene chemie.
Kerntoepassingen in het moderne geneesmiddelenontwerp
Ontwikkeling van geneesmiddelen tegen kanker
De aminogroep van 4-Aminotetrahydropyran kan deelnemen aan de vorming van amidebindingen, waardoor peptide-analogen met biologische activiteit worden geconstrueerd. Bij het ontwerp van proteasoomremmers simuleert de stijve structuur van de pyranring bijvoorbeeld de pluimvormige conformatie van de peptideketen, waardoor het bindingsvermogen van het molecuul aan de actieve plaats van het proteasoom wordt vergroot. Preklinische studies hebben aangetoond dat verbindingen met dit skelet nanomolaire remmende activiteit vertonen tegen multipel myeloomcellijnen, en hun werkingsmechanisme omvat het blokkeren van de eiwitafbraakroute die wordt gemedieerd door het proteasoom.
Optimalisatie van antimicrobiële geneesmiddelen
Om aan de behandelingsbehoeften van medicijn{0}}resistente bacteriën te voldoen, hebben onderzoekers 4-Aminotetrahydropyran opgenomen in de structuur van -lactam-antibiotica. Het etherzuurstofatoom van de pyranring kan de natuurlijke substraatconformatie van penicilline-bindend eiwit (PBP) simuleren, terwijl de aminogroep de affiniteit met de actieve plaats van PBP vergroot door middel van waterstofbinding. Het gemodificeerde antibioticum bereikte een minimale remmende concentratie (MIC) van 0,125 ug/ml tegen meticilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), wat acht keer hoger was dan die van traditionele geneesmiddelen.
Innovatie in medicijnafgiftesystemen
De lipofiele aard van deze verbinding maakt het een ideale drager voor het ontwerpen van prodrugs. Door anti-tumormedicijnen te koppelen aan het carbonzuurderivaat van 4-Aminotetrahydropyran, kan de membraanpermeabiliteit van het medicijn aanzienlijk worden verbeterd. De accumulatie van de prodrug van paclitaxel-pyraanester in tumorweefsels is bijvoorbeeld 3,2 maal hoger dan die van het oorspronkelijke geneesmiddel. Het mechanisme omvat de gerichte afgifte veroorzaakt door esterase en de verbeterde celopname gemedieerd door de pyranring.
Toekomstperspectieven: van moleculaire hulpmiddelen tot precisiegeneeskunde
Met de integratie van computationele chemie en synthetische biologie breidt het toepassingsbereik van 4-Aminotetrahydropyran zich uit. Het virtuele screeningplatform op basis van deep learning heeft de bindingsmodus van dit skelet met het belangrijkste protease van SARS-CoV-2 geïdentificeerd, wat een nieuwe richting biedt voor de ontwikkeling van antivirale geneesmiddelen. Bovendien kan de gistcelfabriek, gebouwd met behulp van CRISPR-Cas9-technologie, de biosynthese van 4-Aminotetrahydropyran uit glucose realiseren, waardoor de productiekosten verder worden verlaagd en de gepersonaliseerde productie van geneesmiddelen wordt bevorderd.
Van de structurele eenheden van natuurlijke suikers tot de actieve kern van geneesmiddelen tegen-kanker: de chemische reis van 4-Aminotetrahydropyran is een voorbeeld van de chemische filosofie van 'structuur bepaalt functie'. Met de doorbraken in interdisciplinaire technologieën zal dit molecuul een cruciale rol blijven spelen in de medicijninnovatie, en meer oplossingen bieden voor de menselijke gezondheid.
Populaire tags: 4-aminotetrahydropyran cas 38041-19-9, leveranciers, fabrikanten, fabriek, groothandel, kopen, prijs, bulk, te koop