乙內醯脲

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乙內醯脲
IUPAC名
imidazolidine-2,4-dione
英文名 Hydantoin
別名 海因、2,4-咪唑啉二酮
識別
CAS號 461-72-3  ✓
PubChem 10006
ChemSpider 9612
SMILES
InChI
InChIKey WJRBRSLFGCUECM-UHFFFAOYAD
ChEBI 27612
KEGG C05146
性質
化學式 C3H4N2O2
摩爾質量 100.076 g·mol⁻¹
外觀 無色結晶
熔點 220 °C
溶解性 39.7 g/L (100 °C)
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

乙內醯脲,也稱海因(Hydantoin),學名咪唑啉啶-2,4-二,是一個五元含飽和雜環化合物。它可以看作一分子乙醇酸和一分子尿素發生兩次縮合後生成的產物。是咪唑的衍生物,屬於雙內醯胺醯亞胺類。是一些藥物的核心結構。[1]

性質[編輯]

甲醇中結晶出來的乙內醯脲為無色針狀結晶,從水中結晶出的乙內醯脲為無色片狀結晶。存在於甜菜汁中,有微弱的甜味,可溶於甲醇乙醇乙酸鹼性水溶液,微溶於水和乙醚。用酸或鹼水解,則開環。與熱的稀鹽酸反應時,甘氨酸是產物之一。具微酸性,烷基化乙醯化反應分別發生在3位及1位。

製取[編輯]

乙內醯脲由阿道夫·馮·拜爾於1861年研究尿酸時首先分離出來。由於是通過用氫碘酸在加熱時還原尿酸的一級代謝產物尿囊素(Allantoin)而得到的,因此他將這個產物命名為海因(Hydantoin),意為氫化尿囊素。分離出的海因為白色的結晶粉末。

尿酸 → 尿囊素 → 海因

乙內醯脲的製取方法有很多種。

  1. Urech在1873年通過用丙氨酸硫酸鹽氰酸鉀進行縮合反應,得到了5-甲基乙內醯脲。這個方法稱為Urech乙內醯脲合成。也可以用氨基乙酸氨基乙酸乙酯代替丙氨酸。[2]
    Urech乙內醯脲合成

  2. 丙酮氰醇碳酸銨反應可得5,5-二甲基乙內醯脲。[3]這個方法稱為Bucherer-Bergs反應[4][5]

    Bucherer-Bergs反應

  3. 甲醛氫氰酸為原料,進行溶液反應,再與二氧化碳反應而得。
  4. 乙醇酸尿素縮合而得。
  5. 由溴乙醯尿素與氨的醇溶液在加熱時反應而得。[6]

用於多肽N-端胺基酸測序的Edman降解中,異硫氰酸苯酯與N-端胺基酸反應後重排,得到一個苯乙內醯硫脲的衍生物。通過分析該苯乙內醯硫脲衍生物,即可鑑定出多肽的N-端胺基酸。

用途[編輯]

用於製取乙內醯脲的衍生物,如呋喃烯定肌松劑丹曲林鈉,抗生素呋喃妥因,以及抗驚厥藥物乙苯妥英苯妥英鈉美芬妥英磷苯妥英鈉等。妥英/妥因二字是對英文中乙內醯脲類物質名稱的詞尾-toin的音譯。

氮上的氫原子被氯和溴原子取代的乙內醯脲,例如二氯二甲基乙內醯脲(DCDMH)、氯溴二甲基乙內醯脲(BCDMH)和二溴二甲基乙內醯脲(DBDMH),與水作用時能釋放出次氯酸次溴酸,是一類新型高效的防腐殺菌劑,用於水體的消毒,對細菌、真菌、藻類具有廣譜的殺滅作用。[7]

在鹼性溶液中,乙內醯脲的5-位碳發生去質子化,生成的碳負離子可與類發生羥醛縮合生成不飽和醯胺,經還原、水解可得2-胺基酸

乙内酰脲 -> 2-胺基酸

DNA中的嘧啶鹼基,如胸腺嘧啶胞嘧啶,在生物死亡後會逐漸被氧化形成環狀飽和結構,如5-羥基-5-甲基乙內醯脲、5-羥基乙內醯脲(胸腺嘧啶的降解產物)以及較少的5-羥基尿嘧啶和5,6-二羥基尿嘧啶,它們又可以進一步被氧化分解形成短片段。這些產物改變了DNA的基本組成,會影響對古DNA進行的聚合酶連鎖反應(PCR)分析。[8]

芳族聚海因聚乙內醯脲)是主鏈中含有乙內醯脲重複單元的芳雜環高分子聚合物,用於電絕緣漆和電絕緣薄膜等。

參見[編輯]

參考資料[編輯]

  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頁面存檔備份,存於網際網路檔案館).
  4. ^ Bucherer and Steiner, J. prakt. Chem., 140, 291 (1934).
  5. ^ Bergs, Ger. pat. 566,094 (1929) [C. A., 27, 1001 (1933)].
  6. ^ Public Domain 本條目出自公有領域Chisholm, Hugh (編). 大英百科全書 (11th ed.). 劍橋大學出版社. 1911. 
  7. ^ 薛廣波.滅菌·消毒·防腐·保藏[M].北京:人民衛生出版社,1993.253-260.
  8. ^ Hofreiter M., Serre D., Poinar H.N., Kuch M., and Paabo S. Nature Reviews Genetics (2001) 2: 353.