Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с катехином , также иногда называемым катехином.
Катехол
Формула скелета
Шариковая модель
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Бензол-1,2-диол [1]
Другие имена
Пирокатехинового [1]
1,2-бензолдиол
2-гидроксифенол
1,2-дигидроксибензол
о -Benzenediol
о -Dihydroxybenzene
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
Характеристики
С 6 Н 6 О 2
Молярная масса110,112  г · моль -1
Внешностьот белых до коричневых перистых кристаллов
Запахслабый фенольный запах
Плотность1,344 г / см 3 , твердый
Температура плавления 105 ° С (221 ° F, 378 К)
Точка кипения 245,5 ° С (473,9 ° F, 518,6 К) (сублимированные)
430 г / л
Растворимостьхорошо растворим в пиридине;
растворим в хлороформе , бензоле , CCl 4 , эфире , этилацетате.
журнал P0,88
Давление газа20 Па (20 ° C)
Кислотность (p K a )9,45, 12,8
Магнитная восприимчивость (χ)
−6,876 × 10 −5  см 3 / моль
Показатель преломления ( n D )
1,604
Дипольный момент
2,62 ± 0,03  Д [2]
Структура
Кристальная структура
моноклинический
Опасности
Паспорт безопасностиСигма-Олдрич
Пиктограммы GHS
Сигнальное слово GHSОпасность
Формулировки опасности GHS
H301 , H311 , H315 , H317 , H318 , H332 , H341
Меры предосторожности GHS
P261 , P301 , P330 , P331 , P310 , P302 , P352 , P312 , P305 , P351 , P338 , P310
NFPA 704 (огненный алмаз)
Flammability code 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g. canola oilHealth code 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g. chlorine gasReactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no codeNFPA 704 четырехцветный алмаз
1
3
0
точка возгорания 127 ° С (261 ° F, 400 К)
самовоспламенения температуру
 510 ° С (950 ° F, 783 К)
Пределы взрываемости1,4% -? [3]
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
LD 50 ( средняя доза )
300 мг / кг (крыса, перорально)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
нет [3]
REL (рекомендуется)
TWA 5 частей на миллион (20 мг / м 3 ) [кожа] [3]
IDLH (Непосредственная опасность)
ND [3]
Родственные соединения
Родственные бензолдиолы
Резорцин
гидрохинон
Родственные соединения
1,2-бензохинон
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Катехол ( / к æ т ɪ tʃ ɒ л / или / K æ т ɪ к ɒ л / ), также известный как пирокатехин или 1,2-дигидроксибензол , является токсичным органическим соединением с молекулярной формулой С 6 Н 4 ( ОН) 2 . Это орто- изомер трех изомерных бензолдиолов . Это бесцветное соединение встречается в природе в следовых количествах. Впервые было обнаружено методом деструктивной перегонки.катехина экстракта растений . 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 [ править ]

Катехол был впервые выделен в 1839 году Эдгаром Хьюго Эмилем Рейншем (1809–1884) путем его дистилляции из твердого дубильного препарата катехина , который представляет собой остаток катеху , вареного или концентрированного сока мимозы катеху ( Acacia catechu ). [4] При нагревании катехина выше точки его разложения вещество, которое Райнш впервые назвал Brenz-Katechusäure (сожженная катехуновая кислота), сублимировалось 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 открытиях, Philosophical Magazine придумал название пирокатехин.. [5] К 1852 году Эрдманн понял, что катехол - это бензол с двумя добавленными к нему атомами кислорода; в 1867 году Август Кекуле понял, что катехол представляет собой диол бензола, поэтому к 1868 году катехол был внесен в список пирокатехинов . [6] В 1879 году Журнал химического общества рекомендовал называть катехол «катехолом», а в следующем году он был внесен в список как таковой. [7]

С тех пор было показано, что катехол встречается в свободной форме в естественных условиях в кинотеатре и дегте букового дерева . Его сульфоновая кислота была обнаружена в моче лошадей и людей. [8]

Катехол получают в промышленности путем гидроксилирования фенола с использованием перекиси водорода . [9]

С 6 Н 5 ОН + Н 2 О 2 → С 6 Н 4 (ОН) 2 + Н 2 О

Раньше это было произведено гидроксилированием салицилового альдегида с использованием перекиси водорода , [10] , а также гидролиза 2-замещенных фенолов, особенно 2-хлорфенола , с горячими водными растворами , содержащих гидроксиды щелочных металлов. Его производное метилового эфира, гваякол , превращается в катехол посредством гидролиза связи CH 3 –O, чему способствует иводоводородная кислота . [10]

Реакции [ править ]

Органическая химия [ править ]

Как и другие дифункциональные производные бензола, катехол легко конденсируется с образованием гетероциклических соединений . Циклические эфиры образуются при обработке дихлорэлектрофилами . Например, использование трихлорида фосфора или оксихлорида фосфора дает циклический хлорфосфонит или хлорфосфонат соответственно; сульфурилхлорид дает сульфат ; а фосген дает карбонат :

C 6 H 4 (OH) 2 + XCl 2 → C 6 H 4 (O 2 X) + 2 HCl
где X = PCl или POCl; SO 2 ; CO.

Катехины производят хиноны с добавлением нитрата аммония церия (CAN).

С ионами металлов [ править ]

Катехол - это конъюгированная кислота хелатирующего агента, широко используемого в координационной химии . Основные растворы катехола реагируют с железом (III) с образованием красного [Fe (C 6 H 4 O 2 ) 3 ] 3– . Хлорид железа дает зеленую окраску водному раствору, тогда как щелочной раствор быстро меняет цвет на зеленый и, наконец, на черный под воздействием воздуха. [11] Железосодержащие ферменты диоксигеназы катализируют расщепление катехола.

Редокс-химия [ править ]

Катехол образуется путем обратимого двухэлектронного, двухпротонного восстановления 1,2-бензохинона ( E 0 = +795 мВ относительно SHE ; E m (при pH 7) = +380 мВ относительно SHE).[12] [13]

Катехолат-дианион окислительно-восстановительного ряда, моноанионный семихинонат и бензохинон вместе называются диоксоленами . Диоксолены используются в качестве лигандов . [14]

Природные явления [ править ]

Небольшие количества катехола естественным образом содержатся во фруктах и овощах , наряду с ферментом полифенолоксидазой (также известной как катехолаза или катехолоксидаза). При смешивании фермента с субстратом и воздействии кислорода (например, когда картофель или яблоко разрезают и оставляют без присмотра) бесцветный катехол окисляется до красновато-коричневых меланоидных пигментов, производных бензохинона. Фермент инактивируется добавлением кислоты, такой как лимонная кислота, содержащаяся в лимонном соке . Исключение кислорода также предотвращает реакцию потемнения. Однако активность фермента увеличивается при более низких температурах. Бензохинон считается противомикробным - это свойство замедляет порчу поврежденных фруктов и других частей растений.

Это один из основных природных фенолов в аргановом масле , [ цитата обязательна ] и компонент кастореума , вещества касторовой железы бобров , используемого в парфюмерии . Он также встречается в Agaricus bisporus . [15]

Присутствие катехоловой составляющей [ править ]

Катехольные фрагменты также широко распространены в природе. Кутикула членистоногих состоит из хитина, связанного катехоловой составляющей с белком . Кутикула может быть усилена за счет сшивания ( дубления и склеротизации ), в частности, у насекомых , и, конечно же, путем биоминерализации . [16] Катехолы, такие как DHSA , производятся в результате метаболизма холестерина такими бактериями, как Mycobacterium tuberculosis . [17]

Урушиолы представляют собой природно существующие органические соединения, которые имеют структуру катехинового скелета и дифенольную функциональность, но с алкильными группами, замещенными в ароматическом кольце. Урушиолы - это раздражающие кожу яды, содержащиеся в таких растениях, как ядовитый плющ и т. Д.

Катехоламины являются биохимически значимыми фенэтиламиновыми гормонами и нейротрансмиттерами, в которых фенильная группа имеет структуру катехолового скелета.

Молекула катехина , другого природного соединения, присутствующего в чае , содержит катехиновую группу.

Использует [ редактировать ]

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 органическом синтезе . [18] На основе катехинов получают несколько промышленно значимых ароматизаторов и ароматизаторов. Гуаякол получают метилированием катехола и затем превращают в ванилин в количестве около 10 млн кг в год (1990). Родственный моноэтиловый эфир катехола, гетол , превращается в этилванилин , компонент шоколадных кондитерских изделий. 3- транс-Изокамфилциклогексанол, широко используемый в качестве замены сандалового масла , получают из катехола через гваякол и камфору . Пиперональ , цветочный аромат, получают из простого метиленового эфира катехола с последующей конденсацией с глиоксалем и декарбоксилированием . [19]

Катехол используется в качестве проявителя черно-белых фотографий , но, за исключением некоторых приложений специального назначения, его использование в основном историческое. По слухам, он ненадолго 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 катехина [ править ]

Катехоловый скелет содержится в различных природных продуктах, таких как урушиолы , которые являются раздражающими кожу ядами, обнаруженными в растениях, таких как ядовитый плющ , и катехоламины , имитирующие их препараты (такие как МДМА ), гормоны / нейротрансмиттеры и катехин , который обнаружен в чае . Многие производные пирокатехина были предложены для терапевтического применения.

Номенклатура [ править ]

Хотя это редко встречается, официально «предпочтительным названием ИЮПАК » (PIN) катехола является бензол-1,2-диол . [22] Тривиальное название « пирокатехол» - это сохраненное название ИЮПАК в соответствии с Рекомендациями по номенклатуре органической химии 1993 года .[23] [24]

См. Также [ править ]

  • Тиотимолин
  • Энол

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b "Передний вопрос". Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. с. 691. DOI : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^ Лендер, Джон Дж .; Свирбелый, WJ (1945). «Дипольные моменты катехола, резорцина и гидрохинона». Журнал Американского химического общества . 67 (2): 322–324. DOI : 10.1021 / ja01218a051 .
  3. ^ a b c d Карманный справочник NIOSH по химической опасности. «# 0109» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  4. ^ Hugo Reinsch (1839) "Einige Bemerkungen über катеху" (Некоторые замечанияповоду катеху), Repertorium für умереть 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 isten.(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 очевидны, что ее можно с полным основанием считать странной кислотой и дать ей название «обожженная катехиновая кислота».)
  5. ^ См .:
    • Х. Вакенродер (1841) «Eigenschaften der Catechusäure» (Свойства катехиновой кислоты), Annalen der Chemie und Pharmacie , 37  : 306-320.
    • Константин Цвенгер (1841) « Убер катехин» (О катехине), Annalen der Chemie und Pharmacie , 37  : 320-336.
    • (Anon.) (1841) «О катехине (катехиновой кислоте) и пирокатехине (пирокатехиновой кислоте)» , Philosophical Magazine , 19  : 194-195.
  6. ^ См .:
    • Рудольф Вагнер (1852) "Ueber die Farbstoffe des Gelbholzes (Morus tinctoria.)" (О красящем веществе шелковицы красителя (Morus tinctoria.)), Journal für praktische Chemie , 55  : 65-76. См. Стр. 65.
    • Август Кекуле (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, редактор, « Принципы химии», основанные на современных теориях (Лондон, Англия: Генри Реншоу, 1868), с. 657. См. Также с. 720.
  7. ^ См .:
    • В 1879 году Комитет по публикациям Журнала 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», English Mechanic and World of Science , 29 (743): 369.
    • Уильям Аллен Миллер, редактор, 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), стр. 524.
  8. ^ Чжэн, LT; Рю, GM; Kwon, BM; Ли, WH; Сук, К. (2008). «Противовоспалительные эффекты катехолов в стимулированных липополисахаридом клетках микроглии: ингибирование нейротоксичности микроглии». Европейский журнал фармакологии . 588 (1): 106–13. DOI : 10.1016 / j.ejphar.2008.04.035 . PMID 18499097 . 
  9. ^ a b Fiegel, Helmut et al. (2002) «Производные фенола» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH: Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a19_313 .
  10. ^ a b "www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0149" . www.orgsyn.org . Проверено 17 ноября 2016 .
  11. ^ Андерсон, Брайан Ф .; Букингем, Дэвид А .; Робертсон, Глен Б.; Уэбб, Джон; Мюррей, Кейт С .; Кларк, Пол Э. (1976). "Модели бактериального хелата-транспортера железа энтерохелина" . Природа . 262 (5570): 722–724. Bibcode : 1976Natur.262..722A . DOI : 10.1038 / 262722a0 . PMID 134287 . 
  12. ^ Хорнер, Леопольд; Гейер, Эккехард (1965). "Zur Kenntnis der o- Chhinone, XXVII: Redoxpotentiale von Brenzcatechin-Derivaten". Chemische Berichte . 98 (6): 2016–2045. DOI : 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. DOI : 10.1016 / j.jelechem.2003.10.044 .
  14. Перейти ↑ Griffith, WP (1993). «Последние достижения в химии диоксоленов». Химия переходных металлов . 18 (2): 250–256. DOI : 10.1007 / BF00139966 .
  15. ^ Дельсиньор, А; Ромео, F; Джаччио, М. (1997). «Содержание фенольных веществ в базидиомицетах». Микологические исследования . 101 (5): 552–6. DOI : 10.1017 / S0953756296003206 .
  16. ^ Бриггс DEG (1999). «Молекулярная тафономия кутикулы животных и растений: селективное сохранение и диагенез» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 354 (1379): 7–17. DOI : 10.1098 / rstb.1999.0356 . PMC 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. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1000344 . PMC 2652662 . PMID 19300498 .  
  18. ^ Барнер, BA (2004) "Катехол" в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт), J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. DOI : 10.1002 / 047084289X .
  19. ^ Fahlbusch, Karl-Georg et al. (2003) "Ароматизаторы и ароматизаторы" в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , Wiley-VCH: Weinheim doi : 10.1002 / 14356007.a11_141 .
  20. ^ a b Стивен Г. Анчелл (10 сентября 2012 г.). Поваренная книга Темной комнаты . ISBN 978-1136092770.
  21. ^ Стивен Г. Анчелл; Билл Труп (1998). Поваренная книга развития фильма . ISBN 978-0240802770.
  22. ^ Предпочтительные имена IUPAC . Сентябрь 2004 г., глава 6, раздел 60–64, с. 38
  23. ^ IUPAC, Комиссия по номенклатуре органической химии. Справочник по номенклатуре органических соединений ИЮПАК (Рекомендации 1993 г.) R-5.5.1.1 Спирты и фенолы.
  24. ^ Панико, R .; Пауэлл, WH, ред. (1994). Руководство по номенклатуре органических соединений IUPAC 1993 . Оксфорд: Blackwell Science. ISBN 978-0-632-03488-8.

 Эта статья включает текст из публикации, которая сейчас находится в открытом доступе :  Chisholm, Hugh, ed. (1911). « Катеху ». Британская энциклопедия (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.

Внешние ссылки [ править ]

  • Международная карта химической безопасности 0411
  • Карманный справочник NIOSH по химической опасности
  • Монография МАИР: "Катехол"
  • Номенклатура органической химии ИЮПАК (онлайн-версия « Синей книги »)