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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
臭化カルボニトリド[3] | |
その他の名前
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| 1697296 | |
| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.007.320 |
| EC番号 |
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| メッシュ | シアン+臭化物 |
パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 1889 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| BrCN | |
| モル質量 | 105.921 グラムモル−1 |
| 外観 | 無色の固体 |
| 密度 | 2.015 g mL −1 |
| 融点 | 50～53℃（122～127℉、323～326K） |
| 沸点 | 61～62℃（142～144℉、334～335K） |
| 反応する | |
| 蒸気圧 | 16.2kPa |
| 熱化学 | |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
136.1–144.7 kJ モル−1 |
| 危険 | |
| GHSラベル: | |
  
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| 危険 | |
| H300、H310、H314、H330、H410 | |
| P260、P273、P280、P284、P302+P350、P302+P350 ... | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| NIOSH（米国健康暴露限界）： | |
PEL (許可)
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5 mg m −3 |
| 関連化合物 | |
関連するアルカンニトリル
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特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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臭化シアンは、化学式(CN)Br または BrCNで表される無機化合物です。これは無色の固体で、バイオポリマーの修飾、タンパク質やペプチドの断片化(メチオニンの C 末端を切断)、および他の化合物の合成に広く使用されています。この化合物は擬似ハロゲンに分類されます。
合成、基本特性、構造
臭化シアンの炭素原子は、臭素とは単結合で、窒素とは三重結合で結合しています（つまり、Br − C≡N ）。この化合物は直線的で極性ですが、水中で自発的にイオン化しません。水と極性有機溶媒の両方に溶解します。
臭化シアンは、シアン化ナトリウムを臭素で酸化することによって製造することができ、これは中間体シアン（（CN）2）を経由して2段階で進行します。
冷蔵保存すると保存期間が長くなります。他のシアン化合物と同様に、臭化シアンは発熱反応を起こして臭化シアン尿素（BrCN）3になります。この反応は微量の臭素、金属塩、酸、塩基によって触媒されます。このため、実験者は茶色がかったサンプルを避けます。[4]
臭化シアンは加水分解されてシアン酸水素と臭化水素酸を形成します。
生化学の応用
臭化シアンの主な用途は、タンパク質を固定化すること、ペプチド結合を切断してタンパク質を断片化すること、およびシアナミドやその他の分子を合成することです。
タンパク質固定化
臭化シアンは、タンパク質をアフィニティークロマトグラフィー用の試薬（アガロースなど）に結合させて固定化するためによく使用されます。[5]臭化シアン活性化は、その単純さと穏やかなpH条件のため、アフィニティーゲルを調製するための最も一般的な方法です。臭化シアンは、アガロース上のヒドロキシル基と反応してシアン酸エステルおよびイミドカーボネートを形成するため、よく使用されます。これらの基は、図に示すように、タンパク質をアガロースマトリックスに結合させるために、第一級アミンと反応します。シアン酸エステルは環状イミドカーボネートよりも反応性が高いため、アミンは主にエステルと反応してイソ尿素誘導体を生成し、部分的に反応性の低いイミドカーボネートと反応して置換イミドカーボネートを生成します。[6]
この方法の欠点としては、臭化シアンの毒性と酸化に対する感受性が挙げられる。また、臭化シアンの活性化には、中性pHで正に帯電し不安定なイソ尿素結合によるアガロースへのリガンドの付着が含まれる。その結果、イソ尿素誘導体は弱陰イオン交換体として機能する可能性がある。[6] [リンク切れ ]
タンパク質の分解
臭化シアンはメチオニン残基の C 末端のペプチド結合を加水分解します。この反応は、ポリペプチドセグメントのサイズを縮小して識別および配列決定するために使用されます。
機構
臭化シアンの電子密度は炭素原子から離れて、より電気陰性度の高い臭素と窒素の方向にシフトしており、異常に求電子性が高くなっています。これにより、炭素は求核剤による攻撃に対して特に脆弱になり、開裂反応は置換反応から始まり、最終的に臭素がメチオニンの硫黄に置き換えられます。この攻撃に続いて、6員環ではなく5員環が形成され、窒素と炭素の間の環に二重結合が形成されます。この二重結合により、堅固な環構造が生じ、分子が不安定になります。そのため、図に示すように、二重結合が環の外側になるように5員環が形成されます。
メチオニンの求核性硫黄は BrCN を攻撃しますが、システイン中の硫黄は同様の挙動をしません。システイン中の硫黄が臭化シアンを攻撃した場合、臭化物イオンはシアン化物付加物を脱プロトン化し、硫黄は電荷を帯びず、システインのベータ炭素は求電子性ではなくなります。最も強い求電子剤はシアン化炭素であり、これが水によって攻撃されると、シアン酸と元のシステインが生成されます。
反応条件
BrCNでタンパク質を切断するには、 0.1M HCl（塩酸）や70%（ギ酸）などの緩衝液を使用する必要があります。 [7]これらは切断に最も一般的な緩衝液です。HClの利点は、ギ酸がホルミルエステルの形成を引き起こし、タンパク質の特性評価を複雑にすることです。しかし、ギ酸はほとんどのタンパク質を溶解するため、依然としてよく使用されています。また、メチオニンのメチオニンスルホキシドへの酸化はBrCNの攻撃に対して不活性ですが、ギ酸よりもHClの方が容易に起こります。これはおそらくギ酸が還元酸であるためです。切断用の代替緩衝液には、タンパク質をほどく能力があり、メチオニンがBrCNにアクセスしやすくなるため、HCl中のグアニジンまたは尿素が含まれます。 [8]
イミノラクトン中間体の通常のペプチド結合切断には水が必要である。ギ酸では、水濃度が上昇するとMet- SerおよびMet- Thr結合の切断が促進される。これは、これらの条件では側鎖ヒドロキシルとイミンの反応よりもイミンを介した水の付加が促進されるためである。pHが低下すると、メチオニン側鎖の酸化が阻害され、切断速度が上昇する傾向がある。 [8]
副反応
メチオニンの後にセリンまたはスレオニンが続く場合、ペプチド結合を切断することなくメチオニンを破壊する副反応が起こる可能性がある。通常、イミノラクトンが形成されると（図を参照）、水と酸がイミンと反応してペプチド結合を切断し、ホモセリンラクトンと新しいC末端ペプチドが形成される。しかし、メチオニンに隣接するアミノ酸にヒドロキシル基またはスルフィドリル基がある場合、この基はイミンと反応してペプチド結合を切断することなくホモセリンを形成することができる。[8]これら2つのケースを図に示している。
有機合成
臭化シアンは有機合成でよく使われる試薬です。ほとんどの反応で、求電子性シアンと求核性臭化物の供給源として働き、カルボカチオンは窒素原子を優先的に攻撃します。[4] ルイス酸の存在下では、アレーンをシアニド化します。[9]
BrCNはアルコールをシアネートに、アミンをシアナミドまたはジシアナミドに変換します。[4]過剰のBrCNはグアニジン への反応を継続し、ヒドロキシルアミンも同様にヒドロキシグアニジンを生成します。[9]
形成されたシアナミドは元のアミンを極性反転させ、アルキル置換基を除去する傾向がある。フォンブラウン反応では、第三級アミンが臭化シアンと反応して、二置換シアナミドとアルキル臭化物を生成する。[9] この反応はポロノフスキー脱離に似ているが、N酸化を必要としない。[4]
臭素化では、BrCNが複数の結合に付加して近接したシアノ臭化物を与える。臭素化されたエノールは、自発的にダルゼンスのような脱離を起こしてエポキシニトリルになる。[4]
臭化シアンは脱水剤でもあり、加水分解されて臭化水素とシアン酸になる。[9]
この化合物は、4-メチルアミノレックス（「アイス」）とビロキシム の合成に使用されます。
毒性、保管、不活性化
臭化シアンは乾燥状態で2～8℃で長期間保存できる。[6]
臭化シアンは揮発性があり、皮膚や消化管から容易に吸収される。そのため、吸入、物理的接触、または摂取によって毒性暴露が起こる可能性がある。急性毒性があり、さまざまな非特異的症状を引き起こす。少量の暴露でもけいれんや死を引き起こす可能性がある。ラットの経口LD50は25～50 mg/kgと報告されている。[10]
臭化シアンを不活性化するには、水酸化ナトリウムと漂白剤を使用する方法が推奨されています。[11]アルカリ水酸化物水溶液は、(CN)Brを即座にアルカリシアン化物と臭化物に加水分解します。その後、シアン化物は次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸カルシウムによって毒性の低いシアン酸イオンに酸化されます。不活性化は非常に発熱性があり、爆発する可能性もあります。[10]
参考文献
- ^ メルクインデックス（第10版）。ニュージャージー州ラーウェイ：メルク社、1983年、385ページ。
- ^ “Campilit、CAS番号：506-68-3”. 2023年3月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月14日閲覧。
- ^ 「臭化シアン – 化合物概要」。PubChem化合物。米国：国立バイオテクノロジー情報センター。2005 年 3 月 26 日。同定。2012 年6 月 4 日に閲覧。
- ^ abcde Joel Morris; Lajos Kovács; Kouichi Ohe (2015). 「臭化シアン」。有機合成試薬百科事典。doi :10.1002/047084289X.rc269.pub3. ISBN 978-0471936237。
- ^ Hermanson, GT; Mallia, AK; Smith, PK (1992).固定化アフィニティーリガンド技術. Academic Press. ISBN 978-0-12-342330-6。
- ^ abc 「臭化シアン活性化マトリックス」（PDF）。シグマ。 [リンク切れ ]
- ^ Schroeder, WA; Shelton, JB; Shelton, JR (1969). 「臭化シアンによるポリペプチド鎖の切断条件の検討」生化学および生物物理学のアーカイブ。130 (1): 551–556。doi :10.1016 / 0003-9861(69)90069-1。PMID 5778667 。
- ^ abc Kaiser, R.; Metzka, L. (1999). 「メチオニルセリンおよびメチオニルスレオニンペプチド結合に対する臭化シアン分解収率の向上」.分析生化学. 266 (1): 1–8. doi :10.1006/abio.1998.2945. PMID 9887207.
- ^ abcd Kumar, V. (2005). 「臭化シアン (CNBr)」(PDF) . Synlett . 2005 (10): 1638–1639. doi : 10.1055/s-2005-869872 . Art ID: V12705ST.
- ^ ab 「臭化シアン HSDB 708」。HSDB。NIH / NLM。2009-04-07。
- ^ Lunn, G.; Sansone, EB (1985). 「臭化シアンおよび無機シアン化物の破壊」.分析生化学. 147 (1): 245–250. doi :10.1016/0003-2697(85)90034-X. PMID 4025821.
さらに読む
- Gross, E.; Witkop, B. (1962). 「ペプチド結合の非酵素的切断：ウシ膵臓リボヌクレアーゼのメチオニン残基」(PDF) . Journal of Biological Chemistry . 237 (6): 1856–1860. doi : 10.1016/S0021-9258(19)73948-9 . PMID 13902203.
- Inglis, AS; Edman, P. (1970). 「ペプチドおよびタンパク質中のメチオニンと臭化シアンの反応のメカニズム」.分析生化学. 37 (1): 73–80. doi :10.1016/0003-2697(70)90259-9. PMID 5506566.