2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드 CAS 128071-75-0

2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드(3-피리딘카르복스알데히드, 2-브로모-), 화학식: C6H4BrNO, CAS 14533-22-9, 분자량: 186.01 g/mol. 일반적으로 흰색 또는 거의 흰색의 결정성 분말 형태의 고체입니다. 이는 일부 일반적인 유기 용매(예: 디클로로메탄, 에테르, 메탄올, 에탄올 등)에서 특정 용해도를 갖습니다. 단, 온도, 용매, 기타 요인에 따라 용해도가 달라질 수 있으므로 주의하시기 바랍니다. 중요한 유기 화합물로서 광범위한 응용 및 용도를 가지고 있습니다. 이는 약물 합성, 살충제 합성, 배위 화학 및 유기 광전자 재료 분야에서 중요한 역할을 합니다. 합성과 기능화를 통해 특정 구조와 특성을 가진 화합물을 얻을 수 있어 다양한 분야와 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

분자적 특징

2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드는 2개의 치환기를 갖는 6원 피리딘 고리(질소 함유 방향족 헤테로사이클)로 구성됩니다.

브롬(Br): 친핵성 치환 반응(예: Suzuki, Heck 또는 Buchwald-Hartwig 커플링)을 위해 피리딘 고리를 활성화하는 강력한 전자-끌기 그룹입니다.

알데히드(-CHO): 축합 반응(예: 이민 형성, 환원성 아민화) 및 산화/환원 과정에 참여하는 반응성이 높은 작용기입니다.

반응 경로

화합물의 반응성은 두 가지 작용기 간의 상호 작용에서 비롯됩니다.

친핵성 방향족 치환(SNAr): 브롬 원자는 염기성 조건에서 친핵체(예: 아민, 티올 또는 보론산)로 대체될 수 있어 다양한 치환기를 도입할 수 있습니다.

축합 반응: 알데히드 그룹은 1차 아민과 반응하여 이민을 형성하며, 이는 수소화붕소나트륨(NaBH₄)과 같은 환원제를 사용하여 2차 아민으로 환원될 수 있습니다.

산화/환원: 알데히드는 카르복실산으로 산화되거나(Jones 시약 사용) 알코올로 환원될 수 있습니다(NaBH₄ 사용).

교차-결합 반응: 브롬 원자는 팔라듐-촉매 결합(예: Suzuki, Sonogashira)에 참여하여 탄소-탄소 또는 탄소-헤테로원자 결합을 형성합니다.

이러한 경로는 순차적 기능화가 필요한 다단계 합성에서 2-브로모-3-피리딘카복스알데히드를 핵심 요소로 만듭니다.

다양한 경로를 통해 합성될 수 있는 복합 유기 화합물입니다.

1. Hantzsch 피리딘 합성 방법:

화학 반응식은 다음과 같습니다.

C₅H₄브르네+2C₃H₂N₂+CH₄N₂S → C₆H₄브르노

이는 2-브로모-3-피리딘카르복스알데하이드를 합성하는 데 일반적으로 사용되는 방법으로, 구체적인 단계는 다음과 같습니다.

1단계: 반응물 준비:

2-브로모피리딘과 말로노니트릴을 1:2의 몰비로 혼합하고 티오우레아를 촉매로 첨가합니다. 반응물의 양은 필요에 따라 조정될 수 있습니다.

2단계: 반응 진행:

1단계에서 혼합한 반응물을 반응플라스크에 넣고 적절한 반응조건에서 반응을 진행한다. 반응 온도는 일반적으로 섭씨 150~200도 사이이며, 무용매 조건에서 건조 질소 흐름을 사용할 수 있습니다.{4}} 반응 시간은 특정 실험 조건에 따라 달라지며 일반적으로 몇 시간에서 며칠까지 다양합니다.

이 반응에서는 티오우레아가 촉매 역할을 하여 반응 진행을 촉진시킨다. 반응 온도가 높기 때문에 C-C 결합이 형성될 수 있습니다. 생산된 최종 제품은 2-Bromo-3-pyridinecarboxaldehide입니다.

3단계: 냉각 및 결정화:

반응이 완료된 후 반응액을 상온 또는 저온으로 식힌 후 결정화를 진행한다. 적절한 용매(예: 에탄올 또는 에테르 용매)를 천천히 첨가하여 생성물의 결정화를 유도할 수 있습니다. 결정화 과정에서 생성물은 용액에서 고체 형태로 침전됩니다.

4단계: 정제 및 건조:

결정화된 생성물을 원심분리하거나 여과하여 고체 생성물을 분리합니다. 분리 후, 생성물을 적절한 용매로 세척하여 불순물을 제거할 수 있습니다. 마지막으로 생성물을 적절한 조건에서 건조하여 고순도의-2-브로모-3-피리딘 카르복스알데히드를 얻었다.

2. Knoevenagel 축합 반응:

화학 반응식은 다음과 같습니다.

C₅H₄브르엔+C₄H₈O₃+C₆H₁₅N → C₆H₄브르노

이 반응에서는 아실기와 카르복실기가 축합 반응을 통해 C-C 결합을 형성합니다. 생산된 최종 제품은 2-Bromo-3-pyridinecarboxaldehide입니다.

구체적인 단계는 다음과 같습니다.

단계 1: 2-브로모피리딘과 말론산(대표적으로 카르복실산)을 적절한 유기용매에 녹인다. 에탄올은 일반적으로 사용되는 용매입니다.

2단계: 트리에틸아민과 같은 알칼리성 촉매를 첨가하여 축합 반응을 촉진합니다.

3단계: 용액을 가열하고 적절한 온도에서 반응을 진행합니다. 일반적으로 사용되는 반응 온도는 섭씨 80~100도입니다.

4단계: 반응이 완료된 후 용액을 냉각하고 산성화 처리를 거쳐 목적 생성물인 2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드를 생성한다.

5단계: 제품을 정제하고 결정화하여 고순도-화합물을 얻습니다.

이것은 단지 두 가지 일반적인 방법일 뿐이며, 3-피리딘카복스알데히드, 2-브로모-에 대한 다른 합성 방법이 많이 있습니다. 각 합성 방법에는 고유한 장점과 적용 가능성이 있으므로 실제 작업의 특정 상황에 따라 조정하고 최적화해야 한다는 점에 유의해야 합니다.

► 암 치료를 위한 키나제 억제제의 합성

1) 배경

키나제 억제제는 세포 신호 전달 및 증식에 관여하는 효소인 단백질 키나제의 활성을 차단하는 표적 항암제의 일종입니다. 피리딘- 기반 지지체는 ATP-결합 부위를 모방하는 능력으로 인해 키나제 억제제 설계에서 일반적입니다. 한 제약 회사의 연구원들은 많은 암에서 과발현되는 키나제인 표피 성장 인자 수용체(EGFR)를 표적으로 하는 새로운 억제제를 개발하려고 했습니다.

2)목표

2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드를 핵심 중간체로 사용하여 EGFR에 대한 효능과 선택성이 높은 피리딘{0}} 유래 화합물을 합성합니다.

3) 실험적 접근

핵심 구조의 합성:

2-브로모-3-피리딘카복스알데히드를 환류하에 에탄올에서 아닐린과 반응시켜 축합을 통해 이민 중간체를 형성했습니다.

이민은 나트륨 보로하이드라이드(NaBH₄)를 사용하여 환원되어 추가 기능화를 위한 중요한 빌딩 블록인 2-브로모-N-페닐피리딘-3-아민을 생성했습니다.

교차-결합 반응:

2- 위치의 브롬 원자는 팔라듐(II) 아세테이트(Pd(OAc)2) 및 리간드(트리페닐포스핀)의 존재 하에서 보론산 유도체(4-플루오로페닐보론산)와 Suzuki-Miyaura 결합을 겪었습니다.

이 단계에서는 플루오로페닐 그룹을 도입하여 친유성과 결합 친화성을 향상시켰습니다.

최종 수정:

존스 시약(황산 중의 크롬산)을 사용하여 알데히드 기를 카르복실산으로 산화시켜 표적 화합물인 N-(4-플루오로페닐)-2-(4-플루오로페닐)피리딘-3-카르복사미드를 생성했습니다.

4) 결과

수율: 3단계에 걸쳐 72%.

생물학적 활동:

이 화합물은 효소 분석에서 12 nM의 IC₅₀로 EGFR 키나제 활성을 억제했습니다.

A431 암세포(EGFR 과발현)에 대한 시험관 내 연구에서는 0.8μM의 GI₅₀(성장 억제)가 나타났습니다.

선택성: 이 화합물은 다른 키나제(예: VEGFR, CDK2)에 비해 50{4}배 선택성을 나타내어 표적 외 독성을 줄였습니다.

5) 시사점

이 사례는 2-bromo-3-pyridinecarboxaldehyde가 어떻게 복잡한 키나제 억제제의 신속한 조립을 가능하게 하는지 보여줍니다. 알데히드와 브롬 그룹은 현재 의약 화학에서 널리 채택되는 전략인 순차적 기능화를 위한 직교 반응성을 제공합니다.

►강화된 복합재료를 위한 산화 그래핀의 기능화

1) 배경

산화그래핀(GO)은 높은 기계적 강도와 전기 전도성으로 인해 고분자 복합재료에서 널리 사용되는 강화 재료입니다. 그러나 GO의 친수성 특성으로 인해 비극성 폴리머에서의 분산이 제한됩니다. 연구자들은 에폭시 수지와의 상용성을 향상시키기 위해 2-bromo-3-pyridinecarboxaldehyde를 사용하여 GO를 화학적으로 변형하려고 했습니다.

2)목표

2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드를 GO에 공유 접목시키고 복합재의 열적 및 기계적 특성을 평가합니다.

3) 실험적 접근

GO 수정:

GO를 디메틸포름아미드(DMF)에 분산시키고 2시간 동안 초음파 처리했습니다.

2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드(5 eq.) 및 수산화나트륨(NaOH, 10 eq.)을 첨가하여 GO의 에폭사이드 그룹과 알데히드의 -탄소 사이의 친핵성 치환 반응을 시작했습니다.

복합 제조:

변형된 GO(GO{0}}Py)를 에폭시 수지(비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, DGEBA) 및 경화제(트리에틸렌 테트라민, TETA)와 혼합했습니다.

혼합물을 120도에서 4시간 동안 경화시켜 복합 필름을 형성하였다.

성격 묘사:

열중량 분석(TGA)을 통해 열 안정성을 평가했습니다.

인장시험을 이용하여 기계적 성질을 측정하였다.

4) 결과

접목 효율성: 푸리에-적외선 분광법(FTIR)을 통해 GO-Py에서 피리딘 고리의 존재를 확인했습니다.

열 안정성:

복합재의 분해 시작 온도는 변형되지 않은 GO/에폭시에 비해 35도 증가했습니다.

기계적 성질:

인장 강도는 45MPa(비수정)에서 55MPa(GO{3}}Py)로 22% 향상되었습니다.

파단 신율이 15% 증가하여 응력 분포가 개선되었음을 나타냅니다.

5) 시사점

이 사례는 2-bromo-3-pyridinecarboxaldehyde가 어떻게 무기 나노물질과 유기 고분자를 연결할 수 있는지를 보여줍니다. 피리딘 고리의 방향성은 이황화 몰리브덴(MoS2)과 같은 다른 2D 재료에 적용할 수 있는 원리인 계면 접착력을 향상시켰습니다.

► 단백질 라벨링을 위한 생체접합

1) 배경

부위별{0}}단백질 라벨링은 단백질 기능 연구, 진단법 개발, 바이오치료제 개발에 필수적입니다. 2-브로모-3-피리딘카복스알데히드의 알데히드 그룹은 환원성 아민화를 통해 단백질의 라이신 잔기와 반응하여 안정적인 공유 결합을 형성할 수 있습니다.

2)목표

2-bromo-3-pyridinecarboxaldehyde를 사용하여 녹색 형광 단백질(GFP)의 N-말단에 라벨을 지정하고 라벨링 효율성을 평가합니다.

3) 실험적 접근

접합 반응:

재조합 GFP(1 mg/mL)를 인산염 완충액(pH 7.4) 중 2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드(10 eq.)와 함께 실온에서 2시간 동안 배양했습니다.

이민 중간체를 안정한 아민으로 환원시키기 위해 나트륨 시아노보로하이드라이드(NaBH₃CN, 5 eq.)를 첨가했습니다.

정화:

크기{0}}배제 크로마토그래피(SEC)를 사용하여 접합체를 정제했습니다.

성격 묘사:

라벨링 효율은 UV-Vis ​​분광법(단백질의 경우 280nm, 피리딘의 경우 340nm에서의 흡광도)을 통해 정량화되었습니다.

라벨링 후 GFP 활동을 평가하기 위해 형광 강도를 측정했습니다.-

4) 결과

표지 효율: 피리딘 흡광도에 의해 결정된 바와 같이 GFP 분자의 85%가 접합되었습니다.

형광 유지: 접합체는 천연 GFP의 형광을 92% 유지했는데, 이는 최소한의 구조적 붕괴를 나타냅니다.

질량 분석법: ESI-MS는 185 Da의 질량 증가를 확인했습니다(GFP당 하나의 피리딘카르복스알데히드 부분과 일치).

5) 시사점

이 연구는 생체접합에서 2-브로모-3-피리딘카르복스알데히드의 유용성을 입증합니다. 작은 크기와 반응성으로 인해 종종 단백질 기능을 방해하는 더 큰 형광 염료보다 우수합니다. 이제 면역조직화학을 위한 항체 라벨링에도 유사한 전략이 사용됩니다.

2-브로모-3-피리딘카복스알데히드는 피리딘 고리를 함유한 브롬화 알데히드 화합물로, 분자식은 C ₆ H ₄ BrNO이고 분자량은 186입니다. 구조 중 피리딘 고리의 2위치는 브롬 원자로 대체되고, 3위치는 알데히드기와 연결되어 독특한 화학적 특성을 부여합니다. 유기 합성 중간체로서 약물 연구 개발, 농약 합성 및 재료 과학 분야에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 약물 합성에서 알데히드 그룹은 축합 반응에 참여하여 헤테로고리 골격을 구성할 수 있는 반면, 브롬 원자는 치환 반응을 통해 작용기를 도입하여 약물 분자 설계에 유연성을 제공할 수 있습니다.

 

피부 접촉: 직접 접촉하면 피부 발적, 가려움증, 물집이 발생할 수 있으며 심한 경우 접촉성 피부염이 발생할 수 있습니다.
메커니즘: 알데하이드 그룹은 피부 단백질의 아미노 그룹과 공유 결합하여 쉬프 염기를 형성하여 피부 장벽 기능을 방해합니다. 브롬 원자의 존재는 친유성을 강화하고 표피층으로의 침투를 촉진할 수 있습니다.
눈 접촉: 결막 충혈, 눈물 흘림, 광선공포증, 심지어 각막 상피 ​​손상으로 나타나는 심각한 눈 자극.
메커니즘: 알데하이드 그룹은 각막 단백질과 반응하여 단백질 변성을 일으키는 반면, 브롬 원자는 산화 스트레스 반응을 유발하고 각막 세포를 손상시킬 수 있습니다.

 

호흡기 자극: 증기나 먼지를 흡입하면 비인두 자극, 기침, 호흡 곤란을 유발할 수 있습니다. 장기간 노출되면 천식이나 만성폐쇄성폐질환(COPD)이 발생할 수 있습니다. 알데히드 그룹은 호흡기 점막 상피 세포의 단백질에 결합하여 점막 완전성을 파괴합니다. 브롬 원자는 활성산소종(ROS)을 생성하여 염증 반응을 유발할 수 있습니다.

 

소화기계 반응: 메스꺼움, 구토, 복통, 설사가 나타나며 심한 경우 위장 출혈이나 간 손상이 발생할 수 있습니다. 위장 점막에 대한 알데히드 그룹의 직접적인 부식 효과뿐만 아니라 체내 브롬 원자의 대사에 의해 생성된 브롬화수소에 의한 위장관 자극; 주요 대사 기관인 간은 산화 스트레스로 인해 트랜스아미나제 수치가 상승할 수 있습니다.
급성 중독: 현기증, 피로, 의식 흐림, 심한 경우 혼수상태, 경련, 심지어 호흡 및 순환 장애까지 나타납니다. 알데하이드 그룹은 신경전달물질 수용체에 결합하여 신경 전도를 방해합니다. 브롬 원자는 미토콘드리아 호흡 사슬을 억제하여 세포 에너지 대사 장애를 일으킬 수 있습니다.

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