Brometo de cianogênio - Cyanogen bromide

"CBrN" redireciona aqui. Não deve ser confundido com CBRN .
Fórmula esquelética de brometo de cianogênio
Modelo Spacefill de brometo de cianogênio
Nomes
Nome IUPAC preferido
Brometo carbononitrídico
Outros nomes
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
1697296
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,007,320 Edite isso no Wikidata
Número EC
Malha Cianogênio + Brometo
Número RTECS
UNII
Número ONU 1889
  • InChI = 1S / CBrN / c2-1-3 VerificaY
    Chave: ATDGTVJJHBUTRL-UHFFFAOYSA-N VerificaY
  • BrC # N
Propriedades
BrCN
Massa molar 105.921 g mol −1
Aparência Sólido incolor
Densidade 2,015 g mL −1
Ponto de fusão 50 a 53 ° C (122 a 127 ° F; 323 a 326 K)
Ponto de ebulição 61 a 62 ° C (142 a 144 ° F; 334 a 335 K)
Reage
Pressão de vapor 16,2 kPa
Termoquímica
Entalpia de
formação padrão (Δ f H ⦵ 298 )
136,1-144,7 kJ mol −1
Perigos
Pictogramas GHS GHS05: Corrosivo GHS06: Tóxico GHS09: Risco ambiental
Palavra-sinal GHS Perigo
H300 , H310 , H314 , H330 , H410
P260 , P273 , P280 , P284 , P302 + 350
NFPA 704 (diamante de fogo)
4
0
1
NIOSH (limites de exposição à saúde dos EUA):
PEL (permitido)
 5 mg m −3
Compostos relacionados
Alcanenitrilos relacionados
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O brometo de cianogênio é o composto inorgânico com a fórmula (CN) Br ou BrCN. É um sólido incolor amplamente utilizado para modificar biopolímeros , fragmentos de proteínas e peptídeos (corta o terminal C da metionina) e sintetiza outros compostos. O composto é classificado como um pseudo - halogênio .

Síntese, propriedades básicas e estrutura

O átomo de carbono no brometo de cianogênio está ligado ao bromo por uma ligação simples e ao nitrogênio por uma ligação tripla (ou seja, Br – C≡N). O composto é linear e polar, mas não se ioniza espontaneamente na água. Ele se dissolve em água e em solventes orgânicos polares .

O brometo de cianogênio pode ser preparado por oxidação de cianeto de sódio com bromo , que prossegue em duas etapas por meio do cianogênio intermediário ((CN) 2 ):

2 NaCN + Br 2 → (CN) 2 + 2 NaBr
(CN) 2 + Br 2 → 2 (CN) Br

Quando refrigerado, o material tem uma vida útil prolongada. Como alguns outros compostos de cianogênio, o brometo de cianogênio sofre uma trimerização exotérmica em brometo cianúrico ((BrCN) 3 ). Esta reação é catalisada por traços de bromo, sais metálicos, ácidos e bases. Por isso, os experimentalistas evitam amostras acastanhadas.

Síntese de brometo cianúrico. PNG

O brometo de cianogênio é hidrolisado para liberar cianeto de hidrogênio e ácido hipobromoso

(CN) Br + H 2 O → HCN + HOBr

Aplicações bioquímicas

Os principais usos do brometo de cianogênio são para imobilizar proteínas, fragmentar proteínas por clivagem de ligações peptídicas e sintetizar cianamidas e outras moléculas.

Método de ativação de brometo de cianogênio

Imobilização de proteína

O brometo de cianogênio é frequentemente usado para imobilizar proteínas, acoplando-as a reagentes como a agarose para cromatografia de afinidade . Devido à sua simplicidade e condições de pH amenas , a ativação do brometo de cianogênio é o método mais comum para a preparação de géis de afinidade. O brometo de cianogênio também é frequentemente usado porque reage com os grupos hidroxila da agarose para formar ésteres de cianato e imidocarbonatos . Esses grupos reagem com aminas primárias para acoplar a proteína à matriz de agarose, conforme mostrado na figura. Como os ésteres de cianato são mais reativos do que os imidocarbonatos cíclicos, a amina irá reagir principalmente com o éster, produzindo derivados de isoureia , e parcialmente com o imidocarbonato menos reativo, produzindo imidocarbonatos substituídos.

As desvantagens dessa abordagem incluem a toxicidade do brometo de cianogênio e sua sensibilidade à oxidação. Além disso, a ativação do brometo de cianogênio envolve a fixação de um ligante à agarose por uma ligação de isoureia, que é carregada positivamente em pH neutro e, portanto, instável. Consequentemente, os derivados de isoureia podem atuar como trocadores aniônicos fracos .

Clivagem de proteína

O brometo de cianogênio hidrolisa as ligações peptídicas no terminal C dos resíduos de metionina . Esta reação é usada para reduzir o tamanho dos segmentos polipeptídicos para identificação e sequenciamento .

Mecanismo

Clivagem de ligação peptídica de brometo de cianogênio

A densidade de elétrons no brometo de cianogênio é deslocada do átomo de carbono, tornando-o excepcionalmente eletrofílico , e em direção ao bromo e nitrogênio mais eletronegativos . Isso deixa o carbono particularmente vulnerável ao ataque de um nucleófilo , e a reação de clivagem começa com uma reação de substituição de acila nucleofílica na qual o bromo é finalmente substituído pelo enxofre na metionina. Este ataque é seguido pela formação de um anel de cinco membros em oposição a um anel de seis membros, o que implicaria na formação de uma ligação dupla no anel entre o nitrogênio e o carbono. Essa ligação dupla resultaria em uma conformação de anel rígido, desestabilizando assim a molécula. Assim, o anel de cinco membros é formado de forma que a dupla ligação fique fora do anel, como mostrado na figura.

Embora o enxofre nucleofílico da metionina seja responsável por atacar o BrCN, o enxofre da cisteína não se comporta de maneira semelhante. Se o enxofre na cisteína atacasse o brometo de cianogênio, o íon brometo desprotonaria o aduto de cianeto , deixando o enxofre sem carga e o carbono beta da cisteína não eletrofílico. O eletrófilo mais forte seria então o nitrogênio cianídrico, que, se atacado pela água, produziria ácido ciânico e a cisteína original.

Condições de reação

A clivagem de proteínas com BrCN requer o uso de um tampão como HCl 0,1 M ( ácido clorídrico ) ou 70% ( ácido fórmico ). Esses são os buffers mais comuns para clivagem. Uma vantagem do HCl é que o ácido fórmico causa a formação de ésteres formílicos, o que complica a caracterização da proteína. No entanto, o fórmico ainda é frequentemente usado porque dissolve a maioria das proteínas. Além disso, a oxidação da metionina a sulfóxido de metionina , que é inerte ao ataque de BrCN, ocorre mais prontamente no HCl do que no ácido fórmico, possivelmente porque o ácido fórmico é um ácido redutor. Os tampões alternativos para clivagem incluem guanidina ou ureia em HCl devido à sua capacidade de desdobrar proteínas , tornando assim a metionina mais acessível a BrCN.

Observe que a água é necessária para a clivagem da ligação peptídica normal do intermediário de iminolactona . No ácido fórmico, a clivagem das ligações Met- Ser e Met- Thr é aumentada com o aumento da concentração de água porque essas condições favorecem a adição de água através da imina em vez da reação da hidroxila da cadeia lateral com a imina. O pH reduzido tende a aumentar as taxas de clivagem ao inibir a oxidação da cadeia lateral da metionina.

Reações colaterais

Quando a metionina é seguida por serina ou treonina , podem ocorrer reações colaterais que destroem a metionina sem a clivagem da ligação peptídica . Normalmente, uma vez que a iminolactona é formada (consulte a figura), a água e o ácido podem reagir com a imina para clivar a ligação peptídica, formando uma homosserina lactona e um novo peptídeo C-terminal. No entanto, se o aminoácido adjacente à metionina tem um grupo hidroxila ou sulfidrila , este grupo pode reagir com a imina para formar uma homosserina sem clivagem da ligação peptídica. Esses dois casos são mostrados na figura.

Síntese orgânica

O brometo de cianogênio é um reagente comum em síntese orgânica . Como afirmado anteriormente, o reagente é propenso a ser atacado por nucleófilos, como aminas e álcoois, devido ao carbono eletrofílico. Na síntese de cianamidas e dicianamidas , aminas primárias e secundárias reagem com BrCN para produzir mono- e dialquilcianamidas, que podem ainda reagir com aminas e hidroxilamina para produzir guanidinas e hidroxiguanidinas . Na reação de von Braun , as aminas terciárias reagem com BrCN para produzir cianamidas dissubstituídas e um brometo de alquila. O brometo de cianogênio pode ser usado para preparar aril nitrilos , nitrilos, anidridos e cianatos . Também pode servir como agente de clivagem. O brometo de cianogênio é usado na síntese de 4-metilaminorex ("gelo") e viroxima .

Toxicidade, armazenamento e desativação

O brometo de cianogênio pode ser armazenado em condições secas de 2 a 8 ° C por períodos prolongados.

O brometo de cianogênio é volátil e prontamente absorvido pela pele ou pelo trato gastrointestinal . Portanto, a exposição tóxica pode ocorrer por inalação, contato físico ou ingestão. É extremamente tóxico, causando uma variedade de sintomas inespecíficos . A exposição até mesmo a pequenas quantidades pode causar convulsões ou morte. O LD 50 por via oral em ratos é relatado como 25–50 mg / kg.

O método recomendado para desativar o brometo de cianogênio é com alvejante . O hidróxido alcalino aquoso hidrolisa instantaneamente (CN) Br em cianeto alcalino e brometo. O cianeto pode então ser oxidado por hipoclorito de sódio ou cálcio ao íon cianato menos tóxico. Observe que a desativação é extremamente exotérmica e pode ser explosiva.

Referências

Leitura adicional

links externos