Тетраметиламмоний - Tetramethylammonium

Тетраметиламмоний
Me4N + .png
Тетраметиламмоний-3D-шары.png
Тетраметиламмоний-3D-vdW.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
N,N,N-Триметилметанаминий[1]
Другие имена
Тетраметиламмоний[1]
Тетраметилазан
Тетрамин
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
UNII
Характеристики
C4ЧАС12N +
Молярная масса74,14 г / моль
Родственные соединения
Связанный изоэлектронный
неопентан
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Тетраметиламмоний (TMA) или же (Мне4N+) является самым простым катион четвертичного аммония, состоящий из четырех метильные группы прикреплен к центральному азот атом, и является изоэлектронный с неопентан. Он заряжен положительно и может быть изолирован только в сочетании с противоион. Общий соли включают тетраметиламмоний хлорид и гидроксид тетраметиламмония. Соли тетраметиламмония используются в химическом синтезе и широко используются в фармакологических исследованиях.

Общая номенклатура

В токсикологической литературе встречающиеся в природе тетраметиламмоний (неуказанный анион) часто называют «тетрамин». К сожалению, это несистематическое или «тривиальное» название также используется для других химических соединений, включая токсичный родентицид (Тетраметилендисульфотетрамин ). Точно так же аббревиатура «ТМА», которая часто используется для обозначения тетраметиламмония в фармакологической литературе, может также относиться к исследуемому препарату. 3,4,5-триметоксиамфетамин, который, являясь близким структурным аналогом мескалин, был предметом многочисленных публикаций.

Вхождение

ТМА был обнаружен или изолирован от ряда морских организмов, в основном среди Книдария и Моллюска, особенно у некоторых видов Нептуна (обычно называемый щенячки ), которые едят люди.[2][3] Он также был обнаружен на одном растении, африканском Курбония виргата (Cappariaceae).[4]

Приготовление, реакции, свойства раствора

Мне4N+ образует бесцветные кристаллы

Один из самых простых способов получения простой соли, содержащей ион тетраметиламмония, заключается в реакции между триметиламин и метилгалогенид:

Мне3N + Me − I → Me4N+я−

[14С] -меченный ТМА был получен этим методом.[5]

Хотя эта реакция подходит для обычных галогенидов, соли тетраметиламмония с более сложными анионами могут быть получены путем метатезис солей реакции, например боргидрид тетраметиламмония был сделан из гидроксид тетраметиламмония как показано:[6]

Мне4N+[ОЙ]− + Na+[BH4]− → Я4N+[BH4]− + Na+ + HO−

Хотя соли ТМА обладают некоторыми из катализатор фазового переноса свойства, характерные для четвертичные аммониевые соединения, они, как правило, ведут себя нетипично из-за относительно высокой гидрофильность катиона ТМА.[7]

Катион ТМА гидрофильный.[8] В коэффициент распределения октанол-вода йодида ТМА, пo-w, является 1.2×10−4 (или же бревно п ≈ −3.92).[5]

В катионе ТМА метильные группы тетраэдрически расположены вокруг центрального атома азота, что очевидно из рентгеноструктурных исследований различных его солей.[9][10] Из измерений, проведенных на молекулярных моделях, было установлено, что диаметр иона ТМА составляет ~ 0,6 нм;[11] Из более точных физико-химических измерений ионный радиус для ТМА - 0,322 нм; Также регистрируются несколько термодинамических параметров иона ТМА.[12][13] В статье Aue et al. дает хорошее обсуждение методов определения ионного радиуса.[12]

Фармакология

Фармакологическая литература по тетраметиламмонию обширна.[14] В общем, TMA - это холиномиметик эффекты которых имитируют большинство эффектов, вызываемых экзогенными ацетилхолин.[15]

Фармакологические эксперименты с ТМА проводились с использованием одной из его солей, обычно хлорида, бромида или йодида, поскольку не ожидалось, что эти анионы будут мешать действиям катиона ТМА. Однако в ранней фармакологической литературе есть ссылки на использование "гидроксид тетраметиламмония "или" гидрат тетраметиламмония ", которые предназначались для облегчения сравнения между массовыми дозировками различных солей ТМА,[16] но не предполагал фактического использования гидроксида тетраметиламмония, сильная основность которого была бы несовместима с физиологическими условиями.[2]

Тщательный обзор фармакологии ТМА с токсикологической точки зрения, действовавший до 1989 года, был проведен Антони и его сотрудниками.[2] Таким образом, влияние ТМА на никотиновый и мускариновый Рецепторы ACh сначала стимулируют, а затем блокируют нейротрансмиссию в симпатических и парасимпатических ганглиях, с деполяризация. TMA также действует как агонист на мускариновые рецепторы в постганглионарных нервных окончаниях гладкие мышцы, сердечная мышца и экзокринный железы. В скелетные мышцы, TMA изначально вызывает фасцикуляции, затем паралич в результате деполяризации от стимуляции никотиновых рецепторов ACh.

Абсорбция; распределение; метаболизм; экскреция (ADME)

Всасывание: ТМА легко всасывается из желудочно-кишечного тракта.[2] Исследования на крысе тощая кишка показали, что абсорбция ТМА представляет собой комбинацию простой диффузии и транспорта, опосредованного носителями, при этом почти 100% абсорбция происходит в течение 60-90 минут. По сравнению, тетраэтиламмоний ионы тетрапропиламмония абсорбировались только на ~ 30%.[17]

Распределение: Внутрибрюшинный Введение радиоактивно меченного йодида тетраметиламмония мышам показало, что ТМА быстро распределяется по всем частям тела, причем самые высокие концентрации наблюдаются в почках и печени.[5] Аналогичные результаты были получены Нифом и его коллегами на крысах.[18]

Метаболизм и выведение: парентеральное введение крысам радиоактивно меченого йодида тетраметиламмония приводило к тому, что почти вся доза выводилась с мочой без каких-либо признаков метаболической трансформации.[18]

Токсикология

Токсикология человека ТМА (под названием «тетрамин» изучалась в первую очередь в контексте случайного отравления после приема внутрь Нептуна разновидность.[2] Симптомы включают следующее: тошнота, рвота, головная боль, головокружение / головокружение, нарушение зрения / временная слепота, диплопия, светобоязнь, нарушение равновесия, чувство опьянения и крапивница. Эти симптомы появляются в течение 30 минут, но выздоровление обычно полностью проходит через несколько часов. Только один случай смерти человека после приема ТМА (из растения Курбония виргата) был записан.[4]Хотя многие из этих симптомов можно объяснить нарушением нейротрансмиссии в автономная нервная система, также, кажется, есть отчетливые признаки центральных аффектов.[2]

В исследованиях на животных парентеральное введение экстрактов, содержащих ТМА, Нептуна на мышей, кошек и рыб в основном проявляются эффекты, затрагивающие скелетные мышцы: есть мышечные фасцикуляции, судороги, потеря равновесия, моторный паралич и, в конечном итоге, остановка дыхания.[2]

Смертельная пероральная доза ТМА для людей оценивается в 3-4 мг / кг.[2][4] Смертельная доза для крыс составляла ~ 45-50 мг / кг перорально и ~ 15 мг / кг внутрибрюшинно.[19]

Острая токсичность

LD50 для хлорида ТМА: 25 мг / кг (мышь, внутрибрюшинно); 40 мг / кг (мышь, подкожно). ЖХ50 для хлорида ТМА: 462 мг / л в течение 96 часов. (Толстый пескарь, Pimephales promelas).[20][21]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 1086. Дои:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ^ а б c d е ж грамм час Anthoni, U .; Болин, Л .; Larsen, C .; Nielsen, P .; Nielsen, N.H .; Кристоферсен, К. (1989). «Тетрамин: встречаемость в морских организмах и фармакологии». Токсикон. 27: 707–716. Дои:10.1016/0041-0101(89)90037-8.
  3. ^ Dolan, L.C .; Matulka, R.A .; Лопух, Г.А. (2010). «Природные пищевые токсины». Токсины (Базель). 2: 2289–2332. Дои:10.3390 / токсины 2092289. ЧВК  3153292. PMID  22069686.
  4. ^ а б c Генри, А. Дж. (1948). "Ядовитый принцип Курбония виргата: его выделение и идентификация как тетраметиламмониевая соль ». Br. J. Pharmacol. Chemother. 3: 187–188. Дои:10.1111 / j.1476-5381.1948.tb00373.x. ЧВК  1509833. PMID  18883998.
  5. ^ а б c Tsubaki, H .; Накадзима, Э .; Комаи, Т .; Шиндо, Х. (1986). «Связь между структурой и распределением ионов четвертичного аммония у мышей и крыс. Простой тетраалкиламмоний и ряд m-замещенных ионов триметилфениламмония». J. Pharmacobio-Dyn. 9: 737–746. Дои:10.1248 / bpb1978.9.737.
  6. ^ Banus, M.D .; Bragdon, R.W .; Гибб, Т. Р. П. (1952). «Получение боргидридов четвертичного аммония из боргидридов натрия и лития». Варенье. Chem. Soc. 74: 2346–2348. Дои:10.1021 / ja01129a048.
  7. ^ Федоринский, М .; Ziolkowska, W .; Йончик, А. (1993). «Соли тетраметиламмония: высокоселективные катализаторы для получения гем-дихлорциклопропанов из электрофильных алкенов и хлороформа в условиях фазового катализа». J. Org. Chem. 58: 6120–6121. Дои:10.1021 / jo00074a047.
  8. ^ Koga, Y .; Westh, P .; Nishikawa, K .; Субраманиан, С. (2011). «Всегда ли метильная группа гидрофобна? Гидрофильность триметиламин-N-оксида, тетраметилмочевины и иона тетраметиламмония». J. Phys. Chem. B. 115: 2995–3002. Дои:10.1021 / jp108347b.
  9. ^ McLean, W. J .; Джеффри, Г. А. (1967). «Кристаллическая структура тетрагидрата фторида тетраметиламмония». J. Chem. Phys. 47: 414–417. Дои:10.1063/1.1711910.
  10. ^ Маккалоу, Дж. Д. (1964). «Кристаллическая структура перхлората тетраметиламмония». Acta Crystallogr. 17: 1067–1070. Дои:10.1107 / s0365110x64002687.
  11. ^ McCleskey, E.W .; Алмерс, В. (1985). «Канал Са в скелетных мышцах - это большая пора». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 82: 7149–7153. Дои:10.1073 / пнас.82.20.7149. ЧВК  391328. PMID  2413461.
  12. ^ а б Aue, D. H .; Webb, H.M .; Бауэрс, М. Т. (1976). «Термодинамический анализ эффектов сольватации на основности алкиламинов. Электростатический анализ эффектов заместителей». Варенье. Chem. Soc. 98: 318–329. Дои:10.1021 / ja00418a002.
  13. ^ Palomo, J .; Пинтауро, П. Н. (2003). «Конкурентная абсорбция четвертичного аммония и катионов щелочных металлов в катионообменной мембране Nafion». J. Membrane Sci. 215: 103–114. Дои:10.1016 / s0376-7388 (02) 00606-3.
  14. ^ Более 1300 цитирований в PubMed по состоянию на октябрь 2012 г.
  15. ^ Фармакология Дрилла в медицине, 4-е изд. (1971), J. R. DiPalma, Ed., P. Макгроу-Хилл, штат Нью-Джерси.
  16. ^ Burn, J. H .; Дейл, Х. Х. (1915). «Действие некоторых четвертичных аммониевых оснований». J. Pharmacol. Exp. Ther. 6: 417–438.
  17. ^ Tsubaki, H .; Комаи, Т. (1986). «Кишечная абсорбция тетраметиламмония и его производных у крыс». J. Pharmacobio-Dyn. 9: 747–754. Дои:10.1248 / bpb1978.9.747.
  18. ^ а б Neef, C .; Oosting, R .; Мейер, Д. К. Ф (1984). «Взаимосвязь структуры и фармакокинетики четвертичных аммониевых соединений». Наунин-Шмидебергс Арка. Фармакол. 328: 103–110. Дои:10.1007 / bf00512058.
  19. ^ Anthoni, U .; Болин, Л .; Larsen, C .; Nielsen, P .; Nielsen, N.H .; Кристоферсен, К. (1989). "Токсин тетрамин от" съедобной "щенки Нептуна антиква". Токсикон. 27: 717–723. Дои:10.1016 / 0041-0101 (89) 90038-х.
  20. ^ Р. Дж. Льюис (ред.) (2004), Опасные свойства промышленных материалов Сакса, 11-е изд. п. 3409, Wiley-Interscience, Wiley & Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси.
  21. ^ http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/a?dbs+hsdb:@term+@DOCNO+7987