Bromuro de cianógeno - Cyanogen bromide
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| Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido
Bromuro carbononitrídico |
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| Otros nombres | |
| Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol )
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| 1697296 | |
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.007.320 
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| Número CE | |
| Malla | Cianógeno + Bromuro |
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PubChem CID
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| Número RTECS | |
| UNII | |
| un numero | 1889 |
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Tablero CompTox ( EPA )
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| Propiedades | |
| BrCN | |
| Masa molar | 105,921 g mol -1 |
| Apariencia | Sólido incoloro |
| Densidad | 2.015 g mL −1 |
| Punto de fusion | 50 a 53 ° C (122 a 127 ° F; 323 a 326 K) |
| Punto de ebullición | 61 a 62 ° C (142 a 144 ° F; 334 a 335 K) |
| Reacciona | |
| Presión de vapor | 16,2 kPa |
| Termoquímica | |
| 136,1-144,7 kJ mol −1 | |
| Riesgos | |
| Pictogramas GHS |
  
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| Palabra de señal GHS | Peligro |
| H300 , H310 , H314 , H330 , H410 | |
| P260 , P273 , P280 , P284 , P302 + 350 | |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| NIOSH (límites de exposición a la salud de EE. UU.): | |
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PEL (permitido)
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5 mg m −3 |
| Compuestos relacionados | |
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Alcanenitrilos relacionados
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Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar ( ¿qué es ?)
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| Referencias de Infobox | |
El bromuro de cianógeno es el compuesto inorgánico con la fórmula (CN) Br o BrCN. Es un sólido incoloro que se usa ampliamente para modificar biopolímeros , fragmentar proteínas y péptidos (corta el extremo C-terminal de la metionina) y sintetizar otros compuestos. El compuesto se clasifica como pseudohalógeno .
Síntesis, propiedades básicas y estructura.
El átomo de carbono en el bromuro de cianógeno está unido al bromo por un enlace sencillo y al nitrógeno por un enlace triple (es decir, Br-C≡N). El compuesto es lineal y polar, pero no se ioniza espontáneamente en agua. Se disuelve tanto en agua como en disolventes orgánicos polares .
El bromuro de cianógeno se puede preparar por oxidación de cianuro de sodio con bromo , que procede en dos pasos a través del cianógeno intermedio ((CN) 2 ):
- 2 NaCN + Br 2 → (CN) 2 + 2 NaBr
- (CN) 2 + Br 2 → 2 (CN) Br
Cuando se refrigera, el material tiene una vida útil prolongada. Como algunos otros compuestos de cianógeno, el bromuro de cianógeno sufre una trimerización exotérmica a bromuro de cianúrico ((BrCN) 3 ). Esta reacción es catalizada por trazas de bromo, sales metálicas, ácidos y bases. Por esta razón, los experimentadores evitan las muestras marrones.
El bromuro de cianógeno se hidroliza para liberar cianuro de hidrógeno y ácido hipobromoso.
- (CN) Br + H 2 O → HCN + HOBr
Aplicaciones bioquímicas
Los principales usos del bromuro de cianógeno son inmovilizar proteínas, fragmentar proteínas escindiendo enlaces peptídicos y sintetizar cianamidas y otras moléculas.
Inmovilización de proteínas
El bromuro de cianógeno se usa a menudo para inmovilizar proteínas acoplándolas a reactivos como agarosa para cromatografía de afinidad . Debido a su simplicidad y condiciones de pH suaves , la activación con bromuro de cianógeno es el método más común para preparar geles de afinidad. El bromuro de cianógeno también se usa a menudo porque reacciona con los grupos hidroxilo de la agarosa para formar ésteres de cianato e imidocarbonatos . Estos grupos se hacen reaccionar con aminas primarias para acoplar la proteína a la matriz de agarosa, como se muestra en la figura. Debido a que los ésteres de cianato son más reactivos que los imidocarbonatos cíclicos, la amina reaccionará principalmente con el éster, produciendo derivados de isourea , y parcialmente con el imidocarbonato menos reactivo, produciendo imidocarbonatos sustituidos.
Las desventajas de este enfoque incluyen la toxicidad del bromuro de cianógeno y su sensibilidad a la oxidación. Además, la activación con bromuro de cianógeno implica la unión de un ligando a la agarosa mediante un enlace isourea, que está cargado positivamente a pH neutro y, por tanto, inestable. En consecuencia, los derivados de isourea pueden actuar como intercambiadores de aniones débiles .
Escisión de proteínas
El bromuro de cianógeno hidroliza los enlaces peptídicos en el extremo C de los residuos de metionina . Esta reacción se usa para reducir el tamaño de los segmentos polipeptídicos para la identificación y secuenciación .
Mecanismo
La densidad de electrones en el bromuro de cianógeno se aleja del átomo de carbono, haciéndolo inusualmente electrofílico , y hacia el bromo y el nitrógeno más electronegativos . Esto deja al carbono particularmente vulnerable al ataque de un nucleófilo , y la reacción de escisión comienza con una reacción de sustitución de acilo nucleófilo en la que el bromo es finalmente reemplazado por el azufre en la metionina. A este ataque le sigue la formación de un anillo de cinco miembros en lugar de un anillo de seis miembros, lo que implicaría la formación de un doble enlace en el anillo entre el nitrógeno y el carbono. Este doble enlace daría como resultado una conformación de anillo rígida, desestabilizando así la molécula. Por lo tanto, el anillo de cinco miembros se forma de modo que el doble enlace esté fuera del anillo, como se muestra en la figura.
Aunque el azufre nucleofílico en la metionina es responsable de atacar al BrCN, el azufre en la cisteína no se comporta de manera similar. Si el azufre en la cisteína ataca al bromuro de cianógeno, el ión bromuro desprotona el aducto de cianuro , dejando el azufre sin carga y el carbono beta de la cisteína no electrofílico. El electrófilo más fuerte sería entonces el nitrógeno cianhídrico, que, si fuera atacado por el agua, produciría ácido ciánico y la cisteína original.
Condiciones de reacción
La escisión de proteínas con BrCN requiere el uso de un tampón como HCl 0,1 M ( ácido clorhídrico ) o 70% ( ácido fórmico ). Estos son los amortiguadores más comunes para la escisión. Una ventaja del HCl es que el ácido fórmico provoca la formación de ésteres de formilo, lo que complica la caracterización de las proteínas. Sin embargo, el fórmico todavía se usa a menudo porque disuelve la mayoría de las proteínas. Además, la oxidación de metionina a sulfóxido de metionina , que es inerte al ataque de BrCN, ocurre más fácilmente en HCl que en ácido fórmico, posiblemente porque el ácido fórmico es un ácido reductor. Los tampones alternativos para la escisión incluyen guanidina o urea en HCl debido a su capacidad para desplegar proteínas , lo que hace que la metionina sea más accesible para BrCN.
Tenga en cuenta que se requiere agua para la escisión normal del enlace peptídico del intermedio de iminolactona . En el ácido fórmico, la escisión de los enlaces Met- Ser y Met- Thr aumenta con una mayor concentración de agua porque estas condiciones favorecen la adición de agua a través de la imina en lugar de la reacción del hidroxilo de la cadena lateral con la imina. El pH reducido tiende a aumentar las tasas de escisión al inhibir la oxidación de la cadena lateral de la metionina.
Reacciones secundarias
Cuando la metionina va seguida de serina o treonina , pueden producirse reacciones secundarias que destruyen la metionina sin la escisión del enlace peptídico . Normalmente, una vez que se forma la iminolactona (consulte la figura), el agua y el ácido pueden reaccionar con la imina para romper el enlace peptídico, formando una homoserina lactona y un nuevo péptido C-terminal. Sin embargo, si el aminoácido adyacente a la metionina tiene un grupo hidroxilo o sulfhidrilo , este grupo puede reaccionar con la imina para formar una homoserina sin escisión del enlace peptídico. Estos dos casos se muestran en la figura.
Síntesis orgánica
El bromuro de cianógeno es un reactivo común en síntesis orgánica . Como se indicó anteriormente, el reactivo es propenso al ataque de nucleófilos como aminas y alcoholes debido al carbono electrófilo. En la síntesis de cianamidas y dicianamidas , las aminas primarias y secundarias reaccionan con BrCN para producir mono- y dialquilcianamidas, que pueden reaccionar más con aminas e hidroxilamina para producir guanidinas e hidroxiguanidinas . En la reacción de von Braun , las aminas terciarias reaccionan con BrCN para producir cianamidas disustituidas y un bromuro de alquilo. Bromuro de cianógeno se puede utilizar para preparar aril nitrilos , nitrilos, anhídridos , y cianatos . También puede servir como agente de escisión. El bromuro de cianógeno se utiliza en la síntesis de 4-metilaminorex ("hielo") y viroxima .
Toxicidad, almacenamiento y desactivación
El bromuro de cianógeno se puede almacenar en condiciones secas de 2 a 8 ° C durante períodos prolongados.
El bromuro de cianógeno es volátil y se absorbe fácilmente a través de la piel o el tracto gastrointestinal . Por lo tanto, la exposición tóxica puede ocurrir por inhalación, contacto físico o ingestión. Es sumamente tóxico y causa una variedad de síntomas inespecíficos . La exposición incluso a pequeñas cantidades puede provocar convulsiones o la muerte. La DL 50 por vía oral en ratas se informa como 25 a 50 mg / kg.
El método recomendado para desactivar el bromuro de cianógeno es con lejía . El hidróxido alcalino acuoso hidroliza instantáneamente (CN) Br a cianuro y bromuro alcalinos. El cianuro puede oxidarse luego con hipoclorito de sodio o calcio al ion cianato menos tóxico. Tenga en cuenta que la desactivación es extremadamente exotérmica y puede ser explosiva.
Referencias
Otras lecturas
- Gross, E .; Witkop, B. (1962). "Escisión no enzimática de enlaces peptídicos: los residuos de metionina en ribonucleasa pancreática bovina" (PDF) . Revista de Química Biológica . 237 (6): 1856–1860. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 73948-9 . PMID 13902203 .
- Inglis, AS; Edman, P. (1970). "Mecanismo de reacción del bromuro de cianógeno con metionina en péptidos y proteínas". Bioquímica analítica . 37 (1): 73–80. doi : 10.1016 / 0003-2697 (70) 90259-9 . PMID 5506566 .
enlaces externos
- "Número de MSDS de bromuro de cianógeno: C6600" . JT Baker. 1996-08-12.
- Teeri, AE (1948). "Tiamina y la reacción del bromuro de cianógeno" (PDF) . Revista de Química Biológica . 173 (2): 503–505. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 57422-6 . PMID 18910706 .