Κατεχόλη: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Επόμενη διαφορά →
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
ΟπτικήΚώδικας wiki
Vchorozopoulos (συζήτηση | συνεισφορές)
35.734 επεξεργασίες
Δημιουργήθηκε από μετάφραση της σελίδας "Catechol"
(Καμία διαφορά)

Έκδοση από την 10:34, 26 Μαΐου 2017

Η (πυρο)κατεχόλη είναι οργανική ένωση με μοριακό τύπο C6H4(OH)2. Αποτελεί την ορθο- ισομερή, από τις τρεις (3) ισομερείς βενζοδιόλες. Αυτή η άχρωμη ένωση εμφανίζεται και στη φύση, αλλά σε ίχνη.  Ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στα προϊόντα της αποδομικής απόσταξης της κατεχίνης, που είναι φυτικό εκχύλισμα. Περίπου 20.000 τόνοι ετησίως παράγονται στις μέρες μας από τη συνθετική χημική βιομηχανία, και αξιοποιείται κυρίως ως πρόδρομη ένωση για φυτοφάρμακα, προσθετικά γεύσης και αρώματα.

Η κατεχόλη παρουσιάζεται με τη μορφή φτερωδών λευκών κρυστάλλων, που είναι πολύ γρήγορα διαλυτοί στο νερό.

Ο όρος κατεχόλη αναφέρεται επίσης κατ' επέκταση και σε ομάδα θυγατρικών παραγώγων ενώσεων, που αποτελούν γνήσιο υποσύνολο της ακόμη ευρύτερης ομάδας των κατεχινών, που αποτελούν θυγατρικές παράγωγες ενώσεις της προαναφερόμενης κατεχίνης.

Απομόνωση και σύνθεση

Η κατεχόλη πρωτοαπομονώθηκε το  1839 από τον Edgar Hugo Εμίλ Reinsch (1809 - 1884), με αποδομική απόσταξη από το στερεό ταννικό εκχύλισμα με την ονομασία κατεχίνη, το οποίο είναι το υπόλειμμα του βραμένου ή συμπυκνωμένου χυμού του φυτού Μιμόζα catechu (Acacia catechu L. f).[1] Κατά τη θέρμανση της κατεχίνης, πάνω από το σημείο αποσύνθεσής της, παράγεται μια ουσία που ο Reinsch πρωτονόμασε Brenz-Katechusäure (που μπορεί να αποδοθεί στα ελληνικά ως καμένο κατεχοϊκό οξύ), μετουσιωμένη ως λευκή εξάνθηση. Αυτή ήταν προϊόν της θερμικής αποσύνθεσης φλαβανολών σε κατεχίνη. Το 1841, τόσο ο Wackenroder, όσο και ο Zwenger, ανεξάρτητα μεταξύ τους, ξανανακάλυψαν την κατεχόλη, και δημοσίευσαν την ανακάλυψή τους, με υποβολή αναφορών σχετικά με τα ευρήματά τους, στο Φιλοσοφικό Περιοδικό, επινοώντας την ονομασία πυροκατεχίνη (pyrocatechin).[2] Από το 1852, ο Έρντμαν, συνειδητοποίησε ότι ο μοριακός τύπος της κατεχίνης είναι ίδιος με του βενζολίου συν δύο άτομα οξυγόνου. Το 1867, ο August Kekulé συνειδητοποίησε ότι κατεχολη είναι διόλη με βενζολικό πυρήνα, οπότε από το 1868, η κατεχολη αναφέρονταν ως πυροκατεχόλη.[3] Το 1879, η Εφημερίδα της Χημικής Κοινότητας (Journal of Chemical Society) , συνιστούσε η κατεχόλη να ονομάζεται πλέον με ως κατεχόλη και από το επόμενο έτος αναφέρεται σε λίστες ενώσεων με αυτήν την ονομασία.[4]

Η κατεχόλη από τότε αποδείχθηκε ότι υπάρχει φυσικά στο κίνο και στην πίσσα από beechwood πίσσα. Το αντίστοιχο σουλφονικό οξύ έχει ανιχνευθεί στα ούρα των ίππων και των ανθρώπων.[5]

Η κατεχόλη παράγεται βιομηχανικά με υδροξυλίωση της φαινόλης,  χρησιμοποιώντας υπεροξείδιο του υδρογόνου.[6]

C6H5OH + H2O2 → C6H4(Ω)2 + H2O

Προηγουμένως, παράγονταν με υδροξυλίωση της σαλικυλαλδεΰδης, χρησιμοποιώντας και πάλι υπεροξείδιο του υδρογόνου,[7] , καθώς και με υδρόλυση των 2-υποκατεστημένων φαινόλες, ειδικά της 2-χλωροφαινόλης, με θερμά υδατικά διαλύματα, που περιέχουν αλκαλικά υδροξείδια μετάλλων. Ο παράγωγος μεθυλαιθέρας της, που ονομάζεται γουαιακόλη, μετατρέπεται επίσης σε κατεχόλη, μέσω υδρόλυσης του δεσμού CH3-O , με υδροϊωδικό οξύ


Αντιδράσεις

Οργανική χημεία

Όπως και άλλα διλειτουργικά παράγωγα του βενζολίου, η κατεχόλη γρήγορα συμπυκνώνεται σχηματίζοντας ετεροκυκλικές ενώσεις. Κυκλικοί εστέρες σχηματίζονται με την επίδραση τριχλωριούχου φωσφόρου και φωσφοροξυχλωρίδιου, καρβονυλοχλωρίδιου, και θειονυλοχλωριδίου:

C6H4(Ω)2 + XCl2 → C6H4(Ω,2X) + 2 HCl
όπου X = CO, ΈΤΣΙ2, PCl, P(O)Cl

Οι κατεχόλες παράγουν κινόνες με την προσθήκη κερικού νιτρικού αμμωνίου (CAN).

Με ιόντα μετάλλων

H κατεχόλη είναι τι συζυγές οξύ ενός χηλικού μέσου που χρησιμοποιείται ευρέως στη χημεία συναρμογής. Σε βασικά διαλύματα, η κατεχόλη αντιδρά με τρισθενή σίδηρο, δίνοντας το ερυθρό ιόν [Fe(C6H4O2)3]3−. Με τον τριχλωριούχο σίδηρο δίνει ένα πράσινου χρώματος υδατικό διάλυμα, που σε αλκαλικό περιβάλλον αλλάζει γρήγορα το πράσινο χρώμα σε μαύρο, κατά την έκθεση στον αέρα.[8] Οι διοξυγονάσες, που είναι ένζυμα που περιέχουν σίδηρο, καταλύουν τη διάσπαση της κατεχόλης.

Οξειδοαναγωγική χημεία

Η κατεχόλη παράγεται με αντιστρέψιμη αναγωγή 1,2-βενζοκινόνης από δύο (2) πρωτόνια και δύο (2) ηλεκτρόνια (E° = +795 mV vs ΑΥΤΉ; Em (pH 7) = +380 mV vs ΑΥΤΉ). [9] [10]

Η οξειδοαναγωγική σειρά περιλαμβάνει κατεχολικό διανιόν, ημικινονικό μονοανιόν και βενζοκινόνη, που συλλογικά ονομάζονται διοξολένια.(dioxolenes). Τα διοξολένια χρησιμοποιούνται ως συναρμοτές.[11]

Φυσική παρουσία

Μικρές ποσότητες κατεχολης εμφανίζονται φυσικά σε φρούτα και σε λαχανικά, μαζί με το ένζυμο πολυφαινόλη της μονοαμινοξειδάσης (επίσης γνωστό ως κατεχολάση, ή κατεχολική οξειδάση). Μετά την ανάμειξη του ενζύμου με το υπόστρωμα και την έκθεση σε οξυγόνο (όπως όταν μια πατάτα ή ένα μήλο εκτίθενται κομμένα στον αέρα), η άχρωμη κατεχόλη οξειδώνεται, αρχικά σε ερυθροκαστανές και τέλος σε μελανοειδείς χρωστικές ουσίες, που είναι παράγωγα της ορθοβενζοκινόνης. Το ένζυμο αδρανοποιείται, προσθέτοντας ένα οξύ, όπως το χυμό λεμονιού (περιέχει κιτρικό οξύ). Η αποφυγή της έκθεσης σε οξυγόνο επίσης αποτρέπει τις αντιδράσεις αμαύρωσης. Ωστόσο, η δραστηριότητα του ενζύμου αυξάνει σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Η βενζοκινόνη είναι αντιμικροβιακή, ιδιότητα που επιβραδύνει την αλλοίωση των τραυματισμένων φρούτων και άλλων φυτικών τμημάτων.

Είναι μία από τις κύριες φυσικές φαινόλες στο αργανέλαιο.[12]

Η πυροκατεχόλη βρίσκεται επίσης στα Agaricus bisporus.[13]

Είναι επίσης συστατικό του καστόριου, μιας ουσίας που παράγεραι από τον καστόιο αδένα των καστορών, που χρησιμοποιείται στην αρωματοποιία.

Παρουσία κατεχολικών παραγώγων

Διάφορα κατεχολικά παράγωγα βρείσκονται επίσης ευρέως στο φυσικό κόσμο. Η επιδερμίδα των αρθροπόδων αποτελείται από χιτίνη, που συνδέεται μέσω κατεχολικού τμήματος σε πρωτεΐνη. Η επιδερμίδα μπορεί να ενισχυθεί με επιπρόσθετη σύνδεση  (μαύρισμα και sclerotization), ιδίως, στα έντομα, και φυσικά με βιομινεραλισμό.[14] Οι κατεχόλες όπως η DHSA παράγονται από το μεταβολισμό της χοληστερόλης από βακτήρια όπως το Μυκοβακτηρίδιο της φυματίωσης.[15]

Οι ουρουσιόλες είναι φυσικά υφιστάμενες οργανικές ενώσεις, που έχουν την κατεχολική δομή του σκελετού και διφαινολική λειτουργικότητα, με αλλά  αλκυλομάδες υποκατεστημένες στον αρωματικό δακτύλιο. Οι ουρουσιόλες είναι ερεθιστικά για το δέρμα δηλητήρια που βρίσκονται στα φυτά, όπως ο δηλητηριώδης κισσός, κτλ. Οι κατεχολαμίνες είναι βιοχημικά σημαντικές ορμόνες/νευροδιαβιβαστές που είναι φαιναιθυλαμίνες , στην οποία η φαινυλομάδα έχει κατεχολική δομή σκελετού.

Τμήματα του μορίου της κατεχίνης, ένα άλλο φυσικό συστατικό που υπάρχει φυσικά στο τσάι, περιέχει μια κατεχολική ομάδα.

Εφαρμογές

Περίπου το 50% της συνθετικής κατεχόλης καταναλώνεται για την παραγωγή των φυτοφαρμάκων, και το υπόλοιπο να χρησιμοποιηθεί ως πρόδρομος για εκλεπτυσμένες χημικές ουσίες όπως αρώματα και φαρμακευτικά προϊόντα. Είναι μια συνηθισμένη δομική μονάδα στην οργανική σύνθεση.[16] Διάφορα βιομηχανικά σημαντικές γεύσεις και τα αρώματα παρασκευάζονται ξεκινώντας από την κατεχόλη. Η γουαιακόλη  παρασκευάζεται με μεθυλίωση της κατεχολης και στη συνέχεια μετατρέπεται σε βανιλίνη σε μια κλίμακα από περίπου 10kton ανά έτος (1990). Ο συγγενικός μονοαιθυλαιθέρας της κατεχόλης, η γουαιθόλη, μετατρέπεται σε αιθυλοβανιλλίνη, ένα συστατικό της σοκολάτας σε ζαχαροπλαστεία. Η 3-trans-ισοκαμφυλυλοκυκλοεξανόλη, χρησιμοποιείται ευρέως ως αντικατάσταση για το έλαιο σανταλόξυλου, παρασκευάζεται από την κατεχόλη μέσω γουαιακόλης και καμφοράς. Η πυπερονάλη, ένα ανθώδες άρωμα, παράγεται από το μεθυλενοδιαιθέρα κατεχολης, ακολουθούμενη από συμπύκνωση με γλυοξάλη και  αποκαρβοξυλίωση.[17]

Η κατεχόλη χρησιμοποιήθηκε ως ένας ασπρόμαυρος φωτογραφικός αναπτυχθής, αλλά, εκτός από μερικές ειδικού σκοπού εφαρμογές, η χρήση της είναι πια σε μεγάλο βαθμό απλά ιστορική. Φημολογείται ότι έχει χρησιμοποιηθεί για σύντομο χρονικό διάστημα από τον αναπτυχθή Eastman Kodak HC-110, και φημολογείται, ακόμη, ότι θα είναι ένα συστατικό του αναπτυχθή Tetenal Neofin.[18] Αυτό είναι βασικό στοιχείο για τη  Finol από τη Moersch Photochemie, στη Γερμανία. Για τη σύγχρονη κατεχολική ανάπτυξη ήταν πρωτοπόρος ο αξιοσημείωτος φωτογράφος Sandy King. Το "PyroCat" είναι μια  δημοφιλής διατύπωση μεταξύ σύγχρονων φωτογράφων ασπρόμαρου φιλμ.[19] Η εργασία του King ενέπνευσε την παραπέρα ανάπτυξη τέτοιας φωτογράφησης περαιτέρω στον 21ο αιώνα, από άλλους φωτογράφους, όπως ο Τζέι Ντε Φερ με Hypercat και Obsidian Acqua αναπτυχτές, και άλλους.

Κατεχολικά παράγωγα

Ο κατεχολικός σκελετός παρουσιάζεται σε μια ποικιλία από φυσικά προϊόντα όπως οι ουρουσιόλες.  Υπάρχουν φάρμακα (όπως το MDMA) που τις μιμούνται.

Πολλές θυγατρικές πυροκατεχίνες έχοέχουν προταθεί για θεραπευτικές εφαρμογές:

  • Quinate κοκκιδιοστατικά , συμπεριλαμβανομένων π. χ. Δεκοκινάτη, proquinolate, cyproquinate & Buquinolate γίνονται από την κατεχολ.
  • Ορισμένα αντικαταθλιπτικά, π. χ. Azaloxan & Idazoxan.
  • Ορισμένες sympatholytics π. χ. Guanoxan
  • Σύμφωνα με τους ισχυρισμούς, το πρώτο αντιισταμινικό να ανακαλυφθεί: Piperoxan. Βλ. επίσης για Spiroxatrine, σε συνδυασμό με Spirodecanone.
  • Ρετροσυνθετική ανάλυση των Eltoprazine μπορεί να εντοπιστεί σε κατεχολ σε μία από τις διαδρομές που λαμβάνονται.
  • Το beta-blocker & στεφανιαία αγγειοδιασταλτικό oxprenolol είναι κατασκευασμένο από το αλλύλιο αιθέρα της κατεχολ. Το propargyl αιθέρας ονομάζεται Pargolol.

Ονοματολογία

Αν και σπάνια συναντιέται, η επίσημη "προτιμώμενη συστηματική ονομασία IUPAC" (PIN) της κατεχολης είναι 1,2-βενζοδιόλη.[20] Το εμπειρικό όνομα πυροκατεχόλη είναι μια διατηρημένο ονομασία, κατά IUPAC, σύμφωνα με τις Συστάσεις 1993 για την Ονοματολογία της Οργανικής Χημείας. [21] [22]

Δείτε επίσης

Αναφορές

  1. ↑ Hugo Reinsch (1839) "Einige Bemerkungen über Catechu" (Some observations about catechu), Repertorium für die Pharmacie, 68 : 49-58.
  2. ↑ See:
  3. ↑ See:
  4. ↑ See:
  5. ↑ Zheng, L. T.; Ryu, G. M.; Kwon, B. M.; Lee, W. H.; Suk, K. (2008). «Anti-inflammatory effects of catechols in lipopolysaccharide-stimulated microglia cells: Inhibition of microglial neurotoxicity». European Journal of Pharmacology 588: 106–13. doi:10.1016/j.ejphar.2008.04.035. PMID 18499097. 
  6. ↑ Fiegel, Helmut et al. (2002) "Phenol Derivatives" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim. doi:10.1002/14356007.a19_313.
  7. ↑ «http://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=CV1P0149». www.orgsyn.org. Ανακτήθηκε στις 17 Νοεμβρίου 2016.  Εξωτερικός σύνδεσμος στο |title= (βοήθεια)
  8. ↑ Anderson, Bryan F.; Buckingham, David A.; Robertson, Glen B.; Webb, John; Murray, Keith S.; Clark, Paul E. (1976). «Models for the bacterial iron-transport chelate enterochelin». Nature 262: 722–724. doi:10.1038/262722a0. 
  9. ↑ Horner, Leopold; Geyer, Ekkehard (1965). «Zur Kenntnis der o-Chinone, XXVII: Redoxpotentiale von Brenzcatechin-Derivaten». Chemische Berichte 98 (6): 2016–2045. doi:10.1002/cber.19650980641. 
  10. ↑ Nematollahi, D.; Rafiee, M. (2004-05-01). «Electrochemical oxidation of catechols in the presence of acetylacetone». Journal of Electroanalytical Chemistry 566 (1): 31–37. doi:10.1016/j.jelechem.2003.10.044. 
  11. ↑ Griffith, W. P. (1993). «Recent advances in dioxolene chemistry». Transition Metal Chemistry 18 (2): 250–256. doi:10.1007/BF00139966. 
  12. ↑ Charrouf, Z.; Guillaume, D. (2007). «Phenols and Polyphenols from Argania spinosa». American Journal of Food Technology 2 (7): 679–683. doi:10.3923/ajft.2007.679.683. 
  13. ↑ Delsignore, A; Romeo, F; Giaccio, M (1997). «Content of phenolic substances in basidiomycetes». Mycological Research 101 (5): 552–6. doi:10.1017/S0953756296003206. 
  14. ↑ Briggs DEG (1999). «Molecular taphonomy of animal and plant cuticles: selective preservation and diagenesis». Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 354 (1379): 7–17. doi:10.1098/rstb.1999.0356. 
  15. ↑ PDB 2ZI8; «Studies of a ring-cleaving dioxygenase illuminate the role of cholesterol metabolism in the pathogenesis of Mycobacterium tuberculosis». PLoS Pathog. 5 (3): e1000344. March 2009. doi:10.1371/journal.ppat.1000344. PMID 19300498. 
  16. ↑ Barner, B. A. (2004) "Catechol" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (Ed: L. Paquette), J. Wiley & Sons, New York. doi:10.1002/047084289.
  17. ↑ Fahlbusch, Karl-Georg et al. (2003) "Flavors and Fragrances" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH: Weinheim doi:10.1002/14356007.a11_141.
  18. ↑ Stephen G. Anchell. The Darkroom Cookbook. ISBN 978-1136092770. 
  19. ↑ Stephen G. Anchell· Bill Troop. The Film Developing Cookbook. ISBN 978-0240802770. 
  20. ↑ Preferred IUPAC Names.
  21. ↑ IUPAC, Commission on Nomenclature of Organic Chemistry.
  22. ↑ Panico, R., επιμ. (1994). A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds 1993. Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03488-2. 

 Το παρόν λήμμα ενσωματώνει κείμενο από έκδοση που είναι πλέον κοινό κτήμα: Chisholm, Hugh, επιμ.. (1911) «Catechu» Εγκυκλοπαίδεια Μπριτάννικα (11η έκδοση) Cambridge University Press 

Εξωτερικές συνδέσεις

Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Κατεχόλη&oldid=6494324"