퀴노네

Quinone
"퀴논즈"는 여기로 리디렉션됩니다.퀴논, 퀴닌, 하이드로퀴논과 혼동하지 마십시오.

퀴논은 짝수 개의 -CH=기를 이중 결합의 재배열을 가진 -C(=O)-기로 전환하여 "완전한 공액 순환 디온 구조"를 생성함으로써 [벤젠 또는 나프탈렌과 같은] 방향족 화합물로부터 유도되는 유기 화합물의 한 종류입니다.이 부류의 전형적인 구성원은 1,4-벤조퀴논 또는 사이클로헥사디엔디온으로, 흔히 단순히 "퀴논"이라고 불립니다(따라서 이 부류의 이름).다른 중요한 예로는 1,2-벤조퀴논(오르토퀴논), 1,4-나프토퀴논 및 9,10-안트라퀴논이 있습니다.

이 이름은 퀴닉산의 산화로 얻은 화합물 중 하나이기 때문에 퀴닉산의 이름(접미사 '-one'은 케톤을 나타냄)에서 유래되었습니다.[4]퀴닌과 같은 퀴닌산은 페루 부족의 토착 언어로 퀴나나라고 불리는 신초나 껍질에서 얻어집니다.

특성.

퀴논은 방향족 화합물의 산화 유도체이며 페놀과 카테콜과 같은 전자 공여 치환기를 가진 반응성 방향족 화합물로부터 쉽게 만들어지는데, 이는 고리의 친핵성을 증가시키고 방향족성을 파괴하는 데 필요한 큰 산화 환원 전위에 기여합니다.(퀴논은 공액이지만 방향족은 아닙니다.)퀴논은 접합에 의해 안정화된 친전자성 마이클 수용체입니다.퀴논과 환원 부위에 따라 환원은 화합물을 재좌표화하거나 결합을 파괴할 수 있습니다.컨쥬게이트 덧셈은 거의 항상 컨쥬게이트를 깨뜨립니다.

퀴논이라는 용어는 또한 일부 수소 원자를 다른 원자 또는 라디칼로 대체함으로써 방향족 퀴논으로부터 공식적으로 유도된 많은 종류의 화합물에 더 일반적으로 사용됩니다.

반응

퀴논은 ρ-하이드로퀴논과 수소 결합을 형성하여 고분자를 형성합니다.

축소

퀴논은 산화제이며, 때로는 가역적으로 그렇게 합니다.벤조퀴논에 비해, 더 강한 산화성 퀴논은 클로라닐 및 2,3-디클로로-5,6-디시아노-1,4-벤조퀴논(DDQ라고도 함)을 포함합니다.[6]

퀴논의 산화력은 산이 존재함으로써 향상됩니다.[7]산성 조건에서 퀴논은 하이드로퀴논으로 2전자 및 2양성자 환원을 겪습니다.

산성의 완충 매체에서 퀴논을 하이드로퀴논으로 환원시키는 것.

알칼리성 조건에서 퀴논은 가역적인 단일 단계, 두 전자 환원을 겪습니다.중성 상태에서 퀴논은 1톤, 2전자 환원 또는 2전자 환원을 겪을 수 있습니다.양성자가 없는 상태에서 퀴논은 두 단계의 환원을 겪습니다.[8]첫 번째 단계에서, 짧은 수명의 세미퀴논 중간체가 형성됩니다.두 번째 단계에서, 세미퀴논은 퀴논 디아니온으로 환원됩니다.

9,10-안트라퀴논-2,7-디술폰산(AQDS)은 대황에서 자연적으로 발견되는 것과 유사한 퀴논으로 금속이 없는 유동 배터리에서 전하 운반체로 사용되어 왔습니다.[9]

추가

퀴논은 1,4개의 부가 생성물을 형성하기 위해 부가 반응을 거칩니다.[10]1,4-첨가 반응의 예는 염화 수소를 첨가하여 클로로하이드로퀴논을 형성하는 것입니다.

클로로하이드로퀴논 생성을 위한 퀴논과 염화수소의 1,4-addition 반응

퀴논은 디아스-알더 반응을 겪을 수 있습니다.[10]퀴논은 다이에노필러 역할을 하며 탄소-탄소 이중 결합에서 다이엔과 반응합니다.

디엘-알더 반응에서 퀴논은 디엔오필로 사용됩니다.역사적으로 중요한 합성물로는 콜레스테롤, 코르티손, 모르핀, 레세르핀 등이 있습니다.[11]

발생 및 용도

과산화수소 생산

주요 기사:안트라퀴논 과정

퀴논의 대규모 산업적 응용은 과산화수소 생산을 위한 것입니다. 2-알킬란트라퀴논은 상응하는 하이드로퀴논(퀴니자린)으로 수소화된 후 H를
2 산소로 전달합니다.

디하이드로안트라퀴논 + O → 안트라퀴논 + HO

이러한 방식으로, 연간 몇 백만 톤의 HO가
2
2 생산됩니다.[12]

나프탈렌과 삼산화크롬의 산화에 의해 유도되는 1,4-나프토퀴논.[13]그것은 안트라퀴논의 전신입니다.

생화학

수많은 퀴논은 생물학에서 중요한 역할을 합니다.혈액 응고에 관여하는 비타민 K는 퀴논입니다.유비퀴논-10(Ubiquinone-10)은 호흡 장치에 관여하는 1,4-벤조퀴논입니다.플라스토퀴논은 광합성에 관여하는 산화환원 릴레이입니다.피로쿠키놀린 퀴논은 또 다른 생물학적 산화환원 보조인자입니다.

유비퀴논은 이름에서 알 수 있듯이, 호흡기의 구성 요소인 살아있는 생물체에 널리 존재합니다.
바퀴벌레 속의 섹스 페로몬인 블라텔라퀴논.

퀴논은 모든 호흡하는 유기체에서 발생하는 것으로 추측됩니다.[14]일부는 광합성(플라스토퀴논, 필로퀴논) 및 호기성 호흡(유비퀴논)과 같은 전자 수송 사슬에서 전자 수용체 역할을 합니다.필로퀴논은 동물들에 의해 혈액 응고, 뼈 형성 그리고 다른 과정에 관련된 특정한 단백질을 카복실화 시키는데 사용되기 때문에 비타민 K라고도1 알려져 있습니다.반대로, 파라세타몰의 독성은 퀴논이민으로의 대사 때문인데, 퀴논이민은 간 단백질과 반응하여 간부전을 일으킵니다.

신경전달물질인 도파민과 그 전구체인 L-Dopa의 자동 산화는 비교적 안정한 도파민 퀴논을 생성하여 도파민 전달체(DAT)와 TH 효소의 기능을 억제하고 미토콘드리아 ATP 생성을 낮춥니다.[15]

벤조퀴논 블라텔라퀴논은 바퀴벌레 속의 섹스 페로몬입니다.폭격기 딱정벌레의 스프레이 속에서, 하이드로퀴논은 과산화수소와 반응하여 동물 세계에서 억제제인 증기의 불꽃을 만들어냅니다.

의료의

몇몇 퀴논들은 약리학적으로 관심이 있습니다.그들은 주요한 종류의 항암 세포독소를 형성합니다.한 예로 항류혈전증인 다우노루비신이 있습니다.[14]그들 중 일부는 항종양 활동을 보여줍니다.그들은 한약에 몇몇 주장들을 포함합니다.이러한 용도로는 연하제(센노사이드), 항균제 및 항기생충제(라인 및 사포르토퀴논, 아토바퀴논), 항종양제(에모딘 및 주글론), PGE2 생합성 억제(아르네비논 및 아르네비푸라논) 및 항심혈관 질환제(탄시논)가 있습니다.[16]말브란체아 시나모메아는 퀴논계 항생제를 생산하는 열친화성 곰팡이입니다.

또 다른 퀴논-함유 약물은 에틸 N-메틸-β-아미노크로토네이트와 파라-벤조퀴논의 반응에 의해 만들어진 메카빈산염(디메카빈)입니다.다른 것들은 모두 FR5142 (M) - 1967-06-05에서 Admensol, Oxyphemedol, Phemedol을 포함합니다.[clarification needed]참고: 이것들은 모두 Nenitzescu indole 합성을 통해 만들어진 인돌입니다.항종양성 아파지쿼네.

벤조퀴논 화합물은 파라세타몰의 대사산물입니다.[17]

염료

많은 천연 및 인공 착색 물질(염료 및 색소)은 퀴논 유도체이며, 예를 들어 로손은 헤나의 활성 염료 화합물입니다.그들은 염료로서의 중요성에서 아조 염료 다음으로, 특히 파란색을 강조합니다.매더 식물에서 추출한 알리자린(1,2-디히드록시-9,10-안트라퀴논)은 콜타르에서 합성된 최초의 천연 염료였습니다.

포토그래피

퀴논의 상업적 응용은 흑백 사진에 있습니다.흑백 필름은 은 브롬화 또는 요오드화 은 결정을 포함하는 에멀젼으로 덮여 있으며, 이 에멀젼은 빛에 노출되면 활성화됩니다.하이드로퀴논은 활성화된 은 이온을 금속성 은으로 환원시키는데 사용됩니다.이 과정에서 하이드로퀴논은 퀴논으로 산화됩니다.빛에 의해 활성화되지 않거나 하이드로퀴논에 의해 환원되지 않은 할로겐화은 모두 제거되며 필름이 빛에 의해 부딪힌 곳에 은이 축적되어 음의 값을 남깁니다.[18]

명명법

퀴논은 일반적으로 모방향족 탄화수소(벤젠의 경우 벤조-, 나프탈렌의 경우 나프토-, 안트라센 등의 경우 안트라-)를 나타내는 접두사와 "-퀴논" 접미사로 명명됩니다.카르보닐이 4, 6, 8(등)일 때는 인픽스 승수 '-디-', '-트리-', '-테트라-'(등)를 사용합니다.카보닐기의 위치는 접두어 앞에 표시될 수 있으며("1,4,5,8-나프토디퀴논"에서와 같이), 또는 그 뒤에 표시될 수 있습니다("안트라-1,4-퀴논").

퀴논의 구조적 유사체

  • 퀴논 메타이드 - 하나의 O가 C로 치환된 경우
  • Xylylene - 두 O가 모두 C로 대체됨
  • Quinoneimine - 하나의 O가 N으로 치환된 경우, NAPQI로 표시됨
  • Quinone diimine – 두 O가 모두 N으로 대체된 경우(방부제 Ambazone으로 표시됨)
  • 파라로사닐린과 같은 다양한 푸신 염료로 표시된, 아자실린 - 두 O가 하나의 N과 하나의 C로 치환된 상태의 아자실린

참고문헌

  1. ^ IUPAC, 화학 용어 해설서, 제2판("골드북") (1997).온라인 수정판: (2006–) "퀴논즈".doi:10.1351/골드북.Q05015
  2. ^ Patai, Saul; Rappoport, Zvi, eds. (1988). The Quinonoid Compounds: Vol. 1 (1988). doi:10.1002/9780470772119. ISBN 9780470772119.
  3. ^ Patai, Saul; Rappoport, Zvi, eds. (1988). The Quinonoid Compounds: Vol. 2 (1988). doi:10.1002/9780470772126. ISBN 9780470772126.
  4. ^ The Chemical News and Journal of Physical Science. Griffin, Bohn and Company. 1773.
  5. ^ Sakurai, T. (1968). "On the refinement of the crystal structures of phenoquinone and monoclinic quinhydrone". Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 24 (3): 403–412. doi:10.1107/S0567740868002451.
  6. ^ March, Jerry (1985), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 3rd edition, New York: Wiley, ISBN 9780471854722, OCLC 642506595
  7. ^ Guin, Partha Sarathi; Das, Saurabh; Mandal, P. C. (2011-03-16). "Electrochemical Reduction of Quinones in Different Media: A Review". International Journal of Electrochemistry. 2011: e816202. doi:10.4061/2011/816202. ISSN 2090-3529.
  8. ^ René, Alice; Evans, Dennis H. (2012-07-12). "Electrochemical Reduction of Some o -Quinone Anion Radicals: Why Is the Current Intensity so Small?". The Journal of Physical Chemistry C. 116 (27): 14454–14460. doi:10.1021/jp3038335. ISSN 1932-7447.
  9. ^ Huskinson, Brian; Marshak, Michael P.; Suh, Changwon; Er, Süleyman; Gerhardt, Michael R.; Galvin, Cooper J.; Chen, Xudong; Aspuru-Guzik, Alán; Gordon, Roy G.; Aziz, Michael J. (9 January 2014). "A metal-free organic-inorganic aqueous flow battery" (PDF). Nature. 505 (7482): 195–198. Bibcode:2014Natur.505..195H. doi:10.1038/nature12909. PMID 24402280. S2CID 4459692.
  10. ^ a b Smith, P. W. G.; Tatchell, A. R. (1969-01-01), Smith, P. W. G.; Tatchell, A. R. (eds.), "Aromatic Alcohols and Carbonyl Compounds", Aromatic Chemistry, Pergamon, pp. 144–175, doi:10.1016/b978-0-08-012948-8.50010-3, ISBN 978-0-08-012948-8, retrieved 2022-11-17
  11. ^ Nawrat, Christopher C.; Moody, Christopher J. (2014-02-17). "Quinones as Dienophiles in the Diels-Alder Reaction: History and Applications in Total Synthesis". Angewandte Chemie International Edition. 53 (8): 2056–2077. doi:10.1002/anie.201305908. PMID 24446164. S2CID 1362687.
  12. ^ 구스타프 구어, 위르겐 글레네베르크, 실비아 야코비 "과산화수소" 울만의 산업화학 백과사전 2007, 와일리-VCH, 와인하임.doi:10.1002/14356007.a13_443.pub2.
  13. ^ Braude E. A.; Fawcett, J. S. (1953). "1,4-Naphthoquinone". Organic Syntheses. 33: 50. doi:10.15227/orgsyn.033.0050.; Collective Volume, vol. 4, p. 698
  14. ^ a b O'Brien, P.J. (1991). "Molecular mechanisms of quinone cytotoxicity". Chemico-Biological Interactions. 80 (1): 1–41. doi:10.1016/0009-2797(91)90029-7. PMID 1913977.
  15. ^ Dorszewska, Jolanta; Prendecki, Michal; Kozubski, Margarita Lianeri and Wojciech (2014-01-31). "Molecular Effects of L-dopa Therapy in Parkinson's Disease". Current Genomics. 15 (1): 11–17. doi:10.2174/1389202914666131210213042. PMC 3958954. PMID 24653659.
  16. ^ Liu H., Willow JH Liu 2011 John Wiley and Sons, Inc.에 의해 편집된 '전통적인 한약 연구 방법'에서 "약초로부터 화합물의 추출 및 분리"
  17. ^ Dahlin, D. C.; Miwa, G. T.; Lu, A. Y.; Nelson, S. D. (1984). "N-acetyl-p-benzoquinone imine: a cytochrome P-450-mediated oxidation product of acetaminophen". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 81 (5): 1327–1331. Bibcode:1984PNAS...81.1327D. doi:10.1073/pnas.81.5.1327. PMC 344826. PMID 6424115.
  18. ^ Brown, William Henry; Iverson, Brent L.; Anslyn, Eric V.; Foote, Christopher S. (2018). Organic chemistry (8th ed.). Boston, MA: Cengage Learning. ISBN 978-1-305-58035-0. OCLC 974377227.

외부 링크