Cycleen

Cycleen is de triviale naam voor 1,4,7,10-tetra-azacyclododecaan. Dit is een macrocyclische verbinding die bestaat uit vier (-CH₂CH₂NH-)-eenheden, dus een cyclisch polyamine. Het is tevens het stikstofanaloog van de kroonether 12-kroon-4 (1,4,7,10-tetraoxacyclododecaan): cycleen heeft stikstofatomen daar waar 12-kroon-4 zuurstofatomen heeft.

Cycleen
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van cycleen
Algemeen
Molecuulformule	C8H20N4
IUPAC-naam	1,4,7,10-tetra-azacyclododecaan
Andere namen	cycleen
Molmassa	172,271 g/mol
SMILES	C1CNCCNCCNCCN1
CAS-nummer	294-90-6
EG-nummer	425-450-9
PubChem	64963
Wikidata	Q416407
Vergelijkbaar met	Cyclam
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Gevaar
H-zinnen	H302 - H312 - H314 - H410
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P273 - P280 - P305+P351+P338 - P310 - P501
EG-Index-nummer	612-225-00-7
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Kleur	wit tot lichtgeel
Smeltpunt	108-113 °C
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal    Scheikunde

Synthese

Richman en Atkins publiceerden in 1974 een syntheseroute voor cycleen en verwante macrocyclische polyamines.^[1][2] De procedure gaat uit van di-ethyleentriamine en di-ethanolamine en gebruikt tosylgroepen als beschermende groep voor de stikstofatomen en leaving group tijdens de synthese:

Synthese van cycleen

Di-ethyleentriamine (1) reageert met drie equivalenten p-tolueensulfonylchloride in pyridine tot het tritosylaat (3). In natriumethanolaat wordt daarna van beide primaire amines een waterstofion vervangen door een natrium-ion, zodat men het natriumzout (4) bekomt. Diethanolamine (2) wordt eveneens met drie equivalenten p-tolueensulfonylchloride omgezet in het tritosylaat (5). Beide verbindingen (4) en (5) worden dan, verdund in dimethylformamide om polymerisatie te vermijden, in reactie gebracht tot de macrocyclische verbinding (6). Hierbij worden de beide tosylaatestergroepen (de vertrekkende groepen) geëlimineerd uit het tritosylaat (5). Ten slotte worden de beschermende tosylgroepen aan de stikstofatomen met behulp van zwavelzuur verwijderd om, na neutralisatie met natriumhydroxide, het cycleen (7) te bekomen.

Door de noodzaak om de reactie van (4) en (5) bij sterke verdunning uit te voeren, is de reactiesnelheid laag en duurt de omzetting lang. Alternatieve syntheses die minder tijdrovend zijn en de vorming van tosylaatzouten als bijproduct vermijden, zijn gepubliceerd door Weisman en Reed in 1996^[3] en door Athey en Kiefer in 2002.^[4] Beide syntheses gaan uit van tri-ethyleentetramine (TETA).

Toepassingen

Cycleen kan, net zoals de kroonether, chelaten of complexen vormen met metaal-kationen. Cycleen en derivaten van cycleen worden gebruikt als ligand, bijvoorbeeld in therapeutische middelen^[5] en contrastmiddelen voor MRI-scanners (onder meer gadobutrol, gadoteridol en gadomelitol).

Zie ook

• Cyclam

Externe link

• (en) MSDS van cycleen

Bronnen, noten en/of referenties

1. (en) J. E. Richman & T. J. Atkins (1974) - Nitrogen analogs of crown ethers, J. Am. Chem. Soc., 96, p. 2268
2. (en) T.J. Atkins, J.E. Richman & W.F. Oettle (1978) - Macrocyclic polyamines: 1,4,7,10,13,16-hexaazacyclooctadecane, Organic Syntheses, Coll. Vol. 58, p. 86. Gearchiveerd op 16 mei 2012.
3. (en) G.R. Weisman & D.P. Reed (1996) - A New Synthesis of Cyclen (1,4,7,10-Tetraazacyclododecane), J. Org. Chem., 61, p. 5186; erratum in J. Org. Chem. (1997), 62, p. 4548
4. (en) P.S. Athey & G.E. Kiefer (2002) - A New, Facile Synthesis of 1,4,7,10-Tetraazacyclododecane: Cyclen, J. Org. Chem., 67, pp. 4081–4085
5. U.S. Patent 4976950, "Bone marrow suppressing agents" van 11 december 1990 aan The Dow Chemical Company