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바르비투르산

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1. 개요

바르비투르산은 1864년 아돌프 폰 바이어에 의해 처음 합성된 화합물이다. 이름의 유래에 대해서는 여러 설이 있으며, 말론산과 요소, 또는 디에틸 말로네이트와 요소를 반응시켜 합성할 수 있다. 바르비투르산은 크뇌베나겔 반응을 통해 다양한 바르비투르산염 약물을 형성하며, 중추 신경 억제제로 사용된다. 1903년 바르비탈이 의학에 처음 사용되었으며, 2007년 기준 50~55개의 바르비투르산염이 임상에서 사용되고 있다. 과다 복용 시 호흡 억제와 사망을 일으킬 수 있으며, 대한민국에서는 마약류 관리에 관한 법률에 따라 향정신성의약품으로 지정되어 있다.

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바르비투르산 - [화학 물질]에 관한 문서
일반 정보
바르비투르산 구조
바르비투르산 구조
바르비투르산 3D 모델
바르비투르산 3D 모델
관용명바르비투르산
아이유팩(IUPAC) 명칭1,3-다이아지난-2,4,6-트리온
기타 이름2,4,6(1H,3H,5H)-피리미딘트리온
피리미딘-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온
2,4,6-트라이옥소헥사하이드로피리미딘
2,4,6-트라이하이드록시피리미딘
2,4,6-트라이옥소피리미딘
2,4,6-피리미딘트리올
2,4,6-피리미딘트리온
피리미딘트리올
2,4,6-트라이하이드록시-1,3-다이아진
N,N-말로닐유레아
말로닐유레아
6-하이드록시유라실
6-하이드록시-하이드라우라실
N,N-(1,3-다이옥소-1,3-프로판다이일)유레아
식별
화학 고유 식별자 (CAS 번호)67-52-7
유럽 공동체 목록 번호 (EINECS)200-658-0
화학 스파이더 아이디 (ChemSpider ID)5976
미국 식품의약국(FDA) 고유 성분 식별자 (UNII)WQ92Y2793G
유럽 생물정보학 연구소 화학 물질 데이터베이스(ChEMBL)574699
교토 백과사전 유전자 및 게놈 (KEGG)C00813
멜린 번호101571
베일슈타인 레지스트리 번호120502
3DMetB01336
국제 화학 식별자 (InChI)1S/C4H4N2O3/c7-2-1-3(8)6-4(9)5-2/h1H2,(H2,5,6,7,8,9)
국제 화학 식별자 키 (InChIKey)HNYOPLTXPVRDBG-UHFFFAOYAE
단순화된 분자 입력 라인 표기법 (SMILES)O=C1NC(=O)NC(=O)C1
PubChem6211
유럽 생물정보학 연구소 화학 물질 데이터베이스 (ChEBI)16294
속성
분자식C4H4N2O3
몰 질량128.09
외형흰색 결정
녹는점245 °C
끓는점260 °C
pKa4.01 (H2O)
용해도142 g/L (20 °C)
자기 감수율-78.6·10−6 cm3/mol (결정+2H20)
-53.8·10−6 cm3/mol (무수물)
위험성
신호어경고
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 건강2
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 가연성1
미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 반응성0
물질 안전 보건 자료 (MSDS)외부 MSDS

2. 명칭

바르비투르산이라는 이름의 유래에 대해서는 여러 가지 설이 있다. 미국의 유기 화학자 루이스 파이저는 자신의 교과서 ''유기 화학''에서 처음에는 이 이름이 독일어 단어 ''Schlüsselbart''(문자 그대로 열쇠(''Schlüssel'')의 수염(''Bart'', barbala), 즉 열쇠의 빗)에서 유래했다고 추측했다. 바이엘이 바르비투르산을 요산과 그 유도체를 이해하는 데 핵심("열쇠")이라고 여겼기 때문이다. 그러나 파이저는 이후 바이엘이 "바바라"라는 이름의 젊은 여성과 만났고, 그녀의 이름을 따서 이 화합물을 명명하여 "바르비투르산"이라는 이름은 "바바라"와 "요산"의 조합이라고 결론 내렸다.[2][3][4]

다른 설로는 바이엘이 성 바르바라 축일(12월 4일)에 이 화합물을 발견했거나, 성 바르바라를 수호성인으로 모시는 포병 장교들과 점심을 먹었기 때문에 화합물의 이름을 성 바르바라의 이름을 따서 지었다는 주장이 있다.[5][6]

3. 합성

바르비투르산의 합성


1879년 프랑스 화학자 에두아르 그리모는 말론산, 요소, 인산 옥시클로라이드(POCl3)를 반응시켜 바르비투르산을 합성했다.[9] 이후 말론산은 디에틸 말로네이트로 대체되었는데,[10][11] 에스테르를 사용하면 카복실산의 산성과 비활성 카복실레이트를 다루는 문제를 피할 수 있기 때문이다.

알파 탄소상의 수소는 반응성이 높아, 크뇌베나겔 축합 등의 탄소-탄소 결합 생성 반응을 쉽게 일으킬 수 있다.

리보플라빈 합성에 이용된다.

3. 1. 초기 합성법

아돌프 폰 바이어는 초기에는 "알록산브로미드"(현재: 5,5-디브로모바르비투르산)를 시안화 수소산으로 환원시키거나, 디브로모바르비투르산을 나트륨 아말감과 아이오딘화 수소산으로 환원시켜 바르비투르산을 합성했다.[7][8]

3. 2. 현재의 합성법

현재는 주로 말론산 또는 디에틸 말로네이트와 요소를 산 촉매 하에 반응시켜 바르비투르산을 합성한다. 에스테르를 사용하면 카복실산의 산성과 비활성 카복실레이트를 다루는 문제를 피할 수 있다.[10][11]

말론산 디에틸이 기질로 사용되기도 한다.[21]

4. 성질

알파-탄소는 반응성 수소 원자를 가지고 있으며, 심지어 디케톤 종에서도 상당히 산성이다(pKa = 4.01). (디메돈의 pKa는 5.23이고 아세틸아세톤의 pKa는 8.95이다.) 이는 카르바니온의 추가적인 방향족 안정화 때문이다.

바르비투르산 카르바니온의 방향족 안정화

5. 용도

바르비투르산은 크뇌베나겔 반응을 통해 다양한 바르비투르산염 약물을 합성하는 데 사용되며, 이 약물들은 중추 신경 억제제로 작용한다. 또한 리보플라빈(비타민 B2) 및 미녹시딜 생산의 화학적 빌딩 블록으로 사용된다.[13] 리보플라빈 합성에 바르비투르산이 사용되기 전에는 리보플라빈 합성이 매우 비쌌다.

5. 1. 바르비투르산염

크뇌베나겔 반응을 사용하여 바르비투르산은 다양한 바르비투르산염 약물을 형성할 수 있으며, 이는 중추 신경 억제제로 작용한다. 2007년 기준으로 2,550개 이상의 바르비투르산염 및 관련 화합물이 합성되었으며, 현재 전 세계적으로 50~55개가 임상에서 사용되고 있다. 의학에서 처음 사용된 것은 1903년 바르비탈(Veronal)이며, 두 번째로 사용된 것은 1912년에 처음 시판된 페노바르비탈이었다.[12]

6. 건강 및 안전

바르비투르산은 과다 복용 시 호흡 억제와 사망을 일으킬 수 있으며,[14][15][16][17][23][24][25][26] 의존성 및 금단 증상을 유발할 수 있다. 고용량의 바르비투르산을 갑자기 중단하면 매우 심각하고 치명적인 금단 증후군이 나타날 수 있다. 바르비투르산 유도체는 미국 마약 단속국(DEA) 규제 물질 스케줄 III으로 분류된다.[18]

6. 1. 대한민국에서의 규제

대한민국에서 바르비투르산 유도체는 마약류 관리에 관한 법률에 따라 향정신성의약품(마약류)으로 지정되어 있다. 바르비투르산을 과다 복용하면 호흡 억제와 사망을 일으킬 수 있으므로,[23][24][25][26] 의료 전문가의 처방과 지시에 따라 신중하게 사용해야 한다.

참조

[1] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press
[2] 간행물 The barbituric acids, their chemical structure, synthesis and nomenclature, https://www.unodc.or[...] United Nations: Office on Drugs and Crime
[3] 서적 Organic Chemistry D.C. Heath and Company
[4] 문서
[5] 서적 Laughing Gas, Viagra, and Lipitor: The Human Stories Behind the Drugs We Use https://books.google[...] Oxford University Press
[6] 서적 Organic Chemistry: The Name Game: Modern Coined Terms and Their Origins https://books.google[...] Pergamon Press
[7] 간행물 Untersuchungen über die Harnsäuregruppe https://babel.hathit[...]
[8] 간행물 Untersuchungen über die Harnsäuregruppe https://babel.hathit[...]
[9] 간행물 Synthèse des dérivés uriques de la série de l'alloxane https://babel.hathit[...]
[10] 간행물 Ueber neue Reactionen mit Natriumacetessig- und Natriummalonsäureäthern https://babel.hathit[...]
[11] 문서 Barbituric acid
[12] 학술지 The history of barbiturates a century after their clinical introduction 2005-12
[13] US patent
[14] 학술지 Can nalorphine hydrochloride prevent respiratory depression and death from overdose of barbiturates?
[15] 학술지 Acute Barbiturate Poisoning Analysis and Evaluation of Current Therapy
[16] 학술지 A New Treatment of Barbiturate Intoxication
[17] 학술지 Barbiturate Poisoning
[18] 웹사이트 Title 21, Subchapter I, Part B §812. Schedules of controlled substances https://www.deadiver[...] 2021-11-04
[19] 문서 Merck Index 14th ed., 963.
[20] 간행물 Mittheilungen aus dem organischen Laboratorium des Gewerbeinstitutes in Berlin: Untersuchungen über die Harnsäuregruppe https://doi.org/10.1[...]
[21] 문서 Organic Syntheses http://www.orgsyn.or[...]
[22] 서적 CRC Handbook of Chemistry and Physics https://archive.org/[...] CRC Press
[23] 학술지 Can nalorphine hydrochloride prevent respiratory depression and death from overdose of barbiturates?
[24] 학술지 Acute Barbiturate Poisoning Analysis and Evaluation of Current Therapy
[25] 학술지 A New Treatment of Barbiturate Intoxication
[26] 학술지 Barbiturate Poisoning



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