바르비투르산
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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| 관용명 | 바르비투르산 |
|---|---|
| 아이유팩(IUPAC) 명칭 | 1,3-다이아지난-2,4,6-트리온 |
| 기타 이름 | 2,4,6(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 |
| 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 번호 | 101571 |
| 베일슈타인 레지스트리 번호 | 120502 |
| 3DMet | B01336 |
| 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 |
| PubChem | 6211 |
| 유럽 생물정보학 연구소 화학 물질 데이터베이스 (ChEBI) | 16294 |
| 분자식 | C4H4N2O3 |
|---|---|
| 몰 질량 | 128.09 |
| 외형 | 흰색 결정 |
| 녹는점 | 245 °C |
| 끓는점 | 260 °C |
| pKa | 4.01 (H2O) |
| 용해도 | 142 g/L (20 °C) |
| 자기 감수율 | -78.6·10−6 cm3/mol (결정+2H20) -53.8·10−6 cm3/mol (무수물) |
| 신호어 | 경고 |
|---|---|
| 미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 건강 | 2 |
| 미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 가연성 | 1 |
| 미국 화재 예방 협회 (NFPA) - 반응성 | 0 |
| 물질 안전 보건 자료 (MSDS) | 외부 MSDS |
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1864년 과학 -
1864년 10월 30일 일식
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바르비투르산계 -
펜토바르비탈
펜토바르비탈은 불면증 치료, 마취, 안락사 등에 사용되는 바르비투르산염 계열의 약물이며, GABA-A 수용체에 작용하여 진정 효과를 나타내지만, 호흡 억제 등의 부작용과 과다 복용 시 높은 치사율을 보인다. -
바르비투르산계 -
바비탈
바비탈은 1902년 독일 화학자들이 합성하여 수면 및 항경련 효과를 나타내는 중추신경계 억제제로, 과거 수면제로 널리 사용되었으나 현재는 부작용 문제로 사용이 줄고 대중문화에서 어두운 소재로 활용된다. -
피리미딘 -
이마티닙
이마티닙은 Bcr-Abl 티로신 키나아제를 포함한 여러 티로신 키나아제의 활성을 선택적으로 억제하는 표적 항암제로, 만성 골수성 백혈병과 위장관기질종양 치료에 주로 사용되며, FDA 승인 후 CML 환자의 생존율을 크게 향상시켰고, 사회경제적 논란에도 불구하고 암 치료에 획기적인 발전을 가져온 약물로 평가받는다. -
피리미딘 -
티민
티민은 DNA의 네 가지 염기 중 하나로, 아데닌과 수소 결합을 통해 DNA 구조를 안정화시키며, DNA 복제, 돌연변이, 암 치료제 표적, 그리고 우주 기원 연구와 관련되어 있다.
2. 명칭
바르비투르산이라는 이름의 유래에 대해서는 여러 가지 설이 있다. 미국의 유기 화학자 루이스 파이저는 자신의 교과서 유기 화학에서 처음에는 이 이름이 독일어 단어 Schlüsselbart(문자 그대로 열쇠(Schlüssel)의 수염(Bart, barba라틴어), 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.
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.
3. 합성
1879년 프랑스 화학자 에두아르 그리모는 말론산, 요소, 인산 옥시클로라이드(POCl3)를 반응시켜 바르비투르산을 합성했다. 이후 말론산은 디에틸 말로네이트로 대체되었는데, 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.
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.
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말론산 디에틸이 기질로 사용되기도 한다.
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.
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. 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.