
【医】 ureapoiesis; ureogenesis; ureopoiesis
脲生成(英文:Urea Synthesis 或Urea Cycle),是生物体内将有毒的含氮废物(主要是氨)转化为相对无毒的尿素(脲)的代谢过程。这一过程主要在肝脏中进行,是哺乳动物氨解毒的核心途径,对维持体内氮平衡至关重要。
定义与核心意义:
关键步骤(尿素循环): 脲生成是一个循环过程,涉及多个步骤和细胞定位(线粒体和细胞质):
生理与医学关联:
脲生成(Urea Synthesis/Cycle)是肝脏中关键的解毒代谢途径,通过将有毒的氨转化为尿素排出体外,维持体内氮平衡和氨稳态。其过程涉及一系列复杂的酶促反应(尿素循环),任何环节的障碍均可导致严重的高氨血症及相关疾病。
脲(尿素)的生成涉及多种化学合成方法,其核心是通过含氮化合物(如胺、异氰酸酯等)的反应形成脲基结构(-NHCONH-)。以下是主要生成途径的详细解释:
异氰酸酯(R-NCO)与胺(R'-NH₂)在非质子性溶剂(如THF、二氯甲烷)中反应,直接生成脲类化合物。该反应需等摩尔量的反应物,并常加入碱性催化剂(如三乙胺)以促进反应进行。例如:
$$ text{R-NCO} + text{R'-NH}_2 rightarrow text{R-NHCONH-R'} $$
此方法产率高,适用于工业化生产。
三光气(Triphosgene)与胺反应生成异氰酸酯中间体,后者进一步与另一分子胺结合形成脲。反应需控制温度和压力,以避免副产物(如缩二脲)生成。例如:
$$ 3 text{R-NH}_2 + text{Cl}_3text{C-O-C(O)-O-CCl}_3 rightarrow text{R-NHCONH-R} + text{其他产物} $$
此方法适用于实验室小规模合成。
通过酰基叠氮化合物的热分解生成异氰酸酯中间体,再与胺反应生成脲。该反应常用于构建复杂脲结构,需精确控制反应条件(如温度、溶剂极性)以提高选择性。
氯甲酸酯(R-O-COCl)与胺反应生成氨基甲酸酯中间体,进一步水解或加热生成脲。例如:
$$ text{R-O-COCl} + 2 text{R'-NH}_2 rightarrow text{R'-NHCONH-R'} + text{HCl} + text{ROH} $$
脲类化合物广泛应用于制药(如抗菌药物)、农业(缓释肥料)、高分子材料(聚脲树脂)等领域。例如,氯磺丙脲是治疗糖尿病的药物成分。
提示:若需具体实验步骤或更专业文献,可参考化学合成手册或权威数据库(如SciFinder)。
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