
【醫】 ureapoiesis; ureogenesis; ureopoiesis
脲生成(英文:Urea Synthesis 或Urea Cycle),是生物體内将有毒的含氮廢物(主要是氨)轉化為相對無毒的尿素(脲)的代謝過程。這一過程主要在肝髒中進行,是哺乳動物氨解毒的核心途徑,對維持體内氮平衡至關重要。
定義與核心意義:
關鍵步驟(尿素循環): 脲生成是一個循環過程,涉及多個步驟和細胞定位(線粒體和細胞質):
生理與醫學關聯:
脲生成(Urea Synthesis/Cycle)是肝髒中關鍵的解毒代謝途徑,通過将有毒的氨轉化為尿素排出體外,維持體内氮平衡和氨穩态。其過程涉及一系列複雜的酶促反應(尿素循環),任何環節的障礙均可導緻嚴重的高氨血症及相關疾病。
脲(尿素)的生成涉及多種化學合成方法,其核心是通過含氮化合物(如胺、異氰酸酯等)的反應形成脲基結構(-NHCONH-)。以下是主要生成途徑的詳細解釋:
異氰酸酯(R-NCO)與胺(R'-NH₂)在非質子性溶劑(如THF、二氯甲烷)中反應,直接生成脲類化合物。該反應需等摩爾量的反應物,并常加入堿性催化劑(如三乙胺)以促進反應進行。例如:
$$ text{R-NCO} + text{R'-NH}_2 rightarrow text{R-NHCONH-R'} $$
此方法産率高,適用于工業化生産。
三光氣(Triphosgene)與胺反應生成異氰酸酯中間體,後者進一步與另一分子胺結合形成脲。反應需控制溫度和壓力,以避免副産物(如縮二脲)生成。例如:
$$ 3 text{R-NH}_2 + text{Cl}_3text{C-O-C(O)-O-CCl}_3 rightarrow text{R-NHCONH-R} + text{其他産物} $$
此方法適用于實驗室小規模合成。
通過酰基疊氮化合物的熱分解生成異氰酸酯中間體,再與胺反應生成脲。該反應常用于構建複雜脲結構,需精确控制反應條件(如溫度、溶劑極性)以提高選擇性。
氯甲酸酯(R-O-COCl)與胺反應生成氨基甲酸酯中間體,進一步水解或加熱生成脲。例如:
$$ text{R-O-COCl} + 2 text{R'-NH}_2 rightarrow text{R'-NHCONH-R'} + text{HCl} + text{ROH} $$
脲類化合物廣泛應用于制藥(如抗菌藥物)、農業(緩釋肥料)、高分子材料(聚脲樹脂)等領域。例如,氯磺丙脲是治療糖尿病的藥物成分。
提示:若需具體實驗步驟或更專業文獻,可參考化學合成手冊或權威數據庫(如SciFinder)。
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