Cyclen

Strukturformel
Struktur von Cyclen
Allgemeines
Name	Cyclen
Andere Namen	1,4,7,10-Tetraazacyclododecan
Summenformel	C8H20N4
Kurzbeschreibung	weißer Feststoff<ref name="Strem">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check (PDF) bei StremVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 425-450-9 ECHA-InfoCard 100.102.391 PubChem 64963 ChemSpider 58488 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	172,27 g·mol−1
Aggregatzustand	fest<ref name="Strem" />
Schmelzpunkt	110–113 °C<ref name="Sigma">Datenblatt Vorlage:Linktext-Check bei Sigma-AldrichVorlage:Abrufdatum (PDF).</ref>
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.102.391">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​311​‐​314​‐​410 P: 260​‐​273​‐​280​‐​301+312​‐​303+361+353​‐​305+351+338<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Cyclen, beziehungsweise 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan, ist ein cyclisches Polyamin. Cyclen ist der Ausgangsstoff für DOTA und DOTA-Derivate, die eine breite Anwendung als Arzneistoffe haben.

Synthese

Cyclen kann durch die Kombination von zwei nukleophilen Substitutions-Reaktionen hergestellt werden. Mit der zuerst 1974 von Richman und Atkins<ref>J. E. Richman, T. J. Atkins: Nitrogen analogs of crown ethers, in: J. Am. Chem. Soc., 96, 1974, S. 2268–2270; doi:10.1021/ja00814a056.</ref> beschriebenen Synthese lassen sich auch viele verwandte makrocyclische Polyazaalkane herstellen.

Cyclen-Synthese

Cyclen-Synthese

Ausgangsprodukt ist dabei Diethylentriamin (1), das mit 3 Äquivalenten Tosylchlorid in Pyridin zu (3) umgesetzt wird. In Natriumethanolat wird je ein Proton der beiden primären Amine des Diethylentriamin abgespalten und durch Natrium-Ionen ersetzt (4). Als zweite Ausgangsverbindung wird Diethanolamin (2) eingesetzt. Es wird ebenfalls mit 3 Äquivalenten Tosylchlorid zu (5) umgesetzt. Beide Verbindungen (4) und (5) werden in Dimethylformamid in großer Verdünnung zur Reaktion gebracht um eine Polymerisation zu langen Ketten zu vermeiden. Im letzten Schritt werden die Tosyl-Gruppen mit Schwefelsäure entfernt und das Cyclen (7) wird erhalten. Das Rohprodukt ist meistens durch Verunreinigungen leicht gelblich gefärbt. Durch Sublimation kann Cyclen sehr rein als weißer Feststoff erhalten werden.

Verwendung

Cyclen hat ausgezeichnete Komplexierungseigenschaften. So werden ähnlich den Kronenethern selektiv Kationen gebunden.
Ein großer Teil des Cyclens wird technisch weiterverarbeitet und mit Bromessigsäure umgesetzt um DOTA beziehungsweise DOTA-Derivate zu erhalten. Da die Stickstoffatome im Gegensatz zu den Sauerstoffatomen der Kronenether eine weitere Bindung zulassen, werden, ähnlich dem DOTA, auch (mehrere) größere Reste, wie z. B. Adenosin, angekoppelt um neue Eigenschaften zu erhalten. Diese sehr starken Komplexbildner werden sowohl in der Diagnostik als auch in der Therapie vielfältig eingesetzt.

Literatur

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• R. Delgado, V. Félix, L. M. Lima, D. W. Price: Metal complexes of cyclen and cyclam derivatives useful for medical applications: a discussion based on thermodynamic stability constants and structural data, in: J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2007, 26, S. 2734–2745; PMID 17592589.
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• X. Y. Tan, J. Zhang, Y. Huang, Y. Zhang, L. H. Zhou, N. Jiang, H. H. Lin, N. Wang, C. Q. Xia, X. Q. Yu: Synthesis and DNA-cleavage properties of metal complexes of 1,4,7,10-tetraazacyclododecane (cyclen) functionalized with a pendant benzocrown ether, in: Chem. Biodivers., 2007 4 (9), S. 2190–2197; PMID 17886837.
• E. Delgado-Pinar, J. C. Frías, L. J. Jiménez-Borreguero, M. T. Albelda, J. Alarcón, E. García-España: One-pot preparation of surface modified boehmite nanoparticles with rare-earth cyclen complexes, in: Chem. Commun., 2007, 32, S. 3392–3394; PMID 18019508.
• K. E. Borbas, J. I. Bruce: Synthesis of asymmetrically substituted cyclen-based ligands for the controlled sensitisation of lanthanides, in: Org. Biomol. Chem., 2007, 5, S. 2274–2282; PMID 17609759.
• Katell Sénéchal-David, Simon J. A. Pope, Susan Quinn, Stephen Faulkner, Thorfinnur Gunnlaugsson: Sensitized Near-Infrared Lanthanide Luminescence from Nd(III)- and Yb(III)-Based Cyclen-Ruthenium Coordination Conjugates, in: Inorg. Chem., 2006, 45 (25), S. 10040–10042; doi:10.1021/ic061706i.

Einzelnachweise

<references/>