Izochinolinasyra organinis junginys, turintis dvi spiro žiedo struktūras, iš kurių viena yra benzeno žiedas, o kita – vandenilio azoto junginys. Izochinolinas pasižymi unikaliomis cheminėmis savybėmis ir plačiu pritaikymo spektru. Jis vaidina svarbų vaidmenį vaistų sintezėje, natūralių produktų sintezėje ir organinėje sintezėje. Junginiai taip pat atlieka svarbų vaidmenį organinės sintezės srityje. Dėl unikalios izochinolinų struktūros jie dažniausiai naudojami organinėje chemijoje kaip geležies metalai (geležies yra organiniai junginiai, palengvinantys CC jungties susidarymą). Izochinolino junginiai gali būti sintetinami įvairiais efektyviais metodais, pavyzdžiui, naudojant aromatines nukleofilines reakcijas ir redukcijos reakcijas kinetinėmis ir termodinaminėmis sąlygomis.
Izochinolinas yra svarbus organinis junginys, turintis platų pritaikymą ir mokslinę vertę. Gattermann-Skita sintezės metodas yra vienas iš efektyvių izochinolino paruošimo būdų. Šiame straipsnyje bus išsamiai aprašyti jo veiksmai ir mechanizmas.
1. Gattermann-Skita sintezė
Sintezės principas:
Gattermann-Skita sintezėje aromatiniai aldehidai kondensuojami su amoniaku arba aminais, katalizuojant variui arba vario druskoms, kad susidarytų Šifo bazės. Vėliau ši Schiff bazė pridedama prie substrato, katalizuojant Lewis rūgštį, kad susidarytų N-heterociklinis tarppolinis kūnas. Esant vandeniui, tarppolių kūnas gauna vandens šlyties ir gamina norimą izochinoliną.
Konkretūs veiksmai:
Cikloheptenono sintezė:
Cikloheptenoną galima sintetinti įvairiais metodais, dažniausiai naudojamas Kettlewell ir Robinson sintezės metodas. Konkretūs veiksmai yra tokie:
1 veiksmas: sumaišykite 3-fenilacetoną ir natrio izopropilo oksidą (IBX) ir reaguokite švelniomis sąlygomis, kad gautumėte 3-fenil-5-izopropil-ciklohepten-2-oną.
2 veiksmas: benzenas iš reakcijos tirpalo pašalinamas, kad gautų tikslinį produktą cikloheptilą
Gattermann-Skita sintezė yra dar vienas tradicinis izochinolino gavimo būdas. Šiam metodui kaip pradinėms medžiagoms reikalingi aromatiniai aldehidai ir amoniako šaltiniai (pvz., amoniakas arba aminai), jis pasižymi geru selektyvumu ir efektyvumu.
2. Pd katalizuojamas CH funkcionalizavimas:
Pd katalizuotas CH funkcionalizavimas reiškia tiesioginę organinių molekulių anglies-vandenilio jungties funkcionalizacijos reakciją. Šioje reakcijoje Pd-katalizatorius įvedamas į reakciją kaip katalizatorius, o CH jungtis molekulėje aktyvuojama per oksidacinį prisijungimo mechanizmą, įgyvendinant aktyvuotos CH jungties ir funkcinės grupės derinį, taip realizuojant funkcinę grupę anglies atomas. Prisijungti. Ši technologija nereikalauja naudoti aktyvatorių, gali būti vykdoma tiesiai ore, pasižymi dideliu selektyvumu, o tai yra ekologiška ir aplinką tausojanti reakcijos technologija. Pd katalizuojama CH funkcionalizavimo technologija turi plačias taikymo perspektyvas ir padarė didelę pažangą farmacijos, pesticidų, medžiagų mokslo ir organinės sintezės srityse.
Pd katalizuojamo CH funkcionalizacijos sintezės metodas gali būti suskirstytas į šiuos veiksmus:
Pirmas žingsnis: Pd katalizatoriaus pasirinkimas:
Pd katalizuojamoje CH funkcionalizacijoje labai svarbu pasirinkti tinkamą Pd katalizatorių. Įprasti Pd katalizatoriai yra PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3 ir kt. PPh3PdCl2 dažniausiai naudojamas funkcionalizacijos reakcijose, o Pd(OAc)2 – oksidacijos reakcijose ir sudėtingose laisvųjų radikalų reakcijose.
Antras žingsnis: reagentų pasirinkimas:
Pd katalizuojamoje CH funkcionalizacijoje taip pat labai svarbu pasirinkti tinkamą reagentą. Izochinolinas yra molekulė, turinti aromatinį žiedą ir aromatinį azoto heteroatomą. Jo molekulinėje struktūroje yra NH ir CH jungčių, kurias galima aktyvuoti, kad būtų galima realizuoti CH jungčių funkcionalizavimą.
Trečias žingsnis: reakcijos sąlygų kontrolė:
Pd katalizuojamo CH funkcionalizacijos reakcijos sąlygas galima valdyti pasirenkant katalizatorių, reakcijos temperatūrą ir reakcijos laiką. Tarp jų reakcijos temperatūra yra svarbus veiksnys, turintis įtakos reakcijos greičiui. Paprastai izochinolino sintezės metu reakcijos temperatūra reguliuojama tarp 100-180 laipsnių. Reakcijos laikas paprastai yra kelios valandos.
4 veiksmas: pridėkite pagalbinį agentą:
Pd katalizuojamoje CH funkcionalizacijoje pagalbinis agentas taip pat yra svarbus veiksnys. Pagalbinis agentas gali skatinti mainus tarp aktyvuotos CH jungties ir funkcinės grupės reakcijoje ir realizuoti funkcinės grupės ryšį. Įprastos pagalbinės medžiagos yra paladžio šaltiniai, bazės, ligandai ir tt Pavyzdžiui, Hünigo bazė, K3PO4 ir kt. gali būti naudojama kaip pagalbinė bazė reakcijoje.
5 žingsnis: reakcijos mechanizmas:
Pd katalizuojamoje CH funkcionalizacijoje reakcijos mechanizmas apima CH jungties aktyvavimą, funkcinių grupių prisijungimą ir katalizinį ciklą ir tt Pd katalizatorius ištirpinamas reakcijos sistemoje ir įveda oksidacinį pridėjimo mechanizmą, kad aktyvuotų CH jungtį. Selektyvumas reakcijos metu daugiausia priklauso nuo katalizinio ciklo, kurį sudaro Pd katalizatoriaus, pagalbinio agento ir reagentų derinys. Jei pasirenkamos tinkamos reakcijos sąlygos ir katalizatoriai, galima pasiekti didelio efektyvumo, didelio selektyvumo ir didelio išeiga pasižyminčią izochinolino sintezę.
Pd katalizuotas CH funkcionalizavimas yra naujesnis izochinolino sintezės metodas, kuriame naudojamas naujas Pd katalizatorius, kad būtų galima efektyviai atlikti CH funkcionalizacijos reakcijas. Jo pranašumai yra paprastas veikimas, švelnios reakcijos sąlygos ir didelis efektyvumas. Didelės išeigos, didelio selektyvumo ir didelio efektyvumo izochinolino sintezė gali būti pasiekta parenkant tinkamus Pd katalizatorius, reagentus ir reakcijos sąlygas. Šis metodas gali būti naudojamas kai kurių izochinolino funkcionalizuotų vietų cheminiam aktyvumui pagerinti ir turi plačias taikymo perspektyvas.
Konkretus reakcijos mechanizmas yra toks:
Veikiant katalizatoriui, Pd katalizuojamas CH funkcionalizacijos metodas gali būti naudojamas aromatiniam CH ryšiui suaktyvinti ir Pd-C ryšiui suformuoti. Esant specifinėms reakcijos sąlygoms, Pd-C ryšys gali toliau reaguoti su nuklidais, tokiais kaip azotas ir deguonis, ir galiausiai suformuoti naują cheminę struktūrą.
Trumpai tariant, izochinolino paruošimo metodai yra labai turtingi, įskaitant Pictet-Spengler sintezę, Bischler-Napieralski sintezę, Gattermann-Skita sintezę, Pd katalizuojamą CH funkcionalizavimą ir kitus cheminius metodus. Šie metodai turi savo ypatybes, o atitinkamą metodą galima pasirinkti pagal faktinius poreikius. Tuo pačiu, nuolat tobulėjant chemijos technologijoms, manoma, kad ateityje atsiras efektyvesnių ir ekologiškesnių izochinolino paruošimo būdų.