5-Cianoindolasyra svarbus organinis junginys, plačiai naudojamas bioaktyvių molekulių tyrimuose medicinos srityje. Toliau pristatysime kelis 5-cianoindolo sintetinius metodus.
Nuoroda iš 5-Cianoindolas:
1. Bergmano reakcijos metodas:
Metodo reakcija yra alkinų naudojimas kaip žaliavos aromatiniams žiedo junginiams generuoti per dehidrogenavimo reakciją. 5-Cianoindolas gali būti sintetinamas tokiu būdu. Reakcijai naudojamos žaliavos yra dietilo tereftalatas ir 2-fenilacetilenas. Po to, kai pirmiau minėti du junginiai yra apšvitinti ultravioletine šviesa, susidaro tarpiniai produktai ir galiausiai ciklizacijos reakcijos metu susidaro 5-cianoindolas. Šio metodo pranašumas yra tas, kad reakcijos sąlygos yra gana švelnios, o sintezės efektyvumas didelis, tačiau žaliavos yra brangios ir kaina didelė.
Bergmano reakcijos etapai:
1 veiksmas: 5-cianindolo ir sidabro trifluoracetato paruošimas:
Laboratorinėmis sąlygomis sumaišoma {{0}}cianindolas ir sidabro trifluoracetatas, paprastai apie 0,1 mmol. Lėtai supilkite dimetilsulfoksido (DMSO) tirpalą į rotacinį garintuvą ir maišykite, kol susimaišys, šildykite iki 60 laipsnių, kol visi substratai ištirps. Sidabro trifluoracetato buvo pridėta du kartus daugiau nei substrato.
2 veiksmas: refliukso reakcija:
Reakcijos mišinys kaitinamas 1 valandą ir virinamas su grįžtamu šaldytuvu, kad temperatūra išliktų stabili 60 laipsnių.
3 žingsnis: hidrolizė:
Pasibaigus reakcijai, sumaišytas tirpalas atšaldomas iki kambario temperatūros, iš lėto pridedamas atitinkamas kiekis vandens maišymui, o produktas ekstrahuojamas atitinkamu tirpalu (pvz., acetonu). Šiame procese dėl 5-cianindolo skeleto dvigubos jungties charakteristikos poliškumo produkto išgavimas tampa sudėtingesnis.
4 veiksmas: susikoncentruokite:
Ekstrahuotas produktas koncentruojamas sumažintame slėgyje, pakartotinai plaunamas filtru ir grynu vandeniu, išgarinamas ir išdžiovinamas.
Bergmano reakcija yra svarbi intramolekulinė ciklizacijos reakcija, o jos reakcijos mechanizmas turi šias dvi galimybes:
1 mechanizmas: Ryški vandenilio/deguonies oksidacijos reakcija:
Bergmano reakcijos mechanizmas apima vandenilio / deguonies oksidacijos reakciją, todėl šiuo intramolekuliniu režimu sunku nustatyti anglies-anglies reakciją. Be to, atimama anglies-vandenilio būsena 5-cianindole daro jį bendresnį ir lengviau reaguojantį į ciklizacijos reakcijas. Šioje reakcijoje branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) informacija patvirtino oksidacinį N-cianonitrogeno, esančio 5-cianindolyje, pavertimą N-subvalenčiu azoto atomu (oN≡C). Susidarę azoto oksidai (oN≡C) gali būti redukuojami į atitinkamas karboksirūgštis ir aminus kitais homogeniniais ir nevienalyčiais reagentais. Šiame procese svarbų vaidmenį atlieka ir heterogeninis cheminis katalizatorius (rūgštis/bazė).
2 mechanizmas: Ryški vandenilio/azoto oksidacijos reakcija:
Bergmano reakcija taip pat gali būti paaiškinta vandenilio / azoto oksidacijos reakcija. Šioje reakcijoje gerai reaguoja ir sumažinta anglies-vandenilio būsena 5-cianindole. N-ciano azotas gali oksiduoti gretimus anglies-vandenilio ryšius. Šie oksiduoti tarpiniai produktai susidaro kitų reakcijų (pvz., vandenilio oksidacijos, nitrinimo ir kt.) metu. Mo (CO) 6 reakcija su Cp2Fe ir pagamintais azoto oksido tarpiniais produktais taip pat gali būti stipresnis reduktorius. Svarbų vaidmenį gali atlikti atitinkamos elektronų perdavimo reakcijos.
2. Suzuki sujungimo reakcijos metodas:
Suzuki sujungimo reakcijos metodas yra plačiai naudojama svarbi reakcija, kurią galima naudoti kuriant aromatinių žiedinių junginių karkasą. 5-Cianoindolas taip pat gali būti susintetintas šios reakcijos metu. Šio metodo pranašumas yra tas, kad žaliavos yra palyginti pigios, o reakcijos sąlygas lengva kontroliuoti, tačiau reikalingas organinis tirpiklis.
(1) Pirmiausia reikia paruošti medžiagas, įskaitant 5-bromoindolą, 5-ciano-1, 3-dimetilpirimidiną-2, 4-dioną, Paladžio acetatas (Pd(OAc)2), fosfino ligandai (pvz., fosfinas arba fosfitas), šarmai (pvz., natrio benzoatas arba natrio karbonatas), organiniai tirpikliai (pvz., dimetilsulfoksido chloridas, acetonitrilas arba dichlormetanas) ir vanduo.
(2) Ištirpinkite 5-bromoindolą, 5-ciano-1, 3-dimetilpirimidiną-2,4-dioną ir fosfino ligandus organiniame tirpiklyje, pvz. dimetilsulfoksido chloridas, acetonitrilas arba dichlormetanas ir kriogeninėmis sąlygomis įpilama šarmo. Pavyzdžiui, ištirpinkite 5-bromoindolą (0,5 mmol), {{10}}ciano-1,3-dimetilpirimidiną-2,{ {14}}dionas (0,6 mmol), fosfino ligandai (pvz., TRIPHOS, {{20}},9 mol procentai) ir natrio karbonatas (2,0 ekv.) CH3CN, maišomas, kol visiškai ištirps , tada pridėta natrio karbonato (2,0 ekv.) -78 laipsniu .
(3) Į reakcijos sistemą įpilkite paladžio acetato (Pd(OAc)2) ir maišykite, kad susimaišytų. Pavyzdžiui, į aukščiau pateiktą mišinį įpilkite paladžio acetato (1.0 mol proc.) ir maišykite reakciją esant -78 laipsniui.
(4) Reakcijos mišinys kaitinamas iki kambario temperatūros arba 70 laipsnių temperatūros valdikliu ir reaguojama 1-2 valandas. Reakcijai pasibaigus, reakcijos mišinys filtruojamas, reakcijos mišinys atskiriamas ir ekstrahuojamas vandeniu bei organiniu tirpikliu.
(5) Ekstrahuokite ir išgryninkite tikslinį produktą 5-cianoindolą iš neorganinių druskų ir kitų priemaišų chromatografijos kolonėlėmis arba kitais atskyrimo metodais. Pavyzdžiui, naudojant silikagelio kolonėlės chromatografiją, tikslinis produktas ekstrahuojamas iš kolonėlės chromatografijos priemaišų ir apibūdinamas tokiomis priemonėmis kaip BMR.
Apibendrinant galima pasakyti, kad 5-cianoindolo sintezės Suzuki sujungimo reakcijos veiksmai yra labai paprasti, tačiau reikia atkreipti dėmesį į reakcijos sąlygų ir medžiagų pasirinkimą.
3. Friedel-Crafts reakcijos metodas:
Friedel-Crafts reakcija (Fujiwara-Moritani reakcija) yra organinės sintezės metodas, skirtas aromatinėms medžiagoms sintezuoti vykstant iminų ir arilsulfidų mainų reakcijai. Tai ciklizacijos reakcija, kurios metu imidazolo arba pirolio žiedas sujungiamas su aldehido arba ketono žiedu, kad susidarytų aromatinis aminas, turintis heterociklą. 5-Cianoindolas yra amido junginys su azoto heterociklu, kuris gali būti susintetintas Friedel-Crafts reakcija. Šio metodo pranašumas yra tas, kad žaliavų cheminės savybės yra gana stabilios, o gauto produkto struktūra yra gana stabili. Tačiau eksploatacijos metu būtina atkreipti dėmesį į reakcijos sąlygų parinkimą.
Išsamūs Friedel-Crafts reakcijos metodo žingsniai yra tokie:
(1.) Reagento paruošimas: į švarią ir sausą trijų kaklelių kolbą įpilkite 5-cianoindolo ir organinio tirpiklio, kuriame yra formaldehido. Kai organinis tirpiklis gali būti bevandeniai organiniai tirpikliai, tokie kaip nitrilai, eteriai, esteriai ir kt., tačiau reikia pasirūpinti, kad būtų pasirinktas tirpiklio poliškumas ir reagentų suderinamumas.
(2.) Kaitinimo reakcija: Įdėkite trijų kaklelių buteliuką į karštą aliejaus vonią, pirmiausia pašildykite reagento mišinį žemoje temperatūroje, o po to palaipsniui kaitinkite iki reakcijos temperatūros. Reakcijos laikas paprastai yra 15-60 min. Optimali šios reakcijos reakcijos temperatūra paprastai yra tarp 100-140 laipsnių, kurią galima reguliuoti skirtingiems reagentams.
(3.) Reakcijos produktų atskyrimas: pasibaigus reakcijai, reakcijos mišinį atvėsinkite iki kambario temperatūros, įpilkite didelį kiekį vandens ir organinių dažų, o tada rūgštimi arba vandenilio chlorido rūgšties vandeniniu tirpalu nustatykite pH iki neutralaus. Organinė ir vandeninė fazės buvo atskirtos, organinė fazė išdžiovinta bevandeniu natrio sulfatu ir sukoncentruota iki sausumo. Produktas gali būti atskirtas ir išgrynintas naudojant kolonėlės chromatografiją ir pan.
Apibendrinant galima pasakyti, kad Friedel-Crafts reakcija yra svarbus sintetinis metodas, tinkantis aromatinių aminų sintezei iš heterociklinių junginių. Junginiams su azoto heterocikliniais amidais, tokiais kaip 5-cianoindolas, ši reakcija yra gerai pritaikoma ir gali realizuoti ciklizacijos sintezę, kuri turi tam tikrą taikymo vertę šios srities tyrimams.
4. Linearizacijos reakcijos metodas:
Linearizacijos reakcijos metodas – tai nukleorūgščių molekulių pavertimo tiesine DNR arba RNR metodas, kuriame 5-cianoindolas yra dažniausiai naudojamas reakcijos reagentas. Reakcijoje naudojamos žaliavos yra benzilo alkoholis ir natrio cianohidroksidas, o 5-cianoindolas toliau sintetinamas ciklizacijos reakcijos metu. Šio metodo privalumas yra tai, kad žaliavos yra lengvai gaunamos ir maža savikaina, tinka įvairioms nukleorūgščių analizės ir tyrimų sritims. Tačiau naudojimo procese būtina atidžiai stebėti ciklizacijos sąlygas, kad pamatytumėte, ar gali susidaryti cikliniai produktai.
5-Cianoindolo tiesinės reakcijos metodas ir išsamūs jo žingsniai.
(1) Įdėkite tikslinę DNR arba RNR į buferį, kuriame yra 5-cianoindolas, paprastai naudodami Tris buferį, kurio pH 8,5. 5-Cianoindolas yra stiprus fotocheminis kryžminio ryšio reagentas, kuris gali sudaryti kompleksą su NC jungimu su nukleorūgščių bazėmis, todėl tarp nukleorūgščių grandinių susidaro kryžminiai ryšiai.
(2) Veikite reakcijos mišinį 365 nm ultravioletinėje šviesoje ir, veikiant ultravioletinei šviesai, 5-cianoindolas sudaro kovalentinį ryšį su DNR arba RNR baze ir taip pasiekiamas tiesinis procesas.
(3) Įpilkite gelio įkrovimo buferio, įkraukite reakcijos produktą ir paleiskite jį į agarozės gelį, kad atskirtumėte elektroforezę. Kadangi tiesinė DNR arba RNR gelyje sukuria vieną juostą, galima atskirti linijinius DNR arba RNR fragmentus elektroforetiniu atskyrimu.
Apskritai, visi pirmiau nurodyti metodai naudojami 5-cianoindolui sintetinti, ir jie turi savų privalumų ir trūkumų. Praktikoje būtina pasirinkti tinkamiausią būdą pagal faktinį reikalingą gaminį.