Izokinolinje organska spojina, ki vsebuje dve spiro obročni strukturi, od katerih je ena benzenov obroč, druga pa vodikovo dušikova spojina. Izokinolin ima edinstvene kemične lastnosti in široko paleto uporabe. Ima pomembno vlogo pri sintezi zdravil, sintezi naravnih proizvodov in organski sintezi. Spojine igrajo pomembno vlogo tudi na področju organske sinteze. Zaradi edinstvene strukture izokinolinov se v organski kemiji pogosto uporabljajo kot železo (železo je organska spojina, ki omogoča tvorbo CC vezi). Izokinolinske spojine je mogoče sintetizirati z različnimi učinkovitimi metodami, kot je uporaba aromatskih nukleofilnih reakcij in reakcij redukcije v kinetičnih in termodinamičnih pogojih.
Izokinolin je pomembna organska spojina s široko uporabo in raziskovalno vrednostjo. Metoda sinteze Gattermann-Skita je ena izmed učinkovitih metod za pripravo izokinolina. Ta članek bo podrobno predstavil njegove korake in mehanizem.
1. Gattermann-Skita sinteza
Princip sinteze:
Pri sintezi Gattermann-Skita se aromatski aldehidi kondenzirajo z amoniakom ali amini pod katalizo bakra ali bakrovih soli, da nastanejo Schiffove baze. Nato se ta Schiffova baza doda substratu pod katalizo Lewisove kisline, da se ustvari N-heterociklično interpolarno telo. V prisotnosti vode interpolarno telo dobi vodni striž in proizvede želeni izokinolin.
Posebni koraki:
Sinteza cikloheptenona:
Cikloheptenon je mogoče sintetizirati z različnimi metodami, najpogosteje uporabljena metoda pa je Kettlewellova in Robinsonova sintezna metoda. Posebni koraki so naslednji:
1. korak: Zmešajte 3-fenilaceton in natrijev izopropil oksid (IBX) ter reagirajte v blagih pogojih, da dobite 3-fenil-5-izopropil-ciklohepten-2-on.
Korak 2: benzen v reakcijski raztopini odstranimo, da dobimo ciljni produkt cikloheptil
Sinteza Gattermann-Skita je še ena tradicionalna metoda za pripravo izokinolina. Ta metoda zahteva aromatične aldehide in vire amoniaka (kot so amoniak ali amini) kot izhodiščne snovi in ima dobro selektivnost in učinkovitost.
2. Funkcionalizacija CH, katalizirana s Pd:
Funkcionalizacija CH, katalizirana s Pd, se nanaša na reakcijo neposredne funkcionalizacije na vezi ogljik-vodik organskih molekul. V tej reakciji se Pd-katalizator vnese v reakcijo kot katalizator in CH vez v molekuli se aktivira preko oksidativnega adicijskega mehanizma, pri čemer se realizira kombinacija aktivirane CH vezi in funkcionalne skupine, s čimer se realizira funkcionalna skupina na ogljikov atom. povezati. Ta tehnologija ne zahteva uporabe aktivatorjev, lahko se izvaja neposredno v zraku in ima visoko selektivnost, kar je zelena in okolju prijazna reakcijska tehnologija. Tehnologija funkcionalizacije CH, katalizirana s Pd, ima široke možnosti uporabe in je dosegla pomemben napredek na področju farmacevtskih izdelkov, pesticidov, znanosti o materialih in organske sinteze.
Metodo sinteze funkcionalizacije CH, katalizirane s Pd, lahko razdelimo na naslednje korake:
Prvi korak: izbira Pd katalizatorja:
Pri Pd-katalizirani CH funkcionalizaciji je zelo pomembno izbrati ustrezen Pd katalizator. Običajni katalizatorji Pd vključujejo PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3 itd. PPh3PdCl2 se običajno uporablja v funkcionalizacijskih reakcijah, medtem ko se Pd(OAc)2 uporablja v oksidacijskih reakcijah in kompleksnih reakcijah prostih radikalov.
Drugi korak: izbira reaktantov:
Pri Pd-katalizirani CH funkcionalizaciji je zelo pomembno tudi izbrati ustrezen reaktant. Izokinolin je molekula, ki vsebuje aromatski obroč in aromatski heteroatom dušika. V njegovi molekularni strukturi so NH in CH vezi, ki jih je mogoče aktivirati za uresničitev funkcionalizacije CH vezi.
Tretji korak: kontrola reakcijskih pogojev:
Reakcijske pogoje funkcionalizacije CH, katalizirane s Pd, je mogoče nadzorovati z izbiro katalizatorja, reakcijske temperature in reakcijskega časa. Med njimi je reakcijska temperatura pomemben dejavnik, ki vpliva na hitrost reakcije. Običajno je med sintezo izokinolina reakcijska temperatura nadzorovana med 100-180 stopinjami. Reakcijski čas je običajno nekaj ur.
4. korak: dodajte pomožno sredstvo:
Pri funkcionalizaciji CH, ki jo katalizira Pd, je pomemben dejavnik tudi pomožno sredstvo. Pomožno sredstvo lahko spodbuja izmenjavo med aktivirano CH vezjo in funkcionalno skupino v reakciji ter uresniči povezavo funkcionalne skupine. Običajna pomožna sredstva vključujejo vire paladija, baze, ligande itd. Na primer, Hünigovo bazo, K3PO4 itd. je mogoče uporabiti kot osnovno pomožno sredstvo za sodelovanje v reakciji.
Korak 5: Mehanizem reakcije:
Pri funkcionalizaciji CH, ki jo katalizira Pd, reakcijski mehanizem vključuje aktivacijo CH vezi, pritrditev funkcionalne skupine in katalitični cikel itd. Pd-katalizator se raztopi v reakcijskem sistemu in uvede oksidativni adicijski mehanizem za aktiviranje CH vezi. Selektivnost med reakcijo je v glavnem odvisna od katalitskega cikla, ki ga tvori kombinacija Pd katalizatorja, pomožnega sredstva in reaktantov. Če so izbrani ustrezni reakcijski pogoji in katalizatorji, je mogoče doseči sintezo izokinolina z visoko učinkovitostjo, visoko selektivnostjo in visokim izkoristkom.
Funkcionalizacija CH, katalizirana s Pd, je novejša metoda za sintezo izokinolina, ki uporablja nov katalizator Pd za učinkovito izvajanje reakcij funkcionalizacije CH. Prednosti so preprosto delovanje, blagi reakcijski pogoji in visoka učinkovitost. Sintezo izokinolina z visokim izkoristkom, visoko selektivnostjo in visoko učinkovitostjo je mogoče doseči z izbiro ustreznih Pd katalizatorjev, reaktantov in reakcijskih pogojev. To metodo je mogoče uporabiti za izboljšanje kemične aktivnosti nekaterih funkcionaliziranih mest v izokinolinu in ima široke možnosti uporabe.
Mehanizem konkretne reakcije je naslednji:
Pod delovanjem katalizatorja se lahko s Pd katalizirano CH funkcionalizacijsko metodo uporabi za aktiviranje aromatske CH vezi in tvorbo Pd-C vezi. Skozi posebne reakcijske pogoje lahko vez Pd-C nadalje reagira z nuklidi, kot sta dušik in kisik, in na koncu tvori novo kemično strukturo.
Skratka, metode priprave izokinolina so zelo bogate, vključno s sintezo Pictet-Spengler, sintezo Bischler-Napieralski, sintezo Gattermann-Skita, funkcionalizacijo CH s kataliziranim Pd in drugimi kemičnimi metodami. Te metode imajo svoje značilnosti in ustrezno metodo je mogoče izbrati glede na dejanske potrebe. Obenem se z nenehnim razvojem kemijske tehnologije verjame, da se bodo v prihodnosti pojavili učinkovitejši in okolju prijaznejši načini priprave izokinolina.