5-Cianoindolje pomembna organska spojina, ki se pogosto uporablja pri raziskavah bioaktivnih molekul na področju medicine. Spodaj bomo predstavili več sintetičnih metod 5-cianoindola.
Povezava do 5-cianoindol:
1. Metoda Bergmanove reakcije:
Reakcija metode je uporaba alkinov kot surovin za ustvarjanje aromatskih obročnih spojin z reakcijo dehidrogeniranja. 5-Cianoindol je mogoče sintetizirati na ta način. Surovini, uporabljeni v reakciji, sta dietil tereftalat in 2-fenilacetilen. Po obsevanju zgornjih dveh spojin z ultravijolično svetlobo nastanejo intermediati in končno s ciklizacijsko reakcijo nastane 5-cianoindol. Prednost te metode je, da so reakcijski pogoji razmeroma blagi in je učinkovitost sinteze visoka, vendar so surovine drage in stroški visoki.
Koraki Bergmanove reakcije:
1. korak: Priprava 5-cianindola in srebrovega trifluoroacetata:
V laboratorijskih pogojih sta {{0}}cianindol in srebrov trifluoroacetat pomešana, običajno reda velikosti 0,1 mmol. Počasi dodajte raztopino dimetil sulfoksida (DMSO) v rotacijski uparjalnik in mešajte, da se premeša, segrevajte na 60 stopinj, dokler se vsi substrati ne raztopijo. Dodali smo dvakrat več srebrovega trifluoroacetata kot substrata.
2. korak: Reakcija refluksa:
Reakcijsko zmes smo segrevali 1 uro in refluktirali, da je temperatura ostala stabilna pri 60 stopinjah.
Korak 3: Hidroliza:
Po reakciji smo mešano raztopino ohladili na sobno temperaturo in počasi dodali ustrezno količino vode za mešanje ter produkt ekstrahirali z ustrezno raztopino (kot je aceton). V tem procesu zaradi polarnosti značilnosti dvojne vezi v skeletu 5-cianindola ekstrakcija produkta postane bolj težavna.
4. korak: Koncentrirajte se:
Ekstrahirani produkt koncentriramo pod znižanim tlakom, produkt večkrat speremo s filtrom in čisto vodo ter odparimo in posušimo.
Bergmanova reakcija je pomembna intramolekularna reakcija ciklizacije, njen reakcijski mehanizem pa ima naslednji dve možnosti:
Mehanizem 1: Izrazita reakcija oksidacije vodika/kisika:
Mehanizem Bergmanove reakcije vključuje reakcijo oksidacije vodik/kisik in težko je vzpostaviti reakcijo ogljik-ogljik v tem intramolekularnem načinu. Med njimi je subtraktivno stanje ogljik-vodik v 5-cianindolu bolj splošno in enostavno za reakcije ciklizacije. Pri tej reakciji so informacije o jedrski magnetni resonanci (NMR) potrdile oksidativno pretvorbo N-cianodušika v 5-cianindolu v N-subvalentni atom dušika (oN≡C). Nastale dušikove okside (oN≡C) je mogoče reducirati v ustrezne karboksilne kisline in amine z drugimi homogenimi in heterogenimi reagenti. V tem procesu igra pomembno vlogo tudi heterogeni kemični katalizator (kislina/baza).
Mehanizem 2: izrazita reakcija oksidacije vodika/dušika:
Bergmanovo reakcijo je mogoče razložiti tudi z reakcijo oksidacije vodik/dušik. Pri tej reakciji dobro reagira tudi reducirano stanje ogljik-vodik v 5-cianindolu. N-ciano dušik lahko oksidira sosednje vezi ogljik-vodik. Ti oksidirani intermediati se razvijejo z drugimi reakcijami (kot so oksidacija vodika, nitriranje itd.). Reakcija Mo(CO)6 na Cp2Fe in proizvedeni intermediati dušikovega oksida lahko zagotovijo tudi močnejše redukcijsko sredstvo. Ustrezne reakcije prenosa elektronov lahko igrajo pomembno vlogo.
2. Metoda reakcije spajanja Suzuki:
Suzukijeva metoda pripajanja je zelo razširjena pomembna reakcija, ki jo je mogoče uporabiti za konstrukcijo okostja spojin aromatskih obročev. 5-Cianoindol se lahko sintetizira tudi s to reakcijo. Prednost te metode je, da so surovine relativno poceni in da je reakcijske pogoje enostavno nadzorovati, vendar je potrebno organsko topilo.
(1) Najprej je treba pripraviti materiale, vključno z 5-bromoindolom, 5-ciano-1,3-dimetilpirimidinom-2,4-dionom, Paladijev acetat (Pd(OAc)2), fosfinski ligandi (kot je fosfin ali fosfit), alkalije (kot je natrijev benzoat ali natrijev karbonat), organska topila (kot je dimetil sulfoksid klorid, acetonitril ali diklorometan) in voda.
(2) Raztopite 5-bromoindol, 5-ciano-1, 3-dimetilpirimidin-2,4-dion in fosfinske ligande v organskem topilu, kot je npr. dimetil sulfoksid klorid, acetonitril ali diklorometan, in dodajte alkalije v kriogenih pogojih. Na primer, raztopite 5-bromoindol (0,5 mmol), {{10}}ciano-1,3-dimetilpirimidin-2,{ {14}}dion (0.6 mmol), fosfinski ligandi (kot je TRIPHOS, {{20}}.9 mol odstotkov) in natrijev karbonat (2.0eq) v CH3CN, mešanje, dokler se popolnoma ne raztopi , nato dodan natrijev karbonat (2,0 eq) pri -78 stopinji .
(3) Dodajte paladijev acetat (Pd(OAc)2) v reakcijski sistem in premešajte, da se premeša. Na primer, dodajte paladijev acetat (1.0 mol odstotkov) v zgornjo mešanico in mešajte reakcijo pri -78 stopinjah.
(4) Reakcijska zmes se segreje na sobno temperaturo ali 70 stopinj pod regulatorjem temperature in reagira 1-2 ur. Po končani reakciji reakcijsko zmes filtriramo, reakcijsko zmes ločimo in ekstrahiramo z vodo in organskim topilom.
(5) Ekstrahirajte in očistite ciljni produkt 5-cianoindol iz anorganskih soli in drugih nečistoč s kolonsko kromatografijo ali drugimi tehnikami ločevanja. Na primer, z uporabo kolonske kromatografije na silikagelu se ciljni produkt ekstrahira iz nečistoč v kolonski kromatografiji in karakterizira s sredstvi, kot je NMR.
Skratka, koraki za sintezo 5-cianoindola z reakcijo pripajanja Suzuki so zelo preprosti, vendar je treba pozornost nameniti izbiri reakcijskih pogojev in materialov.
3. Friedel-Craftsova reakcijska metoda:
Friedel-Craftsova reakcija (Fujiwara-Moritani reakcija) je metoda organske sinteze za sintezo aromatov z reakcijo izmenjave iminov in aril sulfidov. To je reakcija ciklizacije, ki poveže imidazolni ali pirolni obroč z aldehidnim ali ketonskim obročem, da nastane aromatski amin, ki vsebuje heterocikel. 5-Cianoindol je amidna spojina z dušikovim heterociklom, ki se lahko sintetizira s Friedel-Craftsovo reakcijo. Prednost te metode je, da so kemijske lastnosti surovin relativno stabilne, struktura dobljenega produkta pa relativno stabilna. Vendar je treba med delovanjem paziti na izbiro reakcijskih pogojev.
Podrobni koraki Friedel-Craftsove reakcijske metode so naslednji:
(1.) Priprava reaktanta: dodajte 5-cianoindol in organsko topilo, ki vsebuje formaldehid, v čisto in suho bučko s tremi grli. Pri čemer so lahko organska topila brezvodna organska topila, kot so nitrili, etri, estri itd., vendar je treba paziti na izbiro polarnosti topila in združljivosti reaktantov.
(2.) Reakcija segrevanja: Steklenico s tremi grli postavite v vročo oljno kopel, najprej segrejte mešanico reaktantov z nizko temperaturo in jo nato postopoma segrevajte na reakcijsko temperaturo. Reakcijski čas je običajno 15-60 minut. Optimalna reakcijska temperatura za to reakcijo je na splošno med 100-140 stopinjami, ki jo je mogoče prilagoditi za različne reaktante.
(3.) Ločevanje reakcijskih produktov: Po končani reakciji ohladite reakcijsko zmes na sobno temperaturo, dodajte veliko količino vode in organske barve ter nato nastavite pH na nevtralen s kislino ali vodno raztopino klorovodikove kisline. Organsko fazo in vodno fazo smo ločili in organsko fazo posušili nad brezvodnim natrijevim sulfatom in nato koncentrirali do suhega. Produkt lahko ločimo in očistimo s kolonsko kromatografijo ipd.
Če povzamemo, je Friedel-Craftsova reakcija pomembna sintetična metoda, ki je primerna za sintezo aromatskih aminov iz heterocikličnih spojin. Za spojine z dušikovimi heterocikličnimi amidi, kot je 5-cianoindol, je ta reakcija močno uporabna in lahko izvede ciklizacijsko sintezo, ki ima določeno uporabno vrednost za raziskave na tem področju.
4. Metoda reakcije linearizacije:
Metoda linearizacijske reakcije je metoda za pretvorbo molekul nukleinske kisline v linearizirano DNK ali RNK, pri kateri je 5-cianoindol pogosto uporabljen reakcijski reagent. Surovini, uporabljeni v reakciji, sta benzilalkohol in natrijev cianohidroksid, 5-cianoindol pa se nadalje sintetizira z reakcijo ciklizacije. Prednost te metode je, da je surovine enostavno pridobiti in so stroški nizki ter je primerna za različne analize nukleinskih kislin in raziskovalna področja. Vendar pa je treba biti med postopkom uporabe zelo pozoren na pogoje ciklizacije, da ugotovimo, ali je mogoče ustvariti ciklične izdelke.
Metoda linearizacijske reakcije 5-cianoindola in njeni podrobni koraki.
(1) Dodajte ciljno DNK ali RNK v pufer, ki vsebuje 5-cianoindol, običajno z uporabo Tris pufra s pH 8,5. 5-Cianoindol je močan fotokemični navzkrižni reagent, ki lahko tvori kompleks z NC vezavo na baze nukleinske kisline, kar povzroči navzkrižno povezovanje med verigami nukleinske kisline.
(2) Reakcijsko zmes izpostavite ultravijolični svetlobi 365 nm in z delovanjem ultravijolične svetlobe 5-Cianoindol tvori kovalentno povezavo z bazo v DNK ali RNK in tako doseže linearizacijo.
(3) Dodajte pufer za nalaganje gela, napolnite reakcijski produkt in ga prenesite v agarozni gel za ločevanje z elektroforezo. Ker linearizirana DNK ali RNK proizvede en sam pas v gelu, je možno ločiti linearne fragmente DNK ali RNK z elektroforetično ločitvijo.
Na splošno se vse zgornje metode uporabljajo za sintezo 5-cianoindola in imajo svoje prednosti in slabosti. V praktični uporabi je treba izbrati najprimernejšo metodo glede na dejansko zahtevani izdelek.