5-Cianoindolfontos szerves vegyület, amelyet széles körben használnak a bioaktív molekulák kutatásában az orvostudomány területén. Az alábbiakban a 5-cianoindol számos szintetikus módszerét mutatjuk be.
A linkje 5-Cianoindol:
1. Bergman reakciómódszer:
A módszer reakciója az, hogy alkinek nyersanyagként aromás gyűrűs vegyületeket állítanak elő dehidrogénezési reakcióval. 5-A cianoindol ily módon szintetizálható. A reakcióhoz felhasznált nyersanyagok a dietil-tereftalát és a 2-fenil-acetilén. A fenti két vegyület ultraibolya fénnyel történő besugárzása után intermedierek keletkeznek, végül ciklizációs reakcióval 5-cianoindol keletkezik. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a reakciókörülmények viszonylag enyhék és a szintézis hatékonysága magas, de a nyersanyagok drágák és a költségek magasak.
A Bergman-reakció lépései:
1. lépés: 5-cianindol és ezüst-trifluor-acetát előállítása:
Laboratóriumi körülmények között a {{0}}cianindolt és az ezüst-trifluor-acetátot összekeverik, általában 0,1 mmol nagyságrendben. Lassan adjon hozzá dimetil-szulfoxid (DMSO) oldatot egy rotációs bepárlóban, keverje össze, és tartsa a melegítést 60 fokon, amíg az összes szubsztrátum fel nem oldódik. Kétszer több ezüst-trifluor-acetátot adtunk hozzá, mint a szubsztráthoz.
2. lépés: Reflux reakció:
A reakcióelegyet 1 órán át melegítjük, majd visszafolyató hűtő alatt forraljuk, hogy a hőmérsékletet stabilan 60 °C-on tartsuk.
3. lépés: Hidrolízis:
A reakció lezajlása után az elegyet szobahőmérsékletre hűtjük, majd lassan megfelelő mennyiségű vizet adunk hozzá a keveréshez, majd a terméket megfelelő oldattal (például acetonnal) extraháljuk. Ebben a folyamatban a 5-cianindolváz kettős kötési jellemzőjének polaritása miatt a termék kinyerése problémásabbá válik.
4. lépés: Koncentrálj:
Az extrahált terméket csökkentett nyomáson bepároljuk, a terméket szűrővel és tiszta vízzel többször mossuk, majd bepároljuk és szárítjuk.
A Bergman-reakció egy fontos intramolekuláris ciklizációs reakció, és reakciómechanizmusának két lehetősége van:
1. mechanizmus: Kiemelkedő hidrogén/oxigén oxidációs reakció:
A Bergman-reakció mechanizmusa egy hidrogén/oxigén oxidációs reakciót foglal magában, és ebben az intramolekuláris módban nehéz szén-szén reakciót létrehozni. Közülük a szén-hidrogén szubtraktív állapota a 5-cianindolban általánosabbá és könnyebbé teszi a ciklizációs reakciók reakcióját. Ebben a reakcióban a mágneses magrezonancia (NMR) információk megerősítették a 5-cianindolban lévő N-ciano-nitrogén oxidatív átalakulását N-szubvalens nitrogénatommá (oN≡C). A keletkező nitrogén-oxidok (oN≡C) más homogén és heterogén reagensekkel redukálhatók a megfelelő karbonsavakká és aminokká. Ebben a folyamatban a heterogén kémiai katalizátor (Sav/bázis) is fontos szerepet játszik.
2. mechanizmus: Kiemelkedő hidrogén/nitrogén oxidációs reakció:
A Bergman-reakció a hidrogén/nitrogén oxidációs reakcióval is magyarázható. Ebben a reakcióban a 5-cianindolban lévő szén-hidrogén redukált állapota is jól reagál. Az N-ciano-nitrogén oxidálhatja a szomszédos szén-hidrogén kötéseket. Ezeket az oxidált intermediereket más reakciók (például hidrogénoxidáció, nitrálás stb.) fejlesztik. A Mo(CO)6 reakciója Cp2Fe-n és a keletkező nitrogén-oxid intermedierek szintén erősebb redukálószert eredményezhetnek. A megfelelő elektronátviteli reakciók fontos szerepet játszhatnak.
2. Suzuki kapcsolási reakciómódszer:
A Suzuki kapcsolási reakció módszere egy széles körben alkalmazott fontos reakció, amely felhasználható aromás gyűrűs vegyületek vázának megalkotására. 5-A cianoindol is szintetizálható ezzel a reakcióval. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a nyersanyagok viszonylag olcsók és a reakciókörülmények könnyen szabályozhatók, de szerves oldószer szükséges.
(1) Először is elő kell készíteni az anyagokat, beleértve a 5-bróm-indolt, 5-ciano-1, 3-dimetil-pirimidint-2, 4-diont, Palládium-acetát (Pd(OAc)2), foszfin ligandumok (például foszfin vagy foszfit), lúgok (például nátrium-benzoát vagy nátrium-karbonát), szerves oldószerek (például dimetil-szulfoxid-klorid, acetonitril vagy diklór-metán) és víz.
(2) Oldja fel a 5-bróm-indolt, a 5-ciano-1, a 3-dimetilpirimidint-2, a 4-diont és a foszfin ligandumokat szerves oldószerben, pl. dimetil-szulfoxid-kloridot, acetonitrilt vagy diklór-metánt, és kriogén körülmények között lúgot adunk hozzá. Például oldjuk fel a 5-bróm-indolt (0,5 mmol), a {{10}}ciano-1,3-dimetilpirimidint-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), foszfin ligandumok (például TRIPHOS, {{20}},9 mol százalék) és nátrium-karbonát (2,0 ekv.) CH3CN-ben, teljesen feloldódásig keverve , majd hozzáadunk nátrium-karbonátot (2,0 ekv) -78 fokon.
(3) Adjunk palládium-acetátot (Pd(OAc)2) a reakciórendszerhez, és keverjük össze. Adjon hozzá például palládium-acetátot (1.0 mol%) a fenti keverékhez, és keverje össze a reakcióelegyet -78 fokon.
(4) A reakcióelegyet szobahőmérsékletre vagy 70 fokra melegítjük hőmérséklet-szabályozó alatt, és 1-2 órán keresztül reagáltatjuk. A reakció befejeződése után a reakcióelegyet szűrjük, elválasztjuk és vízzel és szerves oldószerrel extraháljuk.
(5) Oszlopkromatográfiával vagy más elválasztási technikával extrahálja és tisztítsa meg a célterméket 5-cianoindol szervetlen sókból és egyéb szennyeződésekből. Például szilikagél oszlopkromatográfiával a célterméket extraháljuk az oszlopkromatográfiás szennyeződésekből, és jellemezzük NMR-rel.
Összefoglalva, a 5-cianoindol Suzuki kapcsolási reakcióval történő szintézisének lépései nagyon egyszerűek, de figyelmet kell fordítani a reakciókörülmények és anyagok kiválasztására.
3. Friedel-Crafts reakciómódszer:
A Friedel-Crafts reakció (Fujiwara-Moritani reakció) szerves szintézis módszer aromás vegyületek szintézisére iminek és aril-szulfidok cserereakcióján keresztül. Ez egy ciklizációs reakció, amely egy imidazol- vagy pirrolgyűrűt kapcsol össze egy aldehid- vagy ketongyűrűvel, így heterociklust tartalmazó aromás amint hoz létre. 5-A cianoindol egy nitrogén-heterociklusos amidvegyület, amely Friedel-Crafts reakcióval szintetizálható. Ennek a módszernek az az előnye, hogy a nyersanyagok kémiai tulajdonságai viszonylag stabilak, és a kapott termék szerkezete viszonylag stabil. Az üzemeltetés során azonban ügyelni kell a reakciókörülmények megválasztására.
A Friedel-Crafts reakciómódszer részletes lépései a következők:
(1.) Reagens előkészítése: Tiszta és száraz háromnyakú lombikba adjunk 5-cianoindolt és formaldehidet tartalmazó szerves oldószert. Ahol a szerves oldószer lehet vízmentes szerves oldószer, például nitril, éter, észter stb., de ügyelni kell az oldószer polaritásának és a reagensek kompatibilitásának megválasztására.
(2.) Melegítési reakció: Tegye a háromnyakú palackot forró olajfürdőbe, először melegítse fel alacsony hőmérsékleten a reaktáns keveréket, majd fokozatosan melegítse fel reakcióhőmérsékletre. A reakcióidő általában 15-60 perc. Az optimális reakcióhőmérséklet ehhez a reakcióhoz általában 100-140 fok között van, amely a különböző reagensekhez állítható.
(3.) A reakciótermékek szétválasztása: A reakció lezajlása után a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük, nagy mennyiségű vizet és szerves festéket adunk hozzá, majd savval vagy sósav vizes oldattal semlegesre állítjuk a pH-t. A szerves fázist és a vizes fázist elválasztjuk, a szerves fázist vízmentes nátrium-szulfáton szárítjuk, majd szárazra pároljuk. A terméket oszlopkromatográfiával és hasonlókkal elválaszthatjuk és tisztíthatjuk.
Összefoglalva, a Friedel-Crafts reakció egy fontos szintetikus módszer, amely alkalmas aromás aminok heterociklusos vegyületekből történő szintézisére. A nitrogén-heterociklusos amidokat tartalmazó vegyületek, például a 5-cianoindol esetében ez a reakció erősen alkalmazható, és ciklizációs szintézist valósíthat meg, aminek bizonyos alkalmazási értéke van az ezen a területen végzett kutatások számára.
4. Linearizációs reakció módszer:
A linearizációs reakciómódszer a nukleinsavmolekulák linearizált DNS-vé vagy RNS-vé való átalakításának módszere, amelyben a 5-cianoindol általánosan használt reakcióreagens. A reakcióban felhasznált nyersanyagok a benzil-alkohol és a nátrium-ciano-hidroxid, a 5-cianoindolt pedig ciklizációs reakcióval tovább szintetizálják. A módszer előnye, hogy a nyersanyagok könnyen beszerezhetők és alacsonyak a költségek, valamint alkalmas különböző nukleinsavelemzési és kutatási területekre. Mindazonáltal a felhasználási folyamat során fokozott figyelmet kell fordítani a ciklizációs körülményekre, hogy megtudjuk, keletkezhetnek-e ciklikus termékek.
A 5-cianoindol linearizációs reakciója és részletes lépései.
(1) Adja hozzá a cél DNS-t vagy RNS-t a 5-cianoindolt tartalmazó pufferhez, általában 8,5 pH-jú Tris pufferrel. 5-A cianoindol egy erős fotokémiai térhálósító reagens, amely NC kötéssel komplexet képezhet nukleinsavbázisokkal, ami keresztkötéseket eredményez a nukleinsavszálak között.
(2) Tegye ki a reakcióelegyet 365 nm-es ultraibolya fény hatásának, és ultraibolya fény hatására a 5-cianoindol kovalens kötést képez a DNS-ben vagy RNS-ben lévő bázissal, ezáltal linearizálódik.
(3) Adjon hozzá géltöltő puffert, töltse fel a reakcióterméket, és futtassa be az agarózgélbe az elektroforézises elválasztáshoz. Mivel a linearizált DNS vagy RNS egyetlen sávot hoz létre a gélben, lehetséges a DNS vagy RNS lineáris fragmenseinek elválasztása elektroforetikus elválasztással.
Általánosságban elmondható, hogy a fenti módszerek mindegyike a 5-cianoindol szintetizálására szolgál, és megvannak a maguk előnyei és hátrányai. A gyakorlati alkalmazás során szükséges a legmegfelelőbb módszer kiválasztása a ténylegesen szükséges terméknek megfelelően.