5-Cijanoindolje važan organski spoj koji se široko koristi u istraživanju bioaktivnih molekula u području medicine. U nastavku ćemo predstaviti nekoliko sintetskih metoda 5-cijanoindola.
Poveznica od 5-Cijanoindol:
1. Metoda Bergmanove reakcije:
Reakcija metode je korištenje alkina kao sirovina za stvaranje spojeva aromatskog prstena reakcijom dehidrogenacije. 5-Cijanoindol se može sintetizirati na ovaj način. Sirovine koje se koriste u reakciji su dietil tereftalat i 2-fenilacetilen. Nakon što su gornja dva spoja ozračena ultraljubičastim svjetlom, formiraju se međuprodukti i konačno 5-Cijanoindol se stvara reakcijom ciklizacije. Prednost ove metode je što su uvjeti reakcije relativno blagi i učinkovitost sinteze je visoka, ali su sirovine skupe i cijena visoka.
Koraci Bergmanove reakcije:
Korak 1: Priprema 5-cijanidola i srebrovog trifluoroacetata:
U laboratorijskim uvjetima, {{0}}cijanindol i srebrov trifluoroacetat se miješaju, obično reda veličine 0,1 mmol. Polako dodajte otopinu dimetil sulfoksida (DMSO) u rotacijski isparivač i miješajte da se izmiješa, zagrijavajte do 60 stupnjeva dok se svi supstrati ne otope. Dodano je dva puta više srebrnog trifluoroacetata nego supstrata.
Korak 2: Reakcija refluksa:
Reakcijska smjesa je zagrijavana 1 sat i refluksirana da se temperatura održi stabilnom na 60 stupnjeva.
Korak 3: Hidroliza:
Nakon reakcije, miješana otopina je ohlađena na sobnu temperaturu, te je polagano dodana odgovarajuća količina vode za miješanje, a produkt je ekstrahiran odgovarajućom otopinom (kao što je aceton). U ovom procesu, zbog polariteta karakteristike dvostruke veze u kosturu 5-cijanindola, ekstrakcija produkta postaje problematičnija.
Korak 4: Koncentrirajte se:
Ukoncentrirajte ekstrahirani produkt pod sniženim tlakom, produkt više puta isperite filtrom i čistom vodom, isparite i osušite.
Bergmanova reakcija je važna reakcija intramolekularne ciklizacije, a njen reakcijski mehanizam ima sljedeće dvije mogućnosti:
Mehanizam 1: Izražena reakcija oksidacije vodika/kisika:
Mehanizam Bergmanove reakcije uključuje reakciju oksidacije vodik/kisik i teško je uspostaviti reakciju ugljik-ugljik u ovom intramolekularnom načinu. Među njima, subtraktivno stanje ugljik-vodik u 5-cijanindolu čini ga općenitijim i lakšim za reakciju u reakcijama ciklizacije. U ovoj reakciji, podaci nuklearne magnetske rezonancije (NMR) potvrdili su oksidativnu konverziju N-cijanodušika u 5-cijanindolu u N-subvalentni atom dušika (oN≡C). Stvoreni dušikovi oksidi (oN≡C) mogu se reducirati u odgovarajuće karboksilne kiseline i amine drugim homogenim i heterogenim reagensima. U ovom procesu, heterogeni kemijski katalizator (kiselina/baza) također igra važnu ulogu.
Mehanizam 2: Izražena reakcija oksidacije vodika/dušika:
Bergmanova reakcija također se može objasniti reakcijom oksidacije vodik/dušik. U ovoj reakciji reducirano stanje ugljik-vodik u 5-cijanindolu također dobro reagira. N-cijano dušik može oksidirati susjedne veze ugljik-vodik. Ovi oksidirani međuproizvodi nastaju drugim reakcijama (kao što je oksidacija vodika, nitracija itd.). Reakcija Mo(CO)6 na Cp2Fe i proizvedeni međuprodukti dušikovog oksida također mogu dati jače redukcijsko sredstvo. Odgovarajuće reakcije prijenosa elektrona mogu igrati važnu ulogu.
2. Suzukijeva metoda reakcije spajanja:
Suzukijeva metoda reakcije spajanja široko je korištena važna reakcija koja se može koristiti za konstruiranje kostura spojeva aromatskog prstena. 5-Cijanoindol se također može sintetizirati ovom reakcijom. Prednost ove metode je u tome što su sirovine relativno jeftine i uvjete reakcije je lako kontrolirati, ali je potrebno organsko otapalo.
(1) Prvo je potrebno pripremiti materijale, uključujući 5-bromindol, 5-cijano-1,3-dimetilpirimidin-2,4-dion, Paladijev acetat (Pd(OAc)2), fosfinski ligandi (kao što je fosfin ili fosfit), lužine (kao što je natrijev benzoat ili natrijev karbonat), organska otapala (kao što je dimetil sulfoksid klorid, acetonitril ili diklorometan) i voda.
(2) Otopiti 5-bromindol, 5-cijano-1, 3-dimetilpirimidin-2,4-dion i fosfinske ligande u organskom otapalu kao što je dimetil sulfoksid klorid, acetonitril ili diklorometan, i dodati alkalije pod kriogenim uvjetima. Na primjer, otopite 5-bromindol (0.5 mmol), {{10}}cijano-1,3-dimetilpirimidin-2,{ {14}}dion (0.6 mmol), fosfinski ligandi (kao što je TRIPHOS, {{20}}.9 mol posto) i natrijev karbonat (2.0eq) u CH3CN, miješani dok se potpuno ne otopi , zatim dodan natrijev karbonat (2,0 eq) na -78 stupnja.
(3) Dodajte paladij acetat (Pd(OAc)2) u reakcijski sustav i promiješajte da se izmiješa. Na primjer, dodajte paladij acetat (1.0 mol posto) u gornju smjesu i miješajte reakciju na -78 stupnjeva.
(4) Reakcijska smjesa će se zagrijati na sobnu temperaturu ili 70 stupnjeva pod regulatorom temperature i reagirati 1-2 sati. Nakon što je reakcija završena, reakcijska smjesa je filtrirana, a reakcijska smjesa je odvojena i ekstrahirana s vodom i organskim otapalom.
(5) Ekstrahirajte i pročistite ciljni proizvod 5-cijanoindol od anorganskih soli i drugih nečistoća kromatografijom na stupcu ili drugim tehnikama odvajanja. Na primjer, upotrebom kromatografije na stupcu silika gela, ciljni produkt se ekstrahira iz nečistoća u kromatografiji na stupcu i karakterizira sredstvima kao što je NMR.
Zaključno, koraci za sintezu 5-cijanoindola Suzukijevom reakcijom spajanja vrlo su jednostavni, ali pozornost treba obratiti na odabir reakcijskih uvjeta i materijala.
3. Metoda Friedel-Craftsove reakcije:
Friedel-Craftsova reakcija (Fujiwara-Moritani reakcija) metoda je organske sinteze za sintezu aromata reakcijom izmjene imina i aril sulfida. To je reakcija ciklizacije koja povezuje imidazolni ili pirolni prsten s aldehidnim ili ketonskim prstenom kako bi se stvorio aromatski amin koji sadrži heterocikl. 5-Cijanoindol je amidni spoj s heterociklom dušika, koji se može sintetizirati Friedel-Craftsovom reakcijom. Prednost ove metode je što su kemijska svojstva sirovina relativno stabilna, a struktura dobivenog proizvoda relativno stabilna. Međutim, potrebno je obratiti pozornost na odabir uvjeta reakcije tijekom rada.
Detaljni koraci metode Friedel-Craftsove reakcije su sljedeći:
(1.) Priprema reaktanta: Dodajte 5-cijanoindol i organsko otapalo koje sadrži formaldehid u čistu i suhu tikvicu s tri grla. Pri čemu organsko otapalo može biti bezvodno organsko otapalo kao što su nitrili, eteri, esteri itd., ali treba paziti na odabir polariteta otapala i kompatibilnosti reaktanata.
(2.) Reakcija zagrijavanja: Stavite bocu s tri grla u vruću uljnu kupelj, prvo zagrijte smjesu reaktanata na niskoj temperaturi, a zatim je postupno zagrijavajte do temperature reakcije. Vrijeme reakcije općenito je 15-60 minuta. Optimalna reakcijska temperatura za ovu reakciju općenito je između 100-140 stupnjeva, što se može prilagoditi za različite reaktante.
(3.) Odvajanje produkata reakcije: Nakon što je reakcija završena, ohladite reakcijsku smjesu na sobnu temperaturu, dodajte veliku količinu vode i organske boje, a zatim podesite pH na neutralan kiselinom ili vodenom otopinom klorovodične kiseline. Organska faza i vodena faza su odvojene, a organska faza je osušena iznad bezvodnog natrijevog sulfata i zatim koncentrirana do suhog. Produkt se može odvojiti i pročistiti kromatografijom na koloni i slično.
Ukratko, Friedel-Craftsova reakcija je važna sintetska metoda, koja je prikladna za sintezu aromatskih amina iz heterocikličkih spojeva. Za spojeve s dušikovim heterocikličkim amidima kao što je 5-cijanoindol, ova reakcija ima snažnu primjenjivost i može ostvariti ciklizacijsku sintezu, koja ima određenu primjenu za istraživanja u ovom području.
4. Metoda reakcije linearizacije:
Metoda linearizacijske reakcije je metoda za pretvaranje molekula nukleinske kiseline u lineariziranu DNA ili RNA, u kojoj je 5-cijanoindol uobičajeno korišten reakcijski reagens. Sirovine koje se koriste u reakciji su benzil alkohol i natrijev cijanohidroksid, a 5-cijanoindol se dalje sintetizira reakcijom ciklizacije. Prednost ove metode je u tome što je sirovine lako nabaviti, cijena je niska, a pogodna je za različite analize nukleinskih kiselina i istraživačka polja. Međutim, potrebno je obratiti veliku pozornost na uvjete ciklizacije tijekom procesa upotrebe kako bi se vidjelo mogu li se stvoriti ciklički proizvodi.
Metoda reakcije linearizacije 5-cijanoindola i njezini detaljni koraci.
(1) Dodajte ciljnu DNA ili RNA u pufer koji sadrži 5-cijanoindol, obično koristeći Tris pufer s pH 8,5. 5-Cijanoindol je snažan fotokemijski reagens za umrežavanje, koji može formirati kompleks s NC vezanjem s bazama nukleinskih kiselina, što rezultira umrežavanjem između lanaca nukleinskih kiselina.
(2) Izložite reakcijsku smjesu ultraljubičastom svjetlu od 365 nm i djelovanjem ultraljubičastog svjetla, 5-cijanoindol formira kovalentnu vezu s bazom u DNK ili RNK, čime se postiže linearizacija.
(3) Dodajte pufer za punjenje gela, napunite proizvod reakcije i stavite ga u agarozni gel za odvajanje elektroforezom. Budući da linearizirana DNA ili RNA stvara jednu traku u gelu, moguće je odvojiti linearne fragmente DNA ili RNA elektroforetskim odvajanjem.
Općenito, sve gore navedene metode koriste se za sintezu 5-cijanoindola i imaju svoje prednosti i nedostatke. U praktičnoj primjeni potrebno je odabrati najprikladniju metodu prema stvarno potrebnom proizvodu.