isochinolineis een organische verbinding die twee spiro-ringstructuren bevat, waarvan er één een benzeenring is en de andere een waterstofstikstofverbinding. Isochinoline heeft unieke chemische eigenschappen en een breed scala aan toepassingen. Het speelt een belangrijke rol bij de synthese van geneesmiddelen, de synthese van natuurlijke producten en organische synthese. Ook op het gebied van organische synthese spelen verbindingen een belangrijke rol. Vanwege de unieke structuur van isochinolines worden ze in de organische chemie vaak gebruikt als ferroverbindingen (ferroverbindingen zijn organische verbindingen die de vorming van CC-bindingen vergemakkelijken). Isochinolineverbindingen kunnen worden gesynthetiseerd met verschillende effectieve methoden, zoals het gebruik van aromatische nucleofiele reacties en reductiereacties onder kinetische en thermodynamische omstandigheden.
Isochinoline is een belangrijke organische verbinding met brede toepassings- en onderzoekswaarde. De Gattermann-Skita-synthesemethode is een van de effectieve methoden voor het bereiden van isochinoline. Dit artikel zal de stappen en het mechanisme in detail introduceren.
1. Gattermann-Skita-synthese
Synthese principe:
Bij de Gattermann-Skita-synthese worden aromatische aldehyden gecondenseerd met ammoniak of aminen onder de katalyse van koper of koperzouten om Schiffse basen te vormen. Vervolgens wordt deze Schiffse base aan het substraat toegevoegd onder de katalyse van Lewis-zuur om N-heterocyclisch interpolair lichaam te genereren. In aanwezigheid van water krijgt het interpolaire lichaam waterschuiving en produceert het de gewenste isochinoline.
Specifieke stappen:
Synthese van cycloheptenon:
Cycloheptenon kan op verschillende manieren worden gesynthetiseerd, waarbij de meest gebruikte methode de synthesemethode van Kettlewell en Robinson is. De specifieke stappen zijn als volgt:
Stap 1: Meng 3-fenylaceton en natriumisopropyloxide (IBX) en laat onder milde omstandigheden reageren om 3-fenyl-5-isopropyl-cyclohepteen-2-een te verkrijgen.
Stap 2: benzeen in de reactieoplossing wordt verwijderd om het doelproduct cycloheptyl te verkrijgen
De Gattermann-Skita-synthese is een andere traditionele methode voor de bereiding van isochinoline. Deze methode vereist aromatische aldehyden en ammoniakbronnen (zoals ammoniak of aminen) als uitgangsmaterialen en heeft een goede selectiviteit en effectiviteit.
2. Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie:
Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie verwijst naar de directe functionaliseringsreactie op de koolstof-waterstofbinding van organische moleculen. In deze reactie wordt Pd-katalysator als katalysator in de reactie geïntroduceerd en wordt de CH-binding in het molecuul geactiveerd via een oxidatief additiemechanisme, waardoor de combinatie van de geactiveerde CH-binding en de functionele groep wordt gerealiseerd, waardoor de functionele groep op het koolstofatoom. aansluiten. Deze technologie vereist geen gebruik van activatoren, kan direct in de lucht worden uitgevoerd en heeft een hoge selectiviteit, wat een groene en milieuvriendelijke reactietechnologie is. Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatietechnologie heeft brede toepassingsmogelijkheden en heeft belangrijke vooruitgang geboekt op het gebied van farmaceutica, pesticiden, materiaalkunde en organische synthese.
De synthesemethode van Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie kan worden onderverdeeld in de volgende stappen:
De eerste stap: de keuze van de Pd-katalysator:
Bij Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie is het erg belangrijk om een geschikte Pd-katalysator te kiezen. Gebruikelijke Pd-katalysatoren zijn PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3, enz. PPh3PdCl2 wordt vaak gebruikt in functionalisatiereacties, terwijl Pd(OAc)2 wordt gebruikt in oxidatiereacties en complexe vrije-radicaalreacties.
De tweede stap: de keuze van de reactanten:
Bij Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie is het ook erg belangrijk om de juiste reactant te kiezen. Isochinoline is een molecuul dat een aromatische ring en een aromatisch stikstofheteroatoom bevat. Er zijn NH- en CH-bindingen in de moleculaire structuur, die kunnen worden geactiveerd om de functionalisering van CH-bindingen te realiseren.
De derde stap: controle van de reactieomstandigheden:
De reactieomstandigheden van Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie kunnen worden geregeld door de keuze van katalysator, reactietemperatuur en reactietijd. Onder hen is de reactietemperatuur een belangrijke factor die de reactiesnelheid beïnvloedt. Gewoonlijk wordt tijdens de synthese van isochinoline de reactietemperatuur geregeld tussen 100-180 graden. De reactietijd is meestal enkele uren.
Stap 4: hulpagent toevoegen:
Bij Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie is hulpstof ook een belangrijke factor. Het hulpmiddel kan de uitwisseling tussen de geactiveerde CH-binding en de functionele groep in de reactie bevorderen en de verbinding van de functionele groep realiseren. Gebruikelijke hulpstoffen zijn onder meer palladiumbronnen, basen, liganden, enz. Hünig's Base, K3PO4, enz. Kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt als basishulpmiddel om aan de reactie deel te nemen.
Stap 5: Het mechanisme van de reactie:
Bij Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie omvat het reactiemechanisme activering van CH-binding, functionele groephechting en katalytische cyclus, enz. Pd-katalysator wordt opgelost in het reactiesysteem en introduceert een oxidatief additiemechanisme om de CH-binding te activeren. De selectiviteit tijdens de reactie hangt voornamelijk af van de katalytische cyclus die wordt gevormd door de combinatie van Pd-katalysator, hulpstof en reactanten. Als geschikte reactieomstandigheden en katalysatoren worden gekozen, kan de synthese van isochinoline met hoge efficiëntie, hoge selectiviteit en hoge opbrengst worden bereikt.
Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie is een nieuwere methode voor de synthese van isochinoline, die een nieuwe Pd-katalysator gebruikt om CH-functionalisatiereacties efficiënt uit te voeren. Het heeft de voordelen van een eenvoudige bediening, milde reactieomstandigheden en een hoog rendement. De synthese van isochinoline met hoge opbrengst, hoge selectiviteit en hoge efficiëntie kan worden bereikt door geschikte Pd-katalysatoren, reactanten en reactieomstandigheden te selecteren. Deze methode kan worden gebruikt om de chemische activiteit van sommige gefunctionaliseerde sites in isochinoline te verbeteren en heeft brede toepassingsmogelijkheden.
Het concrete reactiemechanisme is als volgt:
Onder invloed van een katalysator kan de Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatiemethode worden gebruikt om de aromatische CH-binding te activeren en een Pd-C-binding te vormen. Door specifieke reactieomstandigheden kan de Pd-C-binding verder reageren met nucliden zoals stikstof en zuurstof en uiteindelijk een nieuwe chemische structuur vormen.
Kortom, de bereidingsmethoden van isochinoline zijn zeer rijk, waaronder Pictet-Spengler-synthese, Bischler-Napieralski-synthese, Gattermann-Skita-synthese, Pd-gekatalyseerde CH-functionalisatie en andere chemische methoden. Deze methoden hebben hun eigen kenmerken en de overeenkomstige methode kan worden geselecteerd op basis van de werkelijke behoeften. Tegelijkertijd wordt aangenomen dat met de voortdurende ontwikkeling van de chemische technologie in de toekomst efficiëntere en milieuvriendelijkere bereidingsmethoden van isochinoline zullen verschijnen.