5-Cyanoindoolis een belangrijke organische verbinding die veel wordt gebruikt in het onderzoek naar bioactieve moleculen op het gebied van geneeskunde. Hieronder introduceren we verschillende synthetische methoden van 5-cyaanindool.
De koppeling van 5-Cyanoindool:
1. Bergman-reactiemethode:
De reactie van de methode is om alkynen als grondstoffen te gebruiken om aromatische ringverbindingen te genereren door middel van dehydrogeneringsreactie. 5-Cyanoindool kan op deze manier worden gesynthetiseerd. De grondstoffen die bij de reactie worden gebruikt, zijn diethyltereftalaat en 2-fenylacetyleen. Nadat de bovenstaande twee verbindingen zijn bestraald met ultraviolet licht, worden tussenproducten gevormd en wordt uiteindelijk 5-cyaanindool gegenereerd via een cyclisatiereactie. Het voordeel van deze methode is dat de reactieomstandigheden relatief mild zijn en de synthese-efficiëntie hoog is, maar dat de grondstoffen duur zijn en de kosten hoog.
De stappen van de Bergman-reactie:
Stap 1: Bereiding van 5-cyaanindool en zilvertrifluoracetaat:
Onder laboratoriumomstandigheden worden {{0}}cyaanindool en zilvertrifluoracetaat gemengd, gewoonlijk in de orde van grootte van 0,1 mmol. Voeg langzaam dimethylsulfoxide (DMSO) -oplossing toe in een rotatieverdamper en roer om te mengen, blijf opwarmen tot 60 graden totdat alle substraten zijn opgelost. Er werd tweemaal meer zilvertrifluoracetaat toegevoegd dan het substraat.
Stap 2: Refluxreactie:
Het reactiemengsel werd 1 uur verwarmd en gerefluxt om de temperatuur stabiel te houden op 60 graden.
Stap 3: Hydrolyse:
Na de reactie werd de gemengde oplossing afgekoeld tot kamertemperatuur en werd langzaam een geschikte hoeveelheid water toegevoegd om te mengen, en het product werd geëxtraheerd met een overeenkomstige oplossing (zoals aceton). In dit proces wordt de extractie van het product lastiger vanwege de polariteit van de dubbele bindingskarakteristiek in het 5-cyaanindoolskelet.
Stap 4: Concentreer:
Concentreer het geëxtraheerde product onder verminderde druk, was het product herhaaldelijk met een filter en zuiver water, damp het in en droog het.
De Bergman-reactie is een belangrijke intramoleculaire cyclisatiereactie en het reactiemechanisme heeft de volgende twee mogelijkheden:
Mechanisme 1: prominente waterstof/zuurstofoxidatiereactie:
Het mechanisme van de Bergman-reactie omvat een waterstof/zuurstof-oxidatiereactie en het is moeilijk om in deze intramoleculaire modus een koolstof-koolstofreactie op te zetten. Onder hen maakt de subtractieve toestand van koolstof-waterstof in 5-cyaanindool het algemener en gemakkelijker om te reageren voor cyclisatiereacties. In deze reactie bevestigde informatie over kernspinresonantie (NMR) de oxidatieve omzetting van het N-cyaanstikstof in 5-cyaanindool in het N-subvalente stikstofatoom (oN≡C). De gegenereerde stikstofoxiden (oN≡C) kunnen worden gereduceerd tot de overeenkomstige carbonzuren en aminen door andere homogene en heterogene reagentia. In dit proces speelt ook de heterogene chemische katalysator (zuur/base) een belangrijke rol.
Mechanisme 2: prominente waterstof/stikstofoxidatiereactie:
De Bergman-reactie kan ook worden verklaard door de waterstof/stikstof-oxidatiereactie. Bij deze reactie reageert ook de gereduceerde toestand van de koolstof-waterstof in 5-cyaanindool goed. N-cyaanstikstof kan aangrenzende koolstof-waterstofbindingen oxideren. Deze geoxideerde tussenproducten worden ontwikkeld door andere reacties (zoals waterstofoxidatie, nitratie, enz.). De reactie van Mo(CO)6 op Cp2Fe en de geproduceerde stikstofoxide-tussenproducten kan ook een sterker reductiemiddel opleveren. De bijbehorende elektronenoverdrachtsreacties kunnen een belangrijke rol spelen.
2. Suzuki-koppelingsreactiemethode:
De Suzuki-koppelingsreactiemethode is een veel gebruikte belangrijke reactie, die kan worden gebruikt om het skelet van aromatische ringverbindingen te construeren. 5-Cyanoindool kan ook worden gesynthetiseerd door deze reactie. Het voordeel van deze methode is dat de grondstoffen relatief goedkoop zijn en de reactiecondities goed te regelen, maar er is wel een organisch oplosmiddel nodig.
(1) Eerst moeten materialen worden voorbereid, waaronder 5-broomindool, 5-cyaan-1,3-dimethylpyrimidine-2,4-dion, Palladiumacetaat (Pd(OAc)2), fosfineliganden (zoals fosfine of fosfiet), alkali (zoals natriumbenzoaat of natriumcarbonaat), organische oplosmiddelen (zoals dimethylsulfoxidechloride, acetonitril of dichloormethaan) en water.
(2) Los 5-broomindool, 5-cyaan-1,3-dimethylpyrimidine-2,4-dion en fosfineliganden op in een organisch oplosmiddel zoals dimethylsulfoxidechloride, acetonitril of dichloormethaan, en voeg alkali toe onder cryogene omstandigheden. Los bijvoorbeeld 5-broomindool (0.5mmol), {{10}}cyaan-1,3-dimethylpyrimidine-2,{ op {14}}dion (0.6mmol), fosfineliganden (zoals TRIPHOS, {{20}}.9mol procent) en natriumcarbonaat (2.0eq) in CH3CN, geroerd tot volledig opgelost , daarna natriumcarbonaat (2,0 eq) toegevoegd op -78 graden .
(3) Voeg palladiumacetaat (Pd(OAc)2) toe aan het reactiesysteem en roer om te mengen. Voeg bijvoorbeeld palladiumacetaat (1,0 molprocent) toe aan het bovenstaande mengsel en roer de reactie bij -78 graden.
(4) Het reactiemengsel wordt verwarmd tot kamertemperatuur of 70 graden onder een temperatuurregelaar en reageert gedurende 1-2 uur. Nadat de reactie is voltooid, wordt het reactiemengsel gefiltreerd en wordt het reactiemengsel gescheiden en geëxtraheerd met water en een organisch oplosmiddel.
(5) Extraheer en zuiver het doelproduct 5-cyaanindool van anorganische zouten en andere onzuiverheden door middel van kolomchromatografie of andere scheidingstechnieken. Door bijvoorbeeld kolomchromatografie over silicagel te gebruiken, wordt het doelproduct geëxtraheerd uit de onzuiverheden in de kolomchromatografie en gekarakteriseerd door middelen zoals NMR.
Concluderend, de stappen voor de synthese van 5-cyaanindool door de Suzuki-koppelingsreactie zijn heel eenvoudig, maar er moet aandacht worden besteed aan de selectie van reactieomstandigheden en materialen.
3. Friedel-Crafts-reactiemethode:
De Friedel-Crafts-reactie (Fujiwara-Moritani-reactie) is een organische synthesemethode voor de synthese van aromaten door de uitwisselingsreactie van imines en arylsulfiden. Het is een cyclisatiereactie die een imidazool- of pyrroolring verbindt met een aldehyde- of ketonring om een aromatisch amine te genereren dat een heteroring bevat. 5-Cyaanindool is een amideverbinding met een stikstofheterocyclus, die kan worden gesynthetiseerd door de Friedel-Crafts-reactie. Het voordeel van deze methode is dat de chemische eigenschappen van de grondstoffen relatief stabiel zijn en dat de structuur van het resulterende product relatief stabiel is. Het is echter noodzakelijk om aandacht te besteden aan de keuze van reactieomstandigheden tijdens bedrijf.
De gedetailleerde stappen van de Friedel-Crafts-reactiemethode zijn als volgt:
(1.) Reagensbereiding: voeg 5-cyaanindool en organisch oplosmiddel dat formaldehyde bevat toe aan een schone en droge driehalskolf. Waarbij het organische oplosmiddel watervrije organische oplosmiddelen kan zijn, zoals nitrillen, ethers, esters, enz., maar zorg moet worden besteed aan de keuze van de polariteit van het oplosmiddel en de verenigbaarheid van de reagentia.
(2.) Verwarmingsreactie: plaats de driehalsfles in een heet oliebad, verwarm eerst het reactiemengsel met lage temperatuur en verwarm het vervolgens geleidelijk tot de reactietemperatuur. De reactietijd is over het algemeen 15-60 minuten. De optimale reactietemperatuur voor deze reactie ligt over het algemeen tussen 100-140 graden , wat kan worden aangepast voor verschillende reactanten.
(3.) Scheiding van reactieproducten: Nadat de reactie is voltooid, koelt u het reactiemengsel af tot kamertemperatuur, voegt u een grote hoeveelheid water en organische verf toe en stelt u vervolgens de pH in op neutraal met een zure of zoutzuuroplossing in water. De organische fase en de waterige fase werden gescheiden en de organische fase werd gedroogd boven watervrij natriumsulfaat en daarna drooggedampt. Het product kan worden afgescheiden en gezuiverd door middel van kolomchromatografie en dergelijke.
Samenvattend is de Friedel-Crafts-reactie een belangrijke synthetische methode, die geschikt is voor de synthese van aromatische aminen uit heterocyclische verbindingen. Voor verbindingen met heterocyclische stikstofamiden, zoals 5-cyaanindool, heeft deze reactie een sterke toepasbaarheid en kan cyclisatiesynthese worden gerealiseerd, wat een zekere toepassingswaarde heeft voor onderzoek op dit gebied.
4. Linearisatiereactiemethode:
De linearisatiereactiemethode is een methode voor het omzetten van nucleïnezuurmoleculen in gelineariseerd DNA of RNA, waarbij 5-cyaanindool een veelgebruikt reactiereagens is. De grondstoffen die in de reactie worden gebruikt, zijn benzylalcohol en natriumcyaanhydroxide, en 5-cyaanindool wordt verder gesynthetiseerd door een cyclisatiereactie. Het voordeel van deze methode is dat de grondstoffen gemakkelijk te verkrijgen zijn, de kosten laag zijn en geschikt is voor verschillende nucleïnezuuranalyses en onderzoeksgebieden. Het is echter noodzakelijk om tijdens het gebruiksproces goed op de cyclisatiecondities te letten om te zien of cyclische producten kunnen worden gegenereerd.
De linearisatiereactiemethode van 5-cyaanindool en de gedetailleerde stappen.
(1) Voeg het doel-DNA of -RNA toe aan de buffer die 5-cyaanindool bevat, meestal met Tris-buffer met pH 8,5. 5-Cyaanindool is een sterk fotochemisch verknopingsreagens, dat een complex kan vormen met NC-binding met nucleïnezuurbasen, wat resulteert in verknoping tussen nucleïnezuurstrengen.
(2) Stel het reactiemengsel bloot aan ultraviolet licht van 365 nm en door de werking van ultraviolet licht vormt 5-cyaanindool een covalente binding met de base in DNA of RNA, waardoor linearisatie wordt bereikt.
(3) Voeg gellaadbuffer toe, laad het reactieproduct en laat het in de agarosegel lopen voor scheiding door elektroforese. Omdat gelineariseerd DNA of RNA een enkele band in de gel produceert, is het mogelijk om lineaire fragmenten van DNA of RNA te scheiden door middel van elektroforetische scheiding.
Over het algemeen worden de bovenstaande methoden allemaal gebruikt om 5-cyaanindool te synthetiseren, en ze hebben hun eigen voor- en nadelen. Bij praktische toepassing is het noodzakelijk om de meest geschikte methode te selecteren op basis van het werkelijk vereiste product.