5-Cyjanoindoljest ważnym związkiem organicznym szeroko stosowanym w badaniach cząsteczek bioaktywnych w medycynie. Poniżej przedstawimy kilka metod syntezy 5-cyjanoindolu.
Link do 5-Cyjanoindol:
1. Metoda reakcji Bergmana:
Reakcja metody polega na wykorzystaniu alkinów jako surowców do wytworzenia aromatycznych związków pierścieniowych w reakcji odwodornienia. 5-Cyjanoindol można zsyntetyzować w ten sposób. Surowcami używanymi w reakcji są tereftalan dietylu i 2-fenyloacetylen. Po naświetleniu powyższych dwóch związków światłem ultrafioletowym powstają związki pośrednie, a ostatecznie w reakcji cyklizacji powstaje 5-cyjanoindol. Zaletą tej metody jest to, że warunki reakcji są stosunkowo łagodne, a wydajność syntezy wysoka, ale surowce są drogie, a koszt wysoki.
Etapy reakcji Bergmana:
Krok 1: Przygotowanie 5-cyjanindolu i trifluorooctanu srebra:
W warunkach laboratoryjnych miesza się {{0}}cyjanindolu i trifluorooctanu srebra, zwykle rzędu 0,1 mmol. Powoli dodawać roztwór sulfotlenku dimetylu (DMSO) w wyparce obrotowej i mieszać do wymieszania, podgrzewając do 60 stopni, aż wszystkie substraty się rozpuszczą. Dodano dwa razy więcej trifluorooctanu srebra niż podłoża.
Krok 2: Reakcja refluksu:
Mieszaninę reakcyjną ogrzewano przez 1 godzinę i ogrzewano w temperaturze wrzenia pod chłodnicą zwrotną, aby utrzymać stabilną temperaturę 60 stopni.
Krok 3: Hydroliza:
Po reakcji zmieszany roztwór ochłodzono do temperatury pokojowej iw celu wymieszania powoli dodano odpowiednią ilość wody, a produkt ekstrahowano odpowiednim roztworem (takim jak aceton). W tym procesie, ze względu na polarność charakterystycznego wiązania podwójnego w szkielecie 5-cyjanindolu, ekstrakcja produktu staje się bardziej kłopotliwa.
Krok 4: Koncentrat:
Wyekstrahowany produkt zatężyć pod zmniejszonym ciśnieniem, przemyć produkt kilkakrotnie filtrem i czystą wodą, odparować i wysuszyć.
Reakcja Bergmana jest ważną reakcją cyklizacji wewnątrzcząsteczkowej, a jej mechanizm reakcji ma dwie możliwości:
Mechanizm 1: Wybitna reakcja utleniania wodoru / tlenu:
Mechanizm reakcji Bergmana obejmuje reakcję utleniania wodoru / tlenu i trudno jest ustawić reakcję węgiel-węgiel w tym trybie wewnątrzcząsteczkowym. Wśród nich subtraktywny stan węgla-wodoru w 5-cyjanindolu sprawia, że reakcje cyklizacji są bardziej ogólne i łatwe. W tej reakcji informacje z magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) potwierdziły oksydacyjną konwersję N-cyjanoazotu w 5-cyjanindolu do N-podwartościowego atomu azotu (oN≡C). Wytworzone tlenki azotu (oN≡C) można zredukować do odpowiednich kwasów karboksylowych i amin za pomocą innych jednorodnych i heterogenicznych odczynników. W procesie tym ważną rolę odgrywa również heterogeniczny katalizator chemiczny (kwas/zasada).
Mechanizm 2: Wybitna reakcja utleniania wodoru / azotu:
Reakcję Bergmana można również wytłumaczyć reakcją utleniania wodoru / azotu. W tej reakcji dobrze reaguje również zredukowany stan węgla-wodoru w 5-cyjanindolu. Azot N-cyjano może utleniać sąsiednie wiązania węgiel-wodór. Te utlenione związki pośrednie powstają w wyniku innych reakcji (takich jak utlenianie wodoru, nitrowanie itp.). Reakcja Mo(CO)6 z Cp2Fe i wytworzonymi pośrednimi tlenkami azotu może również zapewnić silniejszy środek redukujący. Odpowiednie reakcje przeniesienia elektronu mogą odgrywać ważną rolę.
2. Metoda reakcji sprzęgania Suzuki:
Metoda reakcji sprzęgania Suzuki jest szeroko stosowaną ważną reakcją, którą można wykorzystać do konstruowania szkieletu aromatycznych związków pierścieniowych. 5-W tej reakcji można również zsyntetyzować cyjanoindol. Zaletą tej metody jest to, że surowce są stosunkowo tanie, a warunki reakcji łatwe do kontrolowania, ale wymagany jest rozpuszczalnik organiczny.
(1) Najpierw należy przygotować materiały, w tym 5-bromoindol, 5-cyjano{3}},3-dimetylopirymidynę-2,4-dion, Octan palladu (Pd(OAc)2), ligandy fosforowe (takie jak fosfina lub fosforyn), zasady (takie jak benzoesan sodu lub węglan sodu), rozpuszczalniki organiczne (takie jak chlorek sulfotlenku dimetylu, acetonitryl lub dichlorometan) i woda.
(2) Rozpuść ligandy 5-bromoindolu, 5-cyjano-1, 3-dimetylopirymidyny-2,4-dionu i fosfiny w rozpuszczalniku organicznym, takim jak chlorek sulfotlenku dimetylu, acetonitryl lub dichlorometan, i Dodaj alkalia w warunkach kriogenicznych. Na przykład rozpuść 5-bromoindol (0,5 mmol), {{10}}cyjano-1,3-dimetylopirymidynę-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), ligandy fosfinowe (takie jak TRIPHOS, {{2{23}}}},9% mol) i węglan sodu (2,0 równ.) w CH3CN, mieszano do całkowitego rozpuszczenia , następnie dodano węglan sodu (2,0 równ.) w -78 stopniu.
(3) Dodać octan palladu (Pd(OAc)2) do układu reakcyjnego i mieszać do wymieszania. Na przykład dodaj octan palladu (1,0 procent molowy) do powyższej mieszaniny i mieszaj mieszaninę reakcyjną w temperaturze -78 stopnia.
(4) Mieszanina reakcyjna będzie ogrzewana do temperatury pokojowej lub 70 stopni pod regulatorem temperatury i reagowała przez 1-2 godzin. Po zakończeniu reakcji mieszaninę reakcyjną przesącza się, oddziela i ekstrahuje wodą i rozpuszczalnikiem organicznym.
(5) Wyekstrahować i oczyścić docelowy produkt 5-cyjanoindol z soli nieorganicznych i innych zanieczyszczeń za pomocą chromatografii kolumnowej lub innych technik rozdzielania. Na przykład, stosując chromatografię kolumnową na żelu krzemionkowym, docelowy produkt jest ekstrahowany z zanieczyszczeń w chromatografii kolumnowej i charakteryzowany środkami takimi jak NMR.
Podsumowując, etapy syntezy 5-cyjanoindolu metodą reakcji sprzęgania Suzuki są bardzo proste, należy jednak zwrócić uwagę na dobór warunków reakcji i materiałów.
3. Metoda reakcji Friedela-Craftsa:
Reakcja Friedela-Craftsa (reakcja Fujiwary-Moritaniego) jest organiczną metodą syntezy związków aromatycznych poprzez reakcję wymiany imin i siarczków arylu. Jest to reakcja cyklizacji, która łączy pierścień imidazolowy lub pirolowy z pierścieniem aldehydowym lub ketonowym w celu wytworzenia aromatycznej aminy zawierającej heterocykl. 5-Cyjanoindol to związek amidowy z heterocyklem azotu, który można zsyntetyzować w reakcji Friedela-Craftsa. Zaletą tej metody jest to, że właściwości chemiczne surowców są względnie stabilne, a struktura otrzymanego produktu jest względnie stabilna. Należy jednak zwrócić uwagę na dobór warunków reakcji podczas eksploatacji.
Szczegółowe etapy metody reakcji Friedela-Craftsa są następujące:
(1.) Przygotowanie reagenta: Dodać 5-cyjanoindol i rozpuszczalnik organiczny zawierający formaldehyd do czystej i suchej kolby trójszyjnej. Przy czym rozpuszczalnikiem organicznym mogą być bezwodne rozpuszczalniki organiczne, takie jak nitryle, etery, estry itp., ale należy zwrócić uwagę na wybór polarności rozpuszczalnika i zgodności reagentów.
(2.) Reakcja ogrzewania: Umieścić trójszyjną butelkę w gorącej łaźni olejowej, najpierw podgrzać mieszaninę reagentów w niskiej temperaturze, a następnie stopniowo ogrzewać ją do temperatury reakcji. Czas reakcji wynosi zwykle 15-60 minut. Optymalna temperatura reakcji dla tej reakcji wynosi na ogół 100-140 stopni, co można dostosować do różnych reagentów.
(3.) Oddzielenie produktów reakcji: Po zakończeniu reakcji ochłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury pokojowej, dodać dużą ilość wody i farby organicznej, a następnie ustawić pH na obojętne za pomocą kwasu lub wodnego roztworu kwasu solnego. Fazę organiczną i fazę wodną rozdzielono i fazę organiczną wysuszono nad bezwodnym siarczanem sodu, a następnie zatężono do sucha. Produkt można oddzielić i oczyścić za pomocą chromatografii kolumnowej i tym podobnych.
Podsumowując, reakcja Friedela-Craftsa jest ważną metodą syntezy, która jest odpowiednia do syntezy amin aromatycznych ze związków heterocyklicznych. W przypadku związków z amidami heterocyklicznymi azotu, takimi jak 5-cyjanoindol, reakcja ta ma duże zastosowanie i może realizować syntezę cyklizacji, co ma pewną wartość aplikacyjną w badaniach w tej dziedzinie.
4. Metoda reakcji linearyzacji:
Metoda reakcji linearyzacji to metoda przekształcania cząsteczek kwasu nukleinowego w linearyzowany DNA lub RNA, w której powszechnie stosowanym odczynnikiem reakcyjnym jest 5-cyjanoindol. Surowcami używanymi w reakcji są alkohol benzylowy i cyjanowodorotlenek sodu, a 5-cyjanoindol jest dalej syntetyzowany w reakcji cyklizacji. Zaletą tej metody jest to, że surowce są łatwe do uzyskania, a koszt jest niski i nadaje się do różnych analiz kwasów nukleinowych i dziedzin badawczych. Konieczne jest jednak zwrócenie szczególnej uwagi na warunki cyklizacji podczas procesu użytkowania, aby zobaczyć, czy mogą powstać produkty cykliczne.
Metoda reakcji linearyzacji 5-Cyanoindole i jej szczegółowe etapy.
(1) Dodaj docelowe DNA lub RNA do buforu zawierającego 5-cyjanoindol, zwykle używając buforu Tris o pH 8,5. 5-Cyjanoindol jest silnym fotochemicznym odczynnikiem sieciującym, który może tworzyć kompleksy wiążące NC z zasadami kwasu nukleinowego, powodując sieciowanie nici kwasu nukleinowego.
(2) Wystawić mieszaninę reakcyjną na działanie światła ultrafioletowego o długości fali 365 nm, a pod wpływem światła ultrafioletowego 5-cyjanoindol tworzy wiązanie kowalencyjne z zasadą w DNA lub RNA, osiągając w ten sposób linearyzację.
(3) Dodaj bufor do ładowania żelu, wprowadź produkt reakcji i wprowadź go do żelu agarozowego w celu rozdzielenia elektroforetycznego. Ponieważ linearyzowane DNA lub RNA tworzy pojedynczy prążek w żelu, możliwe jest oddzielenie liniowych fragmentów DNA lub RNA przez rozdział elektroforetyczny.
Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie powyższe metody są używane do syntezy 5-cyjanoindolu i mają swoje wady i zalety. W praktyce konieczne jest wybranie najbardziej odpowiedniej metody zgodnie z rzeczywistym wymaganym produktem.