Isokinoliner en organisk forbindelse som inneholder to spiroringstrukturer, hvorav den ene er en benzenring og den andre er en hydrogennitrogenforbindelse. Isokinolin har unike kjemiske egenskaper og et bredt spekter av bruksområder. Det spiller en viktig rolle i legemiddelsyntese, naturlig produktsyntese og organisk syntese. Forbindelser spiller også en viktig rolle innen organisk syntese. På grunn av den unike strukturen til isokinoliner, brukes de ofte i organisk kjemi som jern (ferrous er organiske forbindelser som letter dannelse av CC-bindinger). Isokinolinforbindelser kan syntetiseres ved forskjellige effektive metoder, for eksempel ved bruk av aromatiske nukleofile reaksjoner og reduksjonsreaksjoner under kinetiske og termodynamiske forhold.
Isokinolin er en viktig organisk forbindelse med bred anvendelse og forskningsverdi. Gattermann-Skita-syntesemetoden er en av de effektive metodene for fremstilling av isokinolin. Denne artikkelen vil introdusere trinnene og mekanismen i detalj.
1. Gattermann-Skita syntese
Synteseprinsipp:
I Gattermann-Skita-syntesen kondenseres aromatiske aldehyder med ammoniakk eller aminer under katalyse av kobber- eller kobbersalter for å danne Schiff-baser. Deretter tilsettes denne Schiff-basen til substratet under katalyse av Lewis-syre for å generere N-heterosyklisk interpolar kropp. I nærvær av vann får den interpolare kroppen vannskjæring og produserer ønsket isokinoline.
Spesifikke trinn:
Syntese av cykloheptenon:
Cycloheptenon kan syntetiseres ved en rekke metoder, den mest brukte metoden er Kettlewell og Robinson syntesemetoden. De spesifikke trinnene er som følger:
Trinn 1: Bland 3-fenylaceton og natriumisopropyloksid (IBX) og reager under milde forhold for å oppnå 3-fenyl-5-isopropylcyklohepten-2-on.
Trinn 2: benzen i reaksjonsløsningen fjernes for å oppnå målproduktet cykloheptyl
Gattermann-Skita-syntesen er en annen tradisjonell metode for fremstilling av isokinolin. Denne metoden krever aromatiske aldehyder og ammoniakkkilder (som ammoniakk eller aminer) som utgangsmaterialer, og den har god selektivitet og effektivitet.
2. Pd-katalysert CH-funksjonalisering:
Pd-katalysert CH-funksjonalisering refererer til den direkte funksjonaliseringsreaksjonen på karbon-hydrogenbindingen til organiske molekyler. I denne reaksjonen introduseres Pd-katalysator i reaksjonen som en katalysator, og CH-bindingen i molekylet aktiveres gjennom en oksidativ addisjonsmekanisme, og realiserer kombinasjonen av den aktiverte CH-bindingen og den funksjonelle gruppen, og realiserer derved den funksjonelle gruppen på karbonatomet. koble. Denne teknologien krever ikke bruk av aktivatorer, kan utføres direkte i luften, og har høy selektivitet, som er en grønn og miljøvennlig reaksjonsteknologi. Pd-katalysert CH-funksjonaliseringsteknologi har brede anvendelsesmuligheter, og har gjort viktige fremskritt innen farmasøytiske, plantevernmidler, materialvitenskap og organisk syntese.
Syntesemetoden for Pd-katalysert CH-funksjonalisering kan deles inn i følgende trinn:
Det første trinnet: valg av Pd-katalysator:
Ved Pd-katalysert CH-funksjonalisering er det svært viktig å velge en passende Pd-katalysator. Vanlige Pd-katalysatorer inkluderer PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3, etc. PPh3PdCl2 brukes ofte i funksjonaliseringsreaksjoner, mens Pd(OAc)2 brukes i oksidasjonsreaksjoner og komplekse friradikalreaksjoner.
Det andre trinnet: valg av reaktanter:
I Pd-katalysert CH-funksjonalisering er det også veldig viktig å velge riktig reaktant. Isokinolin er et molekyl som inneholder en aromatisk ring og et aromatisk nitrogenheteroatom. Det er NH- og CH-bindinger i dens molekylære struktur, som kan aktiveres for å realisere funksjonaliseringen av CH-bindinger.
Det tredje trinnet: kontroll av reaksjonsforholdene:
Reaksjonsbetingelsene for Pd-katalysert CH-funksjonalisering kan kontrolleres ved valg av katalysator, reaksjonstemperatur og reaksjonstid. Blant dem er reaksjonstemperaturen en viktig faktor som påvirker reaksjonshastigheten. Vanligvis, under syntesen av isokinolin, kontrolleres reaksjonstemperaturen mellom 100-180 grader. Reaksjonstiden er vanligvis flere timer.
Trinn 4: Legg til hjelpeagent:
Ved Pd-katalysert CH-funksjonalisering er hjelpemiddel også en viktig faktor. Hjelpemidlet kan fremme utvekslingen mellom den aktiverte CH-bindingen og den funksjonelle gruppen i reaksjonen, og realisere forbindelsen til den funksjonelle gruppen. Vanlige hjelpemidler inkluderer palladiumkilder, baser, ligander, etc. For eksempel kan Hünig's Base, K3PO4, etc. brukes som base hjelpemiddel for å delta i reaksjonen.
Trinn 5: Reaksjonsmekanismen:
Ved Pd-katalysert CH-funksjonalisering inkluderer reaksjonsmekanismen aktivering av CH-binding, funksjonell gruppebinding og katalytisk syklus, etc. Pd-katalysator løses opp i reaksjonssystemet og introduserer en oksidativ addisjonsmekanisme for å aktivere CH-bindingen. Selektiviteten under reaksjonen avhenger hovedsakelig av den katalytiske syklusen dannet av kombinasjonen av Pd-katalysator, hjelpemiddel og reaktanter. Hvis passende reaksjonsbetingelser og katalysatorer velges, kan syntesen av isokinolin med høy effektivitet, høy selektivitet og høyt utbytte oppnås.
Pd-katalysert CH-funksjonalisering er en nyere metode for syntese av isokinolin, som bruker en ny Pd-katalysator for å effektivt utføre CH-funksjonaliseringsreaksjoner. Den har fordelene med enkel betjening, milde reaksjonsforhold og høy effektivitet. Syntesen av isokinolin med høyt utbytte, høy selektivitet og høy effektivitet kan oppnås ved å velge passende Pd-katalysatorer, reaktanter og reaksjonsbetingelser. Denne metoden kan brukes til å forbedre den kjemiske aktiviteten til noen funksjonaliserte steder i isokinolin, og har brede bruksutsikter.
Den konkrete reaksjonsmekanismen er som følger:
Under påvirkning av en katalysator kan den Pd-katalyserte CH-funksjonaliseringsmetoden brukes til å aktivere den aromatiske CH-bindingen og danne en Pd-C-binding. Gjennom spesifikke reaksjonsbetingelser kan Pd-C-bindingen videre reagere med nuklider som nitrogen og oksygen, og til slutt danne en ny kjemisk struktur.
Kort sagt er fremstillingsmetodene for isokinolin svært rike, inkludert Pictet-Spengler-syntese, Bischler-Napieralski-syntese, Gattermann-Skita-syntese, Pd-katalysert CH-funksjonalisering og andre kjemiske metoder. Disse metodene har sine egne egenskaper, og den tilsvarende metoden kan velges i henhold til faktiske behov. Samtidig, med den kontinuerlige utviklingen av kjemisk teknologi, antas det at mer effektive og mer miljøvennlige tilberedningsmetoder for isokinolin vil dukke opp i fremtiden.