5-Cyanoindoler en viktig organisk forbindelse mye brukt i forskning på bioaktive molekyler innen medisin. Nedenfor vil vi introdusere flere syntetiske metoder for 5-cyanoindol.
Linken til 5-Cyanoindol:
1. Bergman reaksjonsmetode:
Reaksjonen til metoden er å bruke alkyner som råmateriale for å generere aromatiske ringforbindelser gjennom dehydrogeneringsreaksjon. 5-Cyanoindol kan syntetiseres på denne måten. Råstoffene som brukes i reaksjonen er dietyltereftalat og 2-fenylacetylen. Etter at de to ovennevnte forbindelsene er bestrålt med ultrafiolett lys, dannes mellomprodukter, og til slutt genereres 5-cyanoindol gjennom en cykliseringsreaksjon. Fordelen med denne metoden er at reaksjonsbetingelsene er relativt milde og synteseeffektiviteten høy, men råvarene er dyre og kostnadene høye.
Trinnene til Bergman-reaksjonen:
Trinn 1: Fremstilling av 5-cyanindol og sølvtrifluoracetat:
Under laboratorieforhold blandes {{0}}cyanindol og sølvtrifluoracetat, vanligvis i størrelsesorden 0,1 mmol. Tilsett sakte dimetylsulfoksid (DMSO) løsning i en rotasjonsfordamper og rør for å blande, fortsett å varme til 60 grader til alle substrater er oppløst. To ganger mer sølvtrifluoracetat ble tilsatt enn substratet.
Trinn 2: Tilbakeløpsreaksjon:
Reaksjonsblandingen ble oppvarmet i 1 time og refluksert for å holde temperaturen stabil ved 60 grader.
Trinn 3: Hydrolyse:
Etter reaksjonen ble den blandede løsningen avkjølt til romtemperatur, og en passende mengde vann ble sakte tilsatt for blanding, og produktet ble ekstrahert med en tilsvarende løsning (slik som aceton). I denne prosessen, på grunn av polariteten til dobbeltbindingskarakteristikken i 5-cyanindolskjelettet, blir utvinningen av produktet mer plagsomt.
Trinn 4: Konsentrer:
Konsentrer det ekstraherte produktet under redusert trykk, vask produktet gjentatte ganger med et filter og rent vann, fordamp og tørk det.
Bergman-reaksjonen er en viktig intramolekylær cykliseringsreaksjon, og reaksjonsmekanismen har følgende to muligheter:
Mekanisme 1: Fremtredende hydrogen/oksygen-oksidasjonsreaksjon:
Mekanismen for Bergman-reaksjonen involverer en hydrogen/oksygen-oksidasjonsreaksjon, og det er vanskelig å sette opp en karbon-karbon-reaksjon i denne intramolekylære modusen. Blant dem gjør den subtraktive tilstanden til karbon-hydrogen i 5-cyanindol det mer generelt og enkelt å reagere for cykliseringsreaksjoner. I denne reaksjonen bekreftet informasjon om kjernemagnetisk resonans (NMR) den oksidative omdannelsen av N-cyanonitrogenet i 5-cyanindol til det N-subvalente nitrogenatomet (oN≡C). De genererte nitrogenoksidene (oN≡C) kan reduseres til de tilsvarende karboksylsyrene og aminene med andre homogene og heterogene reagenser. I denne prosessen spiller også heterogen kjemisk katalysator (syre/base) en viktig rolle.
Mekanisme 2: Fremtredende hydrogen/nitrogen-oksidasjonsreaksjon:
Bergman-reaksjonen kan også forklares med hydrogen/nitrogen-oksidasjonsreaksjonen. I denne reaksjonen reagerer også den reduserte tilstanden til karbon-hydrogenet i 5-cyanindol godt. N-cyano nitrogen kan oksidere tilstøtende karbon-hydrogen-bindinger. Disse oksiderte mellomproduktene utvikles av andre reaksjoner (som hydrogenoksidasjon, nitrering, etc.). Reaksjonen av Mo(CO)6 på Cp2Fe og de produserte nitrogenoksid-mellomproduktene kan også gi et sterkere reduksjonsmiddel. De tilsvarende elektronoverføringsreaksjonene kan spille en viktig rolle.
2. Suzuki-koblingsreaksjonsmetode:
Suzuki-koblingsreaksjonsmetoden er en mye brukt viktig reaksjon, som kan brukes til å konstruere skjelettet av aromatiske ringforbindelser. 5-Cyanoindol kan også syntetiseres ved denne reaksjonen. Fordelen med denne metoden er at råvarene er relativt billige og reaksjonsforholdene er enkle å kontrollere, men det kreves et organisk løsningsmiddel.
(1) Først må materialer forberedes, inkludert 5-bromindol, 5-cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,4-dion, Palladiumacetat (Pd(OAc)2), fosfinligander (som fosfin eller fosfitt), alkali (som natriumbenzoat eller natriumkarbonat), organiske løsningsmidler (som dimetylsulfoksidklorid, acetonitril eller diklormetan) og vann.
(2) Løs opp 5-Bromindol, 5-Cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,4-dion- og fosfinligander i et organisk løsningsmiddel som f.eks. dimetylsulfoksydklorid, acetonitril eller diklormetan, og tilsett alkali under kryogene forhold. Løs for eksempel opp 5-bromindol (0,5 mmol), {{10}}cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), fosfinligander (som TRIPHOS, {{20}},9 mol prosent ) og natriumkarbonat (2,0 ekv.) i CH3CN, omrørt til det er helt oppløst , deretter tilsatt natriumkarbonat (2,0 ekv.) ved -78 grad .
(3) Tilsett palladiumacetat (Pd(OAc)2) i reaksjonssystemet og rør for å blande. Tilsett for eksempel Palladiumacetat (1.0 molprosent) til blandingen ovenfor og rør reaksjonen ved -78 grader.
(4) Reaksjonsblandingen vil bli oppvarmet til romtemperatur eller 70 grader under en temperaturkontroller, og reagert i 1-2 timer. Etter at reaksjonen er fullført, filtreres reaksjonsblandingen, og reaksjonsblandingen separeres og ekstraheres med vann og et organisk løsningsmiddel.
(5) Ekstraher og rens målproduktet 5-cyanoindol fra uorganiske salter og andre urenheter ved kolonnekromatografi eller andre separasjonsteknikker. For eksempel, ved å bruke silikagelkolonnekromatografi, ekstraheres målproduktet fra urenhetene i kolonnekromatografien, og karakteriseres ved hjelp av metoder som NMR.
Avslutningsvis er trinnene for syntesen av 5-Cyanoindol ved Suzuki-koblingsreaksjon veldig enkle, men man bør være oppmerksom på valg av reaksjonsbetingelser og materialer.
3. Friedel-Crafts reaksjonsmetode:
Friedel-Crafts-reaksjonen (Fujiwara-Moritani-reaksjonen) er en organisk syntesemetode for syntese av aromater gjennom utvekslingsreaksjonen av iminer og arylsulfider. Det er en cykliseringsreaksjon som forbinder en imidazol- eller pyrrolring med en aldehyd- eller ketonring for å generere et aromatisk amin som inneholder en heterosykkel. 5-Cyanoindol er en amidforbindelse med en nitrogenheterosyklus, som kan syntetiseres ved Friedel-Crafts-reaksjon. Fordelen med denne metoden er at de kjemiske egenskapene til råvarene er relativt stabile, og strukturen til det resulterende produktet er relativt stabil. Det er imidlertid nødvendig å være oppmerksom på valg av reaksjonsbetingelser under drift.
De detaljerte trinnene i Friedel-Crafts reaksjonsmetode er som følger:
(1.) Reaktantpreparering: Tilsett 5-cyanoindol og organisk løsningsmiddel som inneholder formaldehyd i en ren og tørr trehalset kolbe. Hvori det organiske løsningsmidlet kan være vannfrie organiske løsningsmidler slik som nitriler, etere, estere, etc., men man bør passe på å velge polariteten til løsningsmidlet og forlikeligheten til reaktantene.
(2.) Oppvarmingsreaksjon: Sett den trehalsede flasken i et varmt oljebad, varm først reaktantblandingen med lav temperatur, og varm den deretter gradvis opp til reaksjonstemperaturen. Reaksjonstiden er vanligvis 15-60 minutter. Den optimale reaksjonstemperaturen for denne reaksjonen er vanligvis mellom 100-140 grader, som kan justeres for forskjellige reaktanter.
(3.) Separasjon av reaksjonsprodukter: Etter at reaksjonen er fullført, avkjøl reaksjonsblandingen til romtemperatur, tilsett en stor mengde vann og organisk maling, og juster deretter pH til nøytral med syre eller saltsyre vandig løsning. Den organiske fasen og den vandige fasen ble separert, og den organiske fasen ble tørket over vannfritt natriumsulfat og deretter konsentrert til tørrhet. Produktet kan separeres og renses ved hjelp av kolonnekromatografi og lignende.
Oppsummert er Friedel-Crafts-reaksjonen en viktig syntetisk metode, som er egnet for syntese av aromatiske aminer fra heterosykliske forbindelser. For forbindelser med heterosykliske nitrogenamider som 5-cyanoindol, har denne reaksjonen sterk anvendelighet og kan realisere cykliseringssyntese, som har en viss bruksverdi for forskning på dette feltet.
4. Lineariseringsreaksjonsmetode:
Lineariseringsreaksjonsmetoden er en metode for å konvertere nukleinsyremolekyler til linearisert DNA eller RNA, der 5-cyanoindol er et ofte brukt reaksjonsreagens. Råstoffene som brukes i reaksjonen er benzylalkohol og natriumcyanohydroksid, og 5-cyanoindol syntetiseres videre ved en cykliseringsreaksjon. Fordelen med denne metoden er at råvarene er enkle å få tak i og kostnadene er lave, og den egner seg for ulike nukleinsyreanalyser og forskningsfelt. Det er imidlertid nødvendig å følge nøye med på cykliseringsforholdene under bruksprosessen for å se om sykliske produkter kan genereres.
Lineariseringsreaksjonsmetoden til 5-cyanoindol og dens detaljerte trinn.
(1) Legg til mål-DNA eller RNA til bufferen som inneholder 5-cyanoindol, vanligvis ved å bruke Tris-buffer med pH 8,5. 5-Cyanoindol er et sterkt fotokjemisk tverrbindingsreagens, som kan danne et kompleks med NC-binding med nukleinsyrebaser, noe som resulterer i tverrbinding mellom nukleinsyretråder.
(2) Utsett reaksjonsblandingen for 365 nm ultrafiolett lys, og gjennom virkningen av ultrafiolett lys danner 5-cyanoindol en kovalent kobling med basen i DNA eller RNA, og oppnår derved linearisering.
(3) Tilsett gelbelastningsbuffer, lad reaksjonsproduktet og kjør det inn i agarosegelen for elektroforese-separasjon. Fordi linearisert DNA eller RNA produserer et enkelt bånd i gelen, er det mulig å skille lineære fragmenter av DNA eller RNA ved elektroforetisk separasjon.
Generelt brukes alle metodene ovenfor for å syntetisere 5-cyanoindol, og de har sine egne fordeler og ulemper. I praktisk anvendelse er det nødvendig å velge den mest passende metoden i henhold til det faktiske nødvendige produktet.