izochinolínje organická zlúčenina obsahujúca dve spiro kruhové štruktúry, z ktorých jedna je benzénový kruh a druhá je zlúčenina vodíka a dusíka. Izochinolín má jedinečné chemické vlastnosti a širokú škálu aplikácií. Hrá dôležitú úlohu pri syntéze liečiv, syntéze prírodných produktov a organickej syntéze. Zlúčeniny tiež hrajú dôležitú úlohu v oblasti organickej syntézy. Vďaka jedinečnej štruktúre izochinolínov sa bežne používajú v organickej chémii ako železnaté (železnaté sú organické zlúčeniny, ktoré uľahčujú tvorbu CC väzby). Izochinolínové zlúčeniny možno syntetizovať rôznymi účinnými metódami, ako je použitie aromatických nukleofilných reakcií a redukčných reakcií za kinetických a termodynamických podmienok.
Izochinolín je dôležitá organická zlúčenina so širokou aplikačnou a výskumnou hodnotou. Metóda Gattermann-Skita syntézy je jednou z účinných metód prípravy izochinolínu. Tento článok podrobne predstaví jeho kroky a mechanizmus.
1. Gattermann-Skita syntéza
Princíp syntézy:
Pri Gattermann-Skitovej syntéze aromatické aldehydy kondenzujú s amoniakom alebo amínmi za katalýzy medi alebo solí medi za vzniku Schiffových zásad. Následne sa táto Schiffova zásada pridá k substrátu za katalýzy Lewisovej kyseliny, čím sa vytvorí N-heterocyklické interpolárne teleso. V prítomnosti vody interpolárne teleso dostane šmyk vody a produkuje požadovaný izochinolín.
Konkrétne kroky:
Syntéza cykloheptenónu:
Cykloheptenón sa môže syntetizovať rôznymi metódami, pričom najbežnejšie používanou metódou je metóda Kettlewellovej a Robinsonovej syntézy. Konkrétne kroky sú nasledovné:
Krok 1: Zmiešajte 3-fenylacetón a izopropyloxid sodný (IBX) a reagujte za miernych podmienok, aby ste získali 3-fenyl-5-izopropyl-cyklohepten-2-ón.
Krok 2: benzén z reakčného roztoku sa odstráni, čím sa získa cieľový produkt cykloheptyl
Gattermann-Skita syntéza je ďalšou tradičnou metódou na prípravu izochinolínu. Tento spôsob vyžaduje ako východiskové materiály aromatické aldehydy a zdroje amoniaku (ako je amoniak alebo amíny) a má dobrú selektivitu a účinnosť.
2. Pd-katalyzovaná CH funkcionalizácia:
Pd-katalyzovaná CH funkcionalizácia sa týka priamej funkcionalizačnej reakcie na väzbe uhlík-vodík organických molekúl. Pri tejto reakcii sa do reakcie zavedie Pd-katalyzátor ako katalyzátor a väzba CH v molekule sa aktivuje mechanizmom oxidačnej adície, čím sa realizuje kombinácia aktivovanej väzby CH a funkčnej skupiny, čím sa realizuje funkčná skupina na atóm uhlíka. pripojiť. Táto technológia nevyžaduje použitie aktivátorov, môže sa vykonávať priamo vo vzduchu a má vysokú selektivitu, čo je zelená a ekologická reakčná technológia. Pd-katalyzovaná CH funkcionalizačná technológia má široké aplikačné vyhliadky a urobila významný pokrok v oblasti liečiv, pesticídov, materiálovej vedy a organickej syntézy.
Spôsob syntézy Pd-katalyzovanej CH funkcionalizácie možno rozdeliť do nasledujúcich krokov:
Prvý krok: výber Pd katalyzátora:
Pri Pd-katalyzovanej CH funkcionalizácii je veľmi dôležité zvoliť vhodný Pd katalyzátor. Bežné Pd katalyzátory zahŕňajú PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3 atď. PPh3PdCl2 sa bežne používa vo funkcionalizačných reakciách, zatiaľ čo Pd(OAc)2 sa používa pri oxidačných reakciách a komplexných reakciách voľných radikálov.
Druhý krok: výber reaktantov:
Pri Pd-katalyzovanej CH funkcionalizácii je tiež veľmi dôležité zvoliť vhodný reaktant. Izochinolín je molekula obsahujúca aromatický kruh a aromatický dusíkový heteroatóm. V jeho molekulárnej štruktúre sú väzby NH a CH, ktoré možno aktivovať, aby sa realizovala funkcionalizácia väzieb CH.
Tretí krok: kontrola reakčných podmienok:
Reakčné podmienky Pd-katalyzovanej CH funkcionalizácie môžu byť kontrolované voľbou katalyzátora, reakčnej teploty a reakčného času. Medzi nimi je dôležitým faktorom ovplyvňujúcim rýchlosť reakcie reakčná teplota. Zvyčajne sa počas syntézy izochinolínu reakčná teplota reguluje medzi 100-180 stupňami. Reakčný čas je zvyčajne niekoľko hodín.
Krok 4: Pridajte pomocného agenta:
Pri funkcionalizácii CH katalyzovanej Pd je dôležitým faktorom aj pomocné činidlo. Pomocné činidlo môže podporovať výmenu medzi aktivovanou CH väzbou a funkčnou skupinou v reakcii a realizovať spojenie funkčnej skupiny. Bežné pomocné činidlá zahŕňajú zdroje paládia, zásady, ligandy atď. Ako zásadité pomocné činidlo na účasť v reakcii sa môže použiť napríklad Hünigova zásada, K3P04 atď.
Krok 5: Mechanizmus reakcie:
Pri Pd-katalyzovanej funkcionalizácii CH reakčný mechanizmus zahŕňa aktiváciu CH väzby, pripojenie funkčnej skupiny a katalytický cyklus atď. Pd-katalyzátor je rozpustený v reakčnom systéme a zavádza mechanizmus oxidačnej adície na aktiváciu CH väzby. Selektivita počas reakcie závisí hlavne od katalytického cyklu tvoreného kombináciou Pd katalyzátora, pomocného činidla a reaktantov. Ak sa zvolia vhodné reakčné podmienky a katalyzátory, možno dosiahnuť syntézu izochinolínu s vysokou účinnosťou, vysokou selektivitou a vysokým výťažkom.
Pd-katalyzovaná CH funkcionalizácia je novšia metóda syntézy izochinolínu, ktorá využíva nový Pd katalyzátor na efektívne uskutočňovanie CH funkcionalizačných reakcií. Má výhody jednoduchej prevádzky, miernych reakčných podmienok a vysokej účinnosti. Syntéza izochinolínu s vysokým výťažkom, vysokou selektivitou a vysokou účinnosťou sa môže dosiahnuť výberom vhodných Pd katalyzátorov, reaktantov a reakčných podmienok. Táto metóda môže byť použitá na zlepšenie chemickej aktivity niektorých funkcionalizovaných miest v izochinolíne a má široké aplikačné vyhliadky.
Konkrétny mechanizmus reakcie je nasledujúci:
Pd-katalyzovaný CH funkcionalizačný spôsob môže byť za pôsobenia katalyzátora použitý na aktiváciu aromatickej CH väzby a vytvorenie Pd-C väzby. Prostredníctvom špecifických reakčných podmienok môže Pd-C väzba ďalej reagovať s nuklidmi, ako je dusík a kyslík, a nakoniec vytvoriť novú chemickú štruktúru.
Stručne povedané, spôsoby prípravy izochinolínu sú veľmi bohaté, vrátane syntézy Pictet-Spengler, syntézy Bischler-Napieralski, syntézy Gattermann-Skita, funkcionalizácie CH katalyzovanej Pd a ďalších chemických metód. Tieto metódy majú svoje vlastné charakteristiky a zodpovedajúcu metódu je možné zvoliť podľa skutočných potrieb. Súčasne s neustálym vývojom chemickej technológie sa predpokladá, že v budúcnosti sa objavia efektívnejšie a ekologickejšie metódy prípravy izochinolínu.