izochinolínmá mnoho zaujímavých chemických vlastností, z ktorých najreprezentatívnejšie je, že môže vykonávať mnoho typov reakcií. Izochinolín možno tiež oxidovať na chinolín alebo redukovať na 1- alebo 2-metylchinolín. Izochinolín je tiež mierne zásaditý a len mierne kyslý. Prírodné produkty sú triedou alkaloidov, ktoré sa bežne vyskytujú v rastlinách a zvieratách. Vo všeobecnosti majú dobré farmakologické účinky, vrátane sedatívnych, analgetických, protinádorových, antivírusových a antibakteriálnych účinkov. Typické príklady zahŕňajú morfín, fenotiazíny, chinolíny a podobne. Vzhľadom na farmakologickú aktivitu prírodných produktov sa izochinolínové zlúčeniny stali dôležitým základom pre návrh a syntézu liečiv. Napríklad lidokaín je lokálne anestetikum používané v chirurgii a jeho syntéza zahŕňa konverziu izochinolínových zlúčenín. Amoxicilín je antibiotikum používané na liečbu bakteriálnych infekcií, ktorého kľúčovým prekurzorom je tiež izochinolín. Celkovo je izochinolín jednou z dôležitých organických zlúčenín so širokým využitím v prírodných produktoch, farmaceutickej syntéze a organickej chémii. Štúdium izochinolínu môže nielen do hĺbky preskúmať jeho jedinečné chemické vlastnosti, ale tiež sa očakáva, že prinesie určitú prospešnú aplikačnú hodnotu.
Izochinolín je široko používaná aromatická zlúčenina, ktorá má významnú hodnotu v medicíne a materiálovej aplikácii. Preto jeho syntetická metóda pritiahla veľkú pozornosť. Tento článok sa bude zaoberať všetkými metódami syntézy izochinolínu, vrátane syntézy Pictet-Spengler, syntézy Bischler-Napieralski, syntézy Gattermann-Skita, funkcionalizácie CH katalyzovanej Pd atď.
1. Pictet-Spenglerova syntéza
Izochinolín je dôležitá heterocyklická zlúčenina obsahujúca dusík so širokým rozsahom biologických aktivít a farmakologických účinkov. Pictet-Spenglerova syntéza je bežne používaná metóda na syntézu izochinolínu.
Kroky metódy Pictet-Spenglerovej syntézy:
1. Syntéza amidových zlúčenín. Aromatické amíny a anhydridy kyselín sa kondenzujú v reakčnom rozpúšťadle za vzniku amidových zlúčenín. Reakcia sa môže uskutočniť pri teplote miestnosti a katalyzátorom môže byť DCC (1,{2}}dicyklohexylkarbodiimid) alebo EEDQ (N-aminobutoxykyano) atď.
2. Syntéza aromatických cyklopropanónov. Syntetizovaná amidová zlúčenina reaguje s iným aromatickým amínom za bázických podmienok za vzniku aromatického cykloacetónového medziproduktu. Všeobecné katalyzátory zahŕňajú subalkalické oxidanty, ako je CuCl2, alebo kovové bázy, ako je NaH.
3. Generovanie cieľového produktu prostredníctvom svetelnej protonizácie a cyklizácie. Najprv sa vytvorený aromatický cyklopropanónový medziprodukt ľahko protónuje za slabo kyslých podmienok a potom sa uskutoční cyklizačná reakcia, aby sa získal izochinolínový produkt. Počas reakcie sa môže uvoľniť molekula vody a podmienky na cyklizáciu môžu využívať kyseliny, ako je HCl, alebo redukčné činidlá, ako je kyselina pyrofosforečná.
Mechanizmus reakcie:
Reakčný mechanizmus Pictet-Spenglerovej syntézy možno rozdeliť do dvoch hlavných krokov. V prvom kroku sa aromatický amín a anhydrid kyseliny kondenzujú v reakčnom rozpúšťadle za vzniku amidovej zlúčeniny. Mechanizmus tejto kondenzačnej reakcie sa považuje za nukleofilnú adično-eliminačnú reakciu. V tomto mechanizme pôsobí osamotený elektrónový pár na dusíkovom heteroatóme ako nukleofilný útok na hydroxylovú skupinu anhydridu, počas ktorého sa karbonylová skupina prenesie na dusík, čím sa vytvorí medziprodukt amid a uvoľní sa kyselina mravčia, ktorá slúži ako ďalšia časť anhydridu kyseliny octovej.
Druhý krok, tvorba aromatického cyklopropanónového medziproduktu, je jednoduchým spojením dvoch rôznych molekúl s následnou dekarboxyláciou. V tomto mechanizme pôsobí amín v prvej molekule ako nukleofil na atakovanie uhlíka karbénu v ketóne, čím sa získa medziprodukt A, s ktorým sa dá manipulovať v závislosti od podmienok. Medziprodukt A sa potom podrobí pôsobeniu kyseliny alebo redukčného činidla za vzniku izochinolínového produktu.
Na záver, metóda syntézy Pictet-Spengler je dôležitou metódou chemickej syntézy, ktorá môže účinne syntetizovať izochinolín. Jeho kroky sú jednoduché, reakčné podmienky sú mierne, ľahko ovládateľné a získaný produkt má vysokú čistotu, takže je široko používaný v oblasti organickej syntézy.
2. Bischler-Napieralského syntéza
Bischler-Napieralskiho syntéza je metóda na syntézu izochinolínových zlúčenín, ktorá využíva amidy ako východiskové materiály a premieňa ich na cieľové zlúčeniny cyklizáciou a dehydratáciou. Metódu syntézy prvýkrát vynašli Bischler a Napieralski v roku 1893 a bola široko používaná pri príprave rastlín a syntetických drog.
Mechanizmus reakcie:
Bischler-Napieralskiho reakcia pozostáva z kroku cyklizácie katalyzovanej kyselinou a kroku dehydratácie katalyzovanej zásadou. Mechanizmus reakcie možno zhrnúť do nasledujúcich krokov:
(1) Molekula amidu je protónovaná pôsobením kyslého katalyzátora za vzniku medziproduktu, ktorým je organický katión, v ktorom je atóm N kladne nabitý. Tento krok vyžaduje dostatočne silný kyslý katalyzátor, ako je kyselina chlorovodíková alebo chlorid železitý.
(2) Medzi atómom N medziproduktu a susedným atómom uhlíka dochádza k elektrofilnému ataku, výsledkom čoho je päťčlenný kruhový medziprodukt. Tento krok sa dosiahne intramolekulárnou nukleofilnou substitúciou. π elektróny v skupine sa presunú k atómu C v päťčlennom kruhu, aby vytvorili novú väzbu CC, a atóm C v strede päťčlenného kruhu je kladne nabitý.
(3) Päťčlenný kruhový medziprodukt sa deprotonuje za vzniku šesťčlenného kruhového medziproduktu. Tento krok zvyčajne vyžaduje určitú teplotu a čas na podporu deprotonačnej reakcie.
(4) Alkyl-substituovaný šesťčlenný kruhový medziprodukt podstúpi zásadu uľahčenú dehydratačnú reakciu za vzniku konečného izochinolínového produktu a súčasne uvoľní molekuly vody.
Všeobecne povedané, existuje mnoho spôsobov syntézy izochinolínu a rôzne spôsoby sú vhodné pre rôzne reakčné podmienky. Tieto metódy je možné upraviť a vybrať podľa skutočných potrieb.