5-Kyanoindolje dôležitá organická zlúčenina široko používaná pri výskume bioaktívnych molekúl v oblasti medicíny. Nižšie predstavíme niekoľko syntetických metód 5-kyanoindolu.
Odkaz na 5-Kyanoindol:
https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/5-cyanoindol-cas-15861-24-2.html
1. Metóda Bergmanovej reakcie:
Reakciou tohto spôsobu je použitie alkínov ako surovín na vytvorenie aromatických kruhových zlúčenín prostredníctvom dehydrogenačnej reakcie. 5-Kyanindol možno syntetizovať týmto spôsobom. Suroviny použité pri reakcii sú dietyltereftalát a 2-fenylacetylén. Po ožiarení dvoch vyššie uvedených zlúčenín ultrafialovým svetlom sa vytvoria medziprodukty a nakoniec sa cyklizačnou reakciou vytvorí 5-kyanoindol. Výhodou tejto metódy je, že reakčné podmienky sú relatívne mierne a účinnosť syntézy je vysoká, ale suroviny sú drahé a náklady sú vysoké.
Kroky Bergmanovej reakcie:
Krok 1: Príprava 5-kyanindolu a trifluóracetátu strieborného:
V laboratórnych podmienkach sa zmieša {{0}}kyanindol a trifluóracetát strieborný, zvyčajne rádovo 0,1 mmol. Pomaly pridajte roztok dimetylsulfoxidu (DMSO) do rotačnej odparky a miešajte, aby ste premiešali, udržiavajte ohrievanie na 60 stupňov, kým sa nerozpustia všetky substráty. Pridalo sa dvakrát viac trifluóracetátu strieborného ako substrátu.
Krok 2: Refluxná reakcia:
Reakčná zmes sa zahrievala 1 hodinu a refluxovala, aby sa teplota udržala stabilná na 60 °C.
Krok 3: Hydrolýza:
Po reakcii sa zmiešaný roztok ochladil na teplotu miestnosti a pomaly sa pridalo vhodné množstvo vody na miešanie a produkt sa extrahoval zodpovedajúcim roztokom (ako je acetón). V tomto procese je extrakcia produktu v dôsledku polarity charakteristík dvojitej väzby v 5-kyanindolovej kostre problematickejšia.
Krok 4: Koncentrujte sa:
Extrahovaný produkt sa zahustí pri zníženom tlaku, produkt sa opakovane premyje filtrom a čistou vodou, odparí sa a vysuší.
Bergmanova reakcia je dôležitá intramolekulárna cyklizačná reakcia a jej reakčný mechanizmus má nasledujúce dve možnosti:
Mechanizmus 1: Výrazná oxidačná reakcia vodík/kyslík:
Mechanizmus Bergmanovej reakcie zahŕňa oxidačnú reakciu vodík/kyslík a je ťažké nastaviť reakciu uhlík-uhlík v tomto intramolekulárnom režime. Medzi nimi subtraktívny stav uhlík-vodík v 5-kyanindole spôsobuje, že je všeobecnejší a ľahšie reaguje na cyklizačné reakcie. V tejto reakcii informácie nukleárnej magnetickej rezonancie (NMR) potvrdili oxidačnú konverziu N-kyanodusíka v 5-kyandole na N-subvalentný atóm dusíka (oN≡C). Vzniknuté oxidy dusíka (oN≡C) možno redukovať na zodpovedajúce karboxylové kyseliny a amíny inými homogénnymi a heterogénnymi činidlami. V tomto procese hrá dôležitú úlohu aj heterogénny chemický katalyzátor (kyselina/báza).
Mechanizmus 2: Výrazná oxidačná reakcia vodík/dusík:
Bergmanovu reakciu možno vysvetliť aj oxidačnou reakciou vodík/dusík. Pri tejto reakcii dobre reaguje aj redukovaný stav uhlík-vodík v 5-kyanindole. N-kyano dusík môže oxidovať susedné väzby uhlík-vodík. Tieto oxidované medziprodukty vznikajú inými reakciami (ako je oxidácia vodíka, nitrácia atď.). Reakcia Mo(CO)6 na Cp2Fe a produkované medziprodukty oxidov dusíka môžu tiež poskytnúť silnejšie redukčné činidlo. Zodpovedajúce reakcie prenosu elektrónov môžu hrať dôležitú úlohu.
2. Spôsob Suzukiho kopulačnej reakcie:
Metóda Suzukiho kopulačnej reakcie je široko používaná dôležitá reakcia, ktorú možno použiť na konštrukciu skeletu zlúčenín aromatického kruhu. 5-Touto reakciou možno syntetizovať aj kyanoindol. Výhodou tejto metódy je, že suroviny sú relatívne lacné a reakčné podmienky sa dajú ľahko kontrolovať, ale je potrebné organické rozpúšťadlo.
(1) Najprv je potrebné pripraviť materiály vrátane 5-brómindolu, 5-kyano-1,3-dimetylpyrimidínu-2,4-dionu, Octan paládnatý (Pd(OAc)2), fosfínové ligandy (ako je fosfín alebo fosfit), alkálie (ako je benzoát sodný alebo uhličitan sodný), organické rozpúšťadlá (ako je dimetylsulfoxid chlorid, acetonitril alebo dichlórmetán) a voda.
(2) Rozpustite 5-brómindol, 5-kyano-1, 3-dimetylpyrimidín-2, 4-dión a fosfínové ligandy v organickom rozpúšťadle, ako je napr. dimetylsulfoxid chlorid, acetonitril alebo dichlórmetán a pridanie alkálie za kryogénnych podmienok. Napríklad rozpustite 5-brómindol (0,5 mmol), {{10}}kyano-1,3-dimetylpyrimidín-2,{ {14}}dión (0,6 mmol), fosfínové ligandy (ako napríklad TRIPHOS, {{20}},9 mol percent) a uhličitan sodný (2,0 ekv.) v CH3CN, miešané až do úplného rozpustenia a potom sa pridal uhličitan sodný (2,0 ekv.) pri -78 stupňoch.
(3) Do reakčného systému sa pridá octan paládnatý (Pd(OAc)2) a mieša sa. Napríklad do vyššie uvedenej zmesi pridajte octan paládnatý (1.0 mol. percent ) a miešajte reakciu pri -78 stupňoch.
(4) Reakčná zmes sa zahreje na teplotu miestnosti alebo 70 stupňov pod regulátorom teploty a nechá sa reagovať počas 1-2 hodín. Po ukončení reakcie sa reakčná zmes prefiltruje a reakčná zmes sa oddelí a extrahuje sa vodou a organickým rozpúšťadlom.
(5) Extrahujte a vyčistite cieľový produkt 5-kyanoindol od anorganických solí a iných nečistôt pomocou stĺpcovej chromatografie alebo iných separačných techník. Napríklad použitím stĺpcovej chromatografie na silikagéli sa cieľový produkt extrahuje z nečistôt v stĺpcovej chromatografii a charakterizuje sa pomocou NMR.
Na záver, kroky syntézy 5-kyanoindolu Suzukiho kopuláciou sú veľmi jednoduché, ale pozornosť by sa mala venovať výberu reakčných podmienok a materiálov.
3. Friedel-Craftsova reakčná metóda:
Friedel-Craftsova reakcia (Fujiwara-Moritaniho reakcia) je metóda organickej syntézy na syntézu aromatických látok prostredníctvom výmennej reakcie imínov a arylsulfidov. Ide o cyklizačnú reakciu, ktorá spája imidazolový alebo pyrolový kruh s aldehydovým alebo ketónovým kruhom za vzniku aromatického amínu obsahujúceho heterocyklus. 5-Kyanoindol je amidová zlúčenina s dusíkovým heterocyklom, ktorú možno syntetizovať Friedel-Craftsovou reakciou. Výhodou tejto metódy je, že chemické vlastnosti surovín sú relatívne stabilné a štruktúra výsledného produktu je relatívne stabilná. Pri prevádzke je však potrebné venovať pozornosť výberu reakčných podmienok.
Podrobné kroky Friedel-Craftsovej reakčnej metódy sú nasledovné:
(1.) Príprava reaktantu: Pridajte 5-kyanoindol a organické rozpúšťadlo obsahujúce formaldehyd do čistej a suchej trojhrdlovej banky. Pričom organickým rozpúšťadlom môžu byť bezvodé organické rozpúšťadlá, ako sú nitrily, étery, estery atď., ale treba venovať pozornosť výberu polarity rozpúšťadla a kompatibilite reaktantov.
(2.) Reakcia zahrievania: Trojhrdlovú fľašu vložte do horúceho olejového kúpeľa, zmes reaktantov najskôr zahrejte na nízku teplotu a potom ju postupne zahrejte na reakčnú teplotu. Reakčný čas je zvyčajne 15-60 minút. Optimálna reakčná teplota pre túto reakciu je vo všeobecnosti medzi 100-140 stupňom, ktorá môže byť nastavená pre rôzne reaktanty.
(3.) Separácia reakčných produktov: Po dokončení reakcie ochlaďte reakčnú zmes na teplotu miestnosti, pridajte veľké množstvo vody a organickej farby a potom upravte pH na neutrálne pomocou kyseliny alebo vodného roztoku kyseliny chlorovodíkovej. Organická fáza a vodná fáza sa oddelili a organická fáza sa vysušila nad bezvodým síranom sodným a potom sa zahustila do sucha. Produkt je možné oddeliť a vyčistiť pomocou stĺpcovej chromatografie a podobne.
Stručne povedané, Friedel-Craftsova reakcia je dôležitou syntetickou metódou, ktorá je vhodná na syntézu aromatických amínov z heterocyklických zlúčenín. Pre zlúčeniny s dusíkatými heterocyklickými amidmi, ako je 5-kyanoindol, má táto reakcia silnú použiteľnosť a môže realizovať cyklizačnú syntézu, ktorá má určitú aplikačnú hodnotu pre výskum v tejto oblasti.
4. Linearizačná reakčná metóda:
Linearizačná reakčná metóda je metóda na konverziu molekúl nukleových kyselín na linearizovanú DNA alebo RNA, v ktorej je 5-kyanoindol bežne používaným reakčným činidlom. Suroviny použité pri reakcii sú benzylalkohol a kyanohydroxid sodný a 5-kyanoindol sa ďalej syntetizuje cyklizačnou reakciou. Výhodou tejto metódy je, že suroviny sa dajú ľahko získať a náklady sú nízke a je vhodná na rôzne analýzy nukleových kyselín a výskumné oblasti. Je však potrebné venovať veľkú pozornosť podmienkam cyklizácie počas procesu použitia, aby sa zistilo, či môžu byť generované cyklické produkty.
Metóda linearizačnej reakcie 5-kyanoindolu a jej podrobné kroky.
(1) Pridajte cieľovú DNA alebo RNA do pufra obsahujúceho 5-kyanoindol, zvyčajne s použitím pufra Tris s pH 8,5. 5-Kyanoindol je silné fotochemické sieťovacie činidlo, ktoré môže tvoriť komplex s NC väzbou s bázami nukleových kyselín, čo vedie k zosieťovaniu medzi vláknami nukleových kyselín.
(2) Vystavte reakčnú zmes ultrafialovému svetlu s vlnovou dĺžkou 365 nm a pôsobením ultrafialového svetla 5-kyanoindol vytvorí kovalentnú väzbu s bázou v DNA alebo RNA, čím sa dosiahne linearizácia.
(3) Pridajte gélový nanášací pufor, nabite reakčný produkt a vložte ho do agarózového gélu na elektroforéznu separáciu. Pretože linearizovaná DNA alebo RNA vytvára v géli jeden pás, je možné oddeliť lineárne fragmenty DNA alebo RNA elektroforetickou separáciou.
Vo všeobecnosti sa všetky vyššie uvedené metódy používajú na syntézu 5-kyanoindolu a majú svoje výhody a nevýhody. Pri praktickej aplikácii je potrebné zvoliť najvhodnejšiu metódu podľa aktuálne požadovaného produktu.