5-Kyanindolje důležitou organickou sloučeninou široce používanou při výzkumu bioaktivních molekul v oblasti medicíny. Níže představíme několik syntetických metod 5-kyanoindolu.
Odkaz na 5-Kyanindol:
https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/5-cyanoindol-cas-15861-24-2.html
1. Metoda Bergmanovy reakce:
Reakcí této metody je použití alkynů jako surovin pro vytvoření aromatických kruhových sloučenin prostřednictvím dehydrogenační reakce. 5-Kyanindol lze tímto způsobem syntetizovat. Suroviny použité při reakci jsou diethyltereftalát a 2-fenylacetylen. Po ozáření dvou výše uvedených sloučenin ultrafialovým světlem se vytvoří meziprodukty a nakonec se cyklizační reakcí vytvoří 5-kyanoindol. Výhodou této metody je, že reakční podmínky jsou relativně mírné a účinnost syntézy je vysoká, ale suroviny jsou drahé a náklady jsou vysoké.
Kroky Bergmanovy reakce:
Krok 1: Příprava 5-kyanindolu a trifluoracetátu stříbrného:
Za laboratorních podmínek se smísí {{0}}kyanindol a trifluoracetát stříbrný, obvykle v řádu 0,1 mmol. Pomalu přidejte roztok dimethylsulfoxidu (DMSO) do rotační odparky a míchejte, aby se promíchalo, udržujte zahřívání na 60 stupňů, dokud se všechny substráty nerozpustí. Bylo přidáno dvakrát více trifluoracetátu stříbrného než substrátu.
Krok 2: Refluxní reakce:
Reakční směs byla zahřívána po dobu 1 hodiny a refluxována, aby byla teplota udržována stabilní na 60 °C.
Krok 3: Hydrolýza:
Po reakci se směsný roztok ochladí na teplotu místnosti a pomalu se přidá vhodné množství vody pro míchání a produkt se extrahuje odpovídajícím roztokem (jako je aceton). V tomto procesu se v důsledku polarity charakteristiky dvojné vazby v 5-kyandolové kostře stává extrakce produktu obtížnější.
Krok 4: Koncentrujte se:
Extrahovaný produkt se zahustí za sníženého tlaku, produkt se opakovaně promyje filtrem a čistou vodou, odpaří se a suší.
Bergmanova reakce je důležitou intramolekulární cyklizační reakcí a její reakční mechanismus má následující dvě možnosti:
Mechanismus 1: Výrazná oxidační reakce vodík/kyslík:
Mechanismus Bergmanovy reakce zahrnuje oxidační reakci vodík/kyslík a je obtížné nastavit reakci uhlík-uhlík v tomto intramolekulárním režimu. Mezi nimi subtraktivní stav uhlík-vodík v 5-kyanindolu umožňuje obecnější a snadnější reakci pro cyklizační reakce. V této reakci informace nukleární magnetické rezonance (NMR) potvrdily oxidativní konverzi N-kyanodusíku v 5-kyanindolu na N-subvalentní atom dusíku (oN≡C). Vzniklé oxidy dusíku (oN≡C) lze redukovat na odpovídající karboxylové kyseliny a aminy jinými homogenními a heterogenními činidly. V tomto procesu hraje důležitou roli také heterogenní chemický katalyzátor (Acid/base).
Mechanismus 2: Výrazná oxidační reakce vodík/dusík:
Bergmanovu reakci lze také vysvětlit oxidační reakcí vodík/dusík. Při této reakci také dobře reaguje redukovaný stav uhlík-vodík v 5-kyanindolu. N-kyanodusík může oxidovat sousední vazby uhlík-vodík. Tyto oxidované meziprodukty vznikají jinými reakcemi (jako je oxidace vodíku, nitrace atd.). Reakce Mo(CO)6 na Cp2Fe a produkované meziprodukty oxidů dusíku mohou také poskytnout silnější redukční činidlo. Odpovídající reakce přenosu elektronů mohou hrát důležitou roli.
2. Suzukiho spojovací metoda:
Metoda Suzukiho vazebné reakce je široce používaná důležitá reakce, kterou lze použít ke konstrukci skeletu sloučenin aromatického kruhu. 5-Touto reakcí lze také syntetizovat kyanoindol. Výhodou této metody je, že suroviny jsou relativně levné a reakční podmínky se snadno kontrolují, ale je zapotřebí organické rozpouštědlo.
(1) Nejprve je třeba připravit materiály, včetně 5-bromondolu, 5-kyano-1,3-dimethylpyrimidinu-2,4-dionu, Octan palladnatý (Pd(OAc)2), fosfinové ligandy (jako je fosfin nebo fosfit), alkálie (jako je benzoát sodný nebo uhličitan sodný), organická rozpouštědla (jako je dimethylsulfoxid chlorid, acetonitril nebo dichlormethan) a voda.
(2) Rozpusťte ligandy 5-bromindolu, 5-kyano-1,3-dimethylpyrimidinu-2,4-dionu a fosfinu v organickém rozpouštědle, např. dimethylsulfoxid chlorid, acetonitril nebo dichlormethan, a přidat alkálie za kryogenních podmínek. Například rozpusťte 5-bromindol (0,5 mmol), {{10}}kyano-1,3-dimethylpyrimidin-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), fosfinové ligandy (jako je TRIPHOS, {{20}},9 mol procent) a uhličitan sodný (2,0 ekv.) v CH3CN, mícháno, dokud se úplně nerozpustí , poté byl přidán uhličitan sodný (2,0 ekv.) při -78 stupni.
(3) Do reakčního systému se přidá octan palladnatý (Pd(OAc)2) a míchá se. Například do výše uvedené směsi přidejte octan palladnatý (1.0 mol procent ) a míchejte reakci při -78 stupni.
(4) Reakční směs se zahřeje na teplotu místnosti nebo 70 stupňů pod regulátorem teploty a nechá reagovat po dobu 1-2 hodin. Po ukončení reakce se reakční směs filtruje a reakční směs se oddělí a extrahuje se vodou a organickým rozpouštědlem.
(5) Extrahujte a vyčistěte cílový produkt 5-kyanoindol od anorganických solí a jiných nečistot pomocí sloupcové chromatografie nebo jiných separačních technik. Například za použití sloupcové chromatografie na silikagelu se cílový produkt extrahuje z nečistot ve sloupcové chromatografii a charakterizuje se prostředky, jako je NMR.
Závěrem lze říci, že kroky pro syntézu 5-kyanoindolu Suzukiho kopulační reakcí jsou velmi jednoduché, ale pozornost by měla být věnována výběru reakčních podmínek a materiálů.
3. Friedel-Craftsova reakční metoda:
Friedel-Craftsova reakce (Fujiwara-Moritaniho reakce) je metoda organické syntézy pro syntézu aromatických látek prostřednictvím výměnné reakce iminů a arylsulfidů. Jde o cyklizační reakci, která spojuje imidazolový nebo pyrrolový kruh s aldehydovým nebo ketonovým kruhem za vzniku aromatického aminu obsahujícího heterocyklus. 5-Kyanoindol je amidová sloučenina s dusíkovým heterocyklem, kterou lze syntetizovat Friedel-Craftsovou reakcí. Výhodou této metody je, že chemické vlastnosti surovin jsou relativně stabilní a struktura výsledného produktu je relativně stabilní. Při provozu je však nutné dbát na volbu reakčních podmínek.
Podrobné kroky Friedel-Craftsovy reakční metody jsou následující:
(1.) Příprava reaktantu: Přidejte 5-kyanoindol a organické rozpouštědlo obsahující formaldehyd do čisté a suché tříhrdlé baňky. Přičemž organickým rozpouštědlem mohou být bezvodá organická rozpouštědla, jako jsou nitrily, ethery, estery atd., ale je třeba věnovat pozornost výběru polarity rozpouštědla a kompatibilitě reaktantů.
(2.) Reakce zahřívání: Tříhrdlou láhev vložíme do horké olejové lázně, nejprve zahřejeme směs reaktantů na nízkou teplotu a poté postupně zahřejeme na reakční teplotu. Reakční doba je obecně 15-60 minut. Optimální reakční teplota pro tuto reakci je obecně mezi 100-140 stupni, kterou lze upravit pro různé reaktanty.
(3.) Separace reakčních produktů: Po dokončení reakce se reakční směs ochladí na teplotu místnosti, přidá se velké množství vody a organické barvy a poté se pH upraví na neutrální pomocí kyseliny nebo vodného roztoku kyseliny chlorovodíkové. Organická fáze a vodná fáze se oddělí a organická fáze se suší nad bezvodým síranem sodným a poté se koncentruje do sucha. Produkt může být separován a čištěn pomocí kolonové chromatografie a podobně.
Stručně řečeno, Friedel-Craftsova reakce je důležitou syntetickou metodou, která je vhodná pro syntézu aromatických aminů z heterocyklických sloučenin. Pro sloučeniny s dusíkatými heterocyklickými amidy, jako je 5-kyanoindol, má tato reakce silnou použitelnost a může realizovat cyklizační syntézu, což má určitou aplikační hodnotu pro výzkum v této oblasti.
4. Metoda linearizační reakce:
Metoda linearizační reakce je metoda konverze molekul nukleové kyseliny na linearizovanou DNA nebo RNA, ve které je 5-kyanoindol běžně používaným reakčním činidlem. Suroviny použité při reakci jsou benzylalkohol a kyanohydroxid sodný a 5-kyanoindol se dále syntetizuje cyklizační reakcí. Výhodou této metody je snadné získání surovin a nízké náklady a je vhodná pro různé oblasti analýzy nukleových kyselin a výzkumu. Je však nutné věnovat velkou pozornost podmínkám cyklizace během procesu použití, aby se zjistilo, zda mohou vznikat cyklické produkty.
Metoda linearizační reakce 5-kyanoindolu a její podrobné kroky.
(1) Přidejte cílovou DNA nebo RNA do pufru obsahujícího 5-kyanoindol, obvykle pomocí pufru Tris s pH 8,5. 5-Kyanoindol je silné fotochemické zesíťující činidlo, které může tvořit komplex s NC vazbou s bázemi nukleové kyseliny, což vede k zesíťování mezi řetězci nukleových kyselin.
(2) Vystavte reakční směs ultrafialovému světlu o vlnové délce 365 nm a působením ultrafialového světla 5-kyanoindol vytvoří kovalentní vazbu s bází v DNA nebo RNA, čímž se dosáhne linearizace.
(3) Přidejte pufr pro nanášení gelu, nabijte reakční produkt a vložte jej do agarózového gelu pro separaci elektroforézou. Protože linearizovaná DNA nebo RNA vytváří v gelu jeden pás, je možné oddělit lineární fragmenty DNA nebo RNA elektroforetickou separací.
Všechny výše uvedené metody se obecně používají k syntéze 5-kyanoindolu a mají své výhody a nevýhody. Při praktické aplikaci je nutné zvolit nejvhodnější metodu podle skutečně požadovaného produktu.