5-Cyanoindolär en viktig organisk förening som ofta används i forskningen om bioaktiva molekyler inom medicinområdet. Nedan presenterar vi flera syntetiska metoder för 5-cyanoindol.
Länken till 5-Cyanoindol:
https://www.BloomTechZ.com/syntetisk-kemisk/organisk-intermediärer/5-cyanoindole-CAS-15861-24-2.html
1. Bergmans reaktionsmetod:
Metodens reaktion är att använda alkyner som råmaterial för att generera aromatiska ringföreningar genom dehydreringsreaktion. 5-Cyanoindol kan syntetiseras på detta sätt. Råmaterialen som används i reaktionen är dietyltereftalat och 2-fenylacetylen. Efter att ovanstående två föreningar bestrålats med ultraviolett ljus, bildas mellanprodukter och slutligen genereras 5-cyanoindol genom en cykliseringsreaktion. Fördelen med denna metod är att reaktionsbetingelserna är relativt milda och synteseffektiviteten hög, men råvarorna är dyra och kostnaden hög.
Stegen i Bergman-reaktionen:
Steg 1: Beredning av 5-cyanindol och silvertrifluoracetat:
Under laboratorieförhållanden blandas {{0}}cyanindol och silvertrifluoracetat, vanligtvis i storleksordningen 0,1 mmol. Tillsätt långsamt dimetylsulfoxid (DMSO) lösning i en rotationsindunstare och rör om för att blanda, fortsätt värma till 60 grader tills alla substrat är upplösta. Två gånger mer silvertrifluoracetat tillsattes än substratet.
Steg 2: Återflödesreaktion:
Reaktionsblandningen upphettades under 1 timme och återloppskokades för att hålla temperaturen stabil vid 60 grader.
Steg 3: Hydrolys:
Efter reaktionen kyldes den blandade lösningen till rumstemperatur och en lämplig mängd vatten tillsattes långsamt för blandning, och produkten extraherades med en motsvarande lösning (såsom aceton). I denna process, på grund av dubbelbindningens polaritet i 5-cyanindolskelettet, blir utvinningen av produkten mer besvärlig.
Steg 4: Koncentrera:
Koncentrera den extraherade produkten under reducerat tryck, tvätta produkten upprepade gånger med ett filter och rent vatten, och indunsta och torka den.
Bergman-reaktionen är en viktig intramolekylär cykliseringsreaktion, och dess reaktionsmekanism har följande två möjligheter:
Mekanism 1: Framträdande väte/syreoxidationsreaktion:
Mekanismen för Bergman-reaktionen involverar en väte/syre-oxidationsreaktion, och det är svårt att sätta upp en kol-kol-reaktion på detta intramolekylära sätt. Bland dem gör det subtraktiva tillståndet för kol-väte i 5-cyanindol det mer allmänt och lätt att reagera för cykliseringsreaktioner. I denna reaktion bekräftade information om kärnmagnetisk resonans (NMR) den oxidativa omvandlingen av N-cyanonitrogenet i 5-cyanindol till den N-subvalenta kväveatomen (oN≡C). De genererade kväveoxiderna (oN≡C) kan reduceras till motsvarande karboxylsyror och aminer med andra homogena och heterogena reagens. I denna process spelar heterogen kemisk katalysator (syra/bas) också en viktig roll.
Mekanism 2: Framträdande väte/kväveoxidationsreaktion:
Bergmanreaktionen kan också förklaras av väte/kväveoxidationsreaktionen. I denna reaktion reagerar även det reducerade tillståndet av kol-väte i 5-cyanindol bra. N-cyanokväve kan oxidera intilliggande kol-vätebindningar. Dessa oxiderade mellanprodukter utvecklas av andra reaktioner (som väteoxidation, nitrering, etc.). Reaktionen av Mo(CO)6 på Cp2Fe och de producerade kväveoxidintermediärerna kan också ge ett starkare reduktionsmedel. Motsvarande elektronöverföringsreaktioner kan spela en viktig roll.
2. Suzuki-kopplingsreaktionsmetod:
Suzuki-kopplingsreaktionsmetoden är en mycket använd viktig reaktion, som kan användas för att konstruera skelettet av aromatiska ringföreningar. 5-Cyanoindol kan också syntetiseras av denna reaktion. Fördelen med denna metod är att råvarorna är relativt billiga och reaktionsförhållandena är lätta att kontrollera, men ett organiskt lösningsmedel krävs.
(1) Först måste material förberedas, inklusive 5-Bromindol, 5-Cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,4-dion, Palladiumacetat (Pd(OAc)2), fosfinligander (som fosfin eller fosfit), alkali (som natriumbensoat eller natriumkarbonat), organiska lösningsmedel (som dimetylsulfoxidklorid, acetonitril eller diklormetan) och vatten.
(2) Lös upp 5-Bromindol, 5-Cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,4-dion- och fosfinligander i ett organiskt lösningsmedel som t.ex. dimetylsulfoxidklorid, acetonitril eller diklormetan, och tillsätt alkali under kryogena betingelser. Lös till exempel upp 5-Bromindol (0,5 mmol), {{10}}Cyano-1,3-dimetylpyrimidin-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), fosfinligander (som TRIPHOS, {{20}},9 molprocent) och natriumkarbonat (2,0 ekv.) i CH3CN, omrörda tills de är helt upplösta , tillsatte sedan natriumkarbonat (2,0 ekv) vid -78 grad.
(3) Tillsätt palladiumacetat (Pd(OAc)2) till reaktionssystemet och rör om för att blanda. Tillsätt till exempel palladiumacetat (1,0 molprocent) till ovanstående blandning och rör om reaktionen vid -78 grad.
(4) Reaktionsblandningen kommer att värmas till rumstemperatur eller 70 grader under en temperaturregulator och reagera i 1-2 timmar. Efter att reaktionen är avslutad filtreras reaktionsblandningen och reaktionsblandningen separeras och extraheras med vatten och ett organiskt lösningsmedel.
(5) Extrahera och rena målprodukten 5-cyanoindol från oorganiska salter och andra föroreningar genom kolonnkromatografi eller andra separationstekniker. Till exempel, genom att använda silikagelkolonnkromatografi, extraheras målprodukten från föroreningarna i kolonnkromatografin och karakteriseras med hjälp av NMR.
Sammanfattningsvis är stegen för syntesen av 5-cyanoindol genom Suzuki-kopplingsreaktion mycket enkla, men uppmärksamhet bör ägnas åt valet av reaktionsförhållanden och material.
3. Friedel-Crafts reaktionsmetod:
Friedel-Crafts-reaktionen (Fujiwara-Moritani-reaktionen) är en organisk syntesmetod för syntes av aromater genom utbytesreaktion av iminer och arylsulfider. Det är en cykliseringsreaktion som länkar en imidazol- eller pyrrolring med en aldehyd- eller ketonring för att generera en aromatisk amin som innehåller en heterocykel. 5-Cyanoindol är en amidförening med en kväveheterocykel, som kan syntetiseras genom Friedel-Crafts reaktion. Fördelen med denna metod är att de kemiska egenskaperna hos råvarorna är relativt stabila och strukturen hos den resulterande produkten är relativt stabil. Det är dock nödvändigt att vara uppmärksam på valet av reaktionsförhållanden under drift.
De detaljerade stegen i Friedel-Crafts reaktionsmetod är som följer:
(1.) Reaktantberedning: Tillsätt 5-cyanoindol och organiskt lösningsmedel som innehåller formaldehyd i en ren och torr trehalsad kolv. Där det organiska lösningsmedlet kan vara vattenfria organiska lösningsmedel, såsom nitriler, etrar, estrar, etc., men försiktighet bör iakttas för att välja lösningsmedlets polaritet och reaktanternas kompatibilitet.
(2.) Uppvärmningsreaktion: Lägg den trehalsade flaskan i ett hett oljebad, värm först reaktantblandningen med låg temperatur och värm den sedan gradvis till reaktionstemperaturen. Reaktionstiden är vanligtvis 15-60 minuter. Den optimala reaktionstemperaturen för denna reaktion är vanligtvis mellan 100-140 grader, vilket kan justeras för olika reaktanter.
(3.) Separation av reaktionsprodukter: Efter att reaktionen är avslutad, kyl reaktionsblandningen till rumstemperatur, tillsätt en stor mängd vatten och organisk färg och justera sedan pH till neutralt med syra eller saltsyra vattenlösning. Den organiska fasen och den vattenhaltiga fasen separerades och den organiska fasen torkades över vattenfritt natriumsulfat och koncentrerades sedan till torrhet. Produkten kan separeras och renas med hjälp av kolonnkromatografi och liknande.
Sammanfattningsvis är Friedel-Crafts-reaktionen en viktig syntetisk metod, som är lämplig för syntes av aromatiska aminer från heterocykliska föreningar. För föreningar med heterocykliska kväveamider som 5-cyanoindol har denna reaktion stark tillämpbarhet och kan realisera cykliseringssyntes, vilket har ett visst tillämpningsvärde för forskning inom detta område.
4. Lineariseringsreaktionsmetod:
Linjäriseringsreaktionsmetoden är en metod för att omvandla nukleinsyramolekyler till linjäriserat DNA eller RNA, där 5-cyanoindol är ett vanligt använt reaktionsreagens. Råmaterialen som används i reaktionen är bensylalkohol och natriumcyanohydroxid, och 5-cyanoindol syntetiseras vidare genom en cykliseringsreaktion. Fördelen med denna metod är att råvarorna är lätta att få tag på och kostnaden är låg, och den är lämplig för olika nukleinsyraanalyser och forskningsområden. Det är dock nödvändigt att vara noggrann uppmärksam på cykliseringsförhållandena under användningsprocessen för att se om cykliska produkter kan genereras.
Linjäriseringsreaktionsmetoden för 5-cyanoindol och dess detaljerade steg.
(1) Lägg till mål-DNA eller RNA till bufferten som innehåller 5-cyanoindol, vanligtvis med hjälp av Tris-buffert med pH 8,5. 5-Cyanoindol är ett starkt fotokemiskt tvärbindningsreagens, som kan bilda ett komplex med NC-bindning med nukleinsyrabaser, vilket resulterar i tvärbindning mellan nukleinsyrasträngar.
(2) Exponera reaktionsblandningen för 365 nm ultraviolett ljus, och genom inverkan av ultraviolett ljus bildar 5-cyanoindol en kovalent länk med basen i DNA eller RNA, och uppnår därigenom linearisering.
(3) Tillsätt gelladdningsbuffert, ladda reaktionsprodukten och kör in den i agarosgelen för elektroforeseparation. Eftersom linjäriserat DNA eller RNA producerar ett enda band i gelén är det möjligt att separera linjära fragment av DNA eller RNA genom elektroforetisk separation.
I allmänhet används ovanstående metoder för att syntetisera 5-cyanoindol, och de har sina egna fördelar och nackdelar. I praktisk tillämpning är det nödvändigt att välja den mest lämpliga metoden enligt den faktiska erforderliga produkten.