5-Цианоиндоле важно органично съединение, широко използвано в изследването на биоактивни молекули в областта на медицината. По-долу ще представим няколко метода за синтез на 5-цианоиндол.
Връзката на 5-Цианоиндол:
1. Метод на реакцията на Бергман:
Реакцията на метода е да се използват алкини като суровини за генериране на ароматни пръстенни съединения чрез реакция на дехидрогениране. 5-Цианоиндолът може да се синтезира по този начин. Суровините, използвани в реакцията, са диетил терефталат и 2-фенилацетилен. След като горните две съединения се облъчят с ултравиолетова светлина, се образуват междинни съединения и накрая 5-цианоиндолът се генерира чрез реакция на циклизация. Предимството на този метод е, че реакционните условия са относително меки и ефективността на синтеза е висока, но суровините са скъпи и цената е висока.
Стъпките на реакцията на Бергман:
Стъпка 1: Получаване на 5-цианиндол и сребърен трифлуороацетат:
При лабораторни условия {{0}}цианиндол и сребърен трифлуороацетат се смесват, обикновено от порядъка на 0,1 mmol. Бавно добавете разтвор на диметилсулфоксид (DMSO) в ротационен изпарител и разбъркайте, за да се смеси, продължете да загрявате до 60 градуса, докато всички субстрати се разтворят. Добавен е два пъти повече сребърен трифлуороацетат от субстрата.
Стъпка 2: Реакция на рефлукс:
Реакционната смес се нагрява в продължение на 1 час и се нагрява при кипене, за да се поддържа температурата стабилна при 60 градуса.
Стъпка 3: Хидролиза:
След реакцията, смесеният разтвор се охлажда до стайна температура и бавно се добавя подходящо количество вода за смесване и продуктът се екстрахира със съответния разтвор (като ацетон). В този процес, поради полярността на характеристиката на двойната връзка в 5-цианиндоловия скелет, извличането на продукта става по-трудно.
Стъпка 4: Концентрирайте се:
Екстрахираният продукт се концентрира при понижено налягане, продуктът се измива многократно с филтър и чиста вода, изпарява се и се изсушава.
Реакцията на Бергман е важна реакция на вътрешномолекулна циклизация и нейният реакционен механизъм има следните две възможности:
Механизъм 1: Забележима реакция на окисляване на водород/кислород:
Механизмът на реакцията на Бергман включва реакция на окисление водород/кислород и е трудно да се установи реакция въглерод-въглерод в този вътрешномолекулен режим. Сред тях субтрактивното състояние на въглерод-водород в 5-цианиндола го прави по-общ и лесен за реагиране за реакции на циклизация. В тази реакция информацията от ядрено-магнитен резонанс (NMR) потвърждава окислителното превръщане на N-цианонитрогена в 5-цианиндол в N-подвалентен азотен атом (oN≡C). Генерираните азотни оксиди (oN≡C) могат да бъдат редуцирани до съответните карбоксилни киселини и амини чрез други хомогенни и хетерогенни реагенти. В този процес хетерогенният химичен катализатор (киселина/основа) също играе важна роля.
Механизъм 2: Забележима реакция на окисляване на водород/азот:
Реакцията на Бергман може да се обясни и с реакцията на окисляване на водород/азот. В тази реакция редуцираното състояние на въглерод-водород в 5-цианиндол също реагира добре. N-циано азотът може да окисли съседните въглерод-водородни връзки. Тези окислени междинни продукти се получават от други реакции (като водородно окисление, нитриране и др.). Реакцията на Mo(CO)6 върху Cp2Fe и получените междинни съединения на азотен оксид също може да осигури по-силен редуциращ агент. Съответните реакции на пренос на електрони могат да играят важна роля.
2. Метод на реакция на свързване на Suzuki:
Методът на реакцията на свързване на Suzuki е широко използвана важна реакция, която може да се използва за конструиране на скелета на ароматни пръстенни съединения. 5-Цианоиндолът също може да се синтезира чрез тази реакция. Предимството на този метод е, че суровините са относително евтини и условията на реакцията са лесни за контролиране, но е необходим органичен разтворител.
(1) Първо трябва да се подготвят материали, включително 5-бромоиндол, 5-циано-1,3-диметилпиримидин-2,4-дион, Паладиев ацетат (Pd(OAc)2), фосфинови лиганди (като фосфин или фосфит), алкали (като натриев бензоат или натриев карбонат), органични разтворители (като диметилсулфоксид хлорид, ацетонитрил или дихлорометан) и вода.
(2) Разтворете 5-бромоиндол, 5-циано-1, 3-диметилпиримидин-2, 4-дион и фосфинови лиганди в органичен разтворител като напр. диметил сулфоксид хлорид, ацетонитрил или дихлорометан, и Добавяне на алкали при криогенни условия. Например, разтворете 5-бромоиндол (0.5 mmol), {{10}}циано-1,3-диметилпиримидин-2,{ {14}}дион (0.6mmol), фосфинови лиганди (като TRIPHOS, {{20}}.9mol процента) и натриев карбонат (2.0eq) в CH3CN, разбъркани до пълно разтваряне , след което се добавя натриев карбонат (2,0 eq) при -78 градуса.
(3) Добавете паладиев ацетат (Pd(OAc)2) в реакционната система и разбъркайте, за да се смеси. Например, добавете паладиев ацетат (1.0 mol процента) към горната смес и разбъркайте реакцията при -78 градуса.
(4) Реакционната смес ще бъде нагрята до стайна температура или 70 градуса под температурен контролер и ще реагира за 1-2 часа. След като реакцията приключи, реакционната смес се филтрува и реакционната смес се отделя и екстрахира с вода и органичен разтворител.
(5) Екстрахирайте и пречистете целевия продукт 5-цианоиндол от неорганични соли и други примеси чрез колонна хроматография или други техники за разделяне. Например, чрез използване на колонна хроматография със силикагел, целевият продукт се екстрахира от примесите в колонната хроматография и се характеризира чрез средства като NMR.
В заключение, стъпките за синтез на 5-цианоиндол чрез реакция на свързване на Suzuki са много прости, но трябва да се обърне внимание на избора на реакционни условия и материали.
3. Реакционен метод на Фридел-Крафтс:
Реакцията на Фридел-Крафтс (реакция на Фудживара-Моритани) е метод на органичен синтез за синтез на аромати чрез реакция на обмен на имини и арилсулфиди. Това е реакция на циклизация, която свързва имидазолов или пиролов пръстен с алдехиден или кетонов пръстен, за да генерира ароматен амин, съдържащ хетероцикъл. 5-Цианоиндолът е амидно съединение с азотен хетероцикъл, което може да се синтезира чрез реакция на Фридел-Крафтс. Предимството на този метод е, че химичните свойства на суровините са относително стабилни, а структурата на получения продукт е относително стабилна. Въпреки това е необходимо да се обърне внимание на избора на реакционни условия по време на работа.
Подробните стъпки на метода на реакцията на Friedel-Crafts са както следва:
(1.) Подготовка на реагента: Добавете 5-цианоиндол и органичен разтворител, съдържащ формалдехид, в чиста и суха колба с три гърла. При което органичният разтворител може да бъде безводни органични разтворители като нитрили, етери, естери и т.н., но трябва да се внимава да се избере полярността на разтворителя и съвместимостта на реагентите.
(2.) Реакция на нагряване: Поставете бутилката с три гърла в гореща маслена баня, първо загрейте реактивната смес с ниска температура и след това постепенно я загрейте до температурата на реакцията. Времето за реакция обикновено е 15-60 минути. Оптималната реакционна температура за тази реакция обикновено е между 100-140 градуса, която може да се регулира за различни реагенти.
(3.) Разделяне на реакционните продукти: След като реакцията приключи, охладете реакционната смес до стайна температура, добавете голямо количество вода и органична боя и след това коригирайте pH до неутрално с киселина или воден разтвор на солна киселина. Органичната фаза и водната фаза се разделят и органичната фаза се изсушава над безводен натриев сулфат и след това се концентрира до сухо. Продуктът може да бъде отделен и пречистен чрез колонна хроматография и други подобни.
В обобщение, реакцията на Фридел-Крафтс е важен синтетичен метод, който е подходящ за синтеза на ароматни амини от хетероциклични съединения. За съединения с азотни хетероциклични амиди, като 5-цианоиндол, тази реакция има силна приложимост и може да осъществи циклизиращ синтез, който има определена приложна стойност за изследвания в тази област.
4. Метод на реакция на линеаризация:
Методът на реакцията на линеаризация е метод за превръщане на молекули на нуклеинова киселина в линеаризирана ДНК или РНК, при който 5-цианоиндолът е често използван реакционен реагент. Суровините, използвани в реакцията, са бензилов алкохол и натриев цианохидроксид, а 5-цианоиндолът се синтезира допълнително чрез реакция на циклизация. Предимството на този метод е, че суровините са лесни за получаване и цената е ниска и е подходящ за различни анализи на нуклеинова киселина и изследователски области. Въпреки това е необходимо да се обърне голямо внимание на условията на циклизация по време на процеса на използване, за да се види дали могат да се генерират циклични продукти.
Методът на реакцията на линеаризация на 5-цианоиндол и неговите подробни стъпки.
(1) Добавете целевата ДНК или РНК към буфера, съдържащ 5-цианоиндол, обикновено като използвате Tris буфер с pH 8,5. 5-Цианоиндолът е силен фотохимичен омрежващ реагент, който може да образува комплекс с NC свързване с бази на нуклеинова киселина, което води до омрежване между вериги на нуклеинова киселина.
(2) Изложете реакционната смес на 365 nm ултравиолетова светлина и чрез действието на ултравиолетова светлина 5-цианоиндолът образува ковалентна връзка с основата в ДНК или РНК, като по този начин постига линеаризация.
(3) Добавете буфер за зареждане на гел, заредете реакционния продукт и го пуснете в агарозния гел за разделяне чрез електрофореза. Тъй като линеаризираната ДНК или РНК произвежда единична лента в гела, е възможно да се разделят линейни фрагменти от ДНК или РНК чрез електрофоретично разделяне.
Като цяло всички горни методи се използват за синтезиране на 5-цианоиндол и имат своите предимства и недостатъци. При практическото приложение е необходимо да се избере най-подходящият метод според действително необходимия продукт.