Isochinolinhat viele interessante chemische Eigenschaften, von denen die repräsentativste ist, dass es viele Arten von Reaktionen durchführen kann. Isochinolin kann auch zu Chinolinan oxidiert oder zu 1- oder 2-Methylchinolin reduziert werden. Isochinolin ist zudem leicht alkalisch und nur leicht sauer. Naturähnliche Produkte sind eine Klasse von Alkaloiden, die in Pflanzen und Tieren weit verbreitet sind. Sie haben im Allgemeinen gute pharmakologische Wirkungen, einschließlich beruhigender, schmerzstillender, antitumoraler, antiviraler und antibakterieller Wirkung. Typische Beispiele sind Morphin, Phenothiazine, Chinoline und dergleichen. Aufgrund der pharmakologischen Aktivität von Naturstoffen sind Isochinolinverbindungen zu einer wichtigen Grundlage für die Entwicklung und Synthese von Arzneimitteln geworden. Lidocain ist beispielsweise ein Lokalanästhetikum, das in der Chirurgie verwendet wird und bei dessen Synthese Isochinolinverbindungen umgewandelt werden. Amoxicillin ist ein Antibiotikum zur Behandlung bakterieller Infektionen, dessen wichtiger Vorläufer ebenfalls Isochinolin ist. Insgesamt ist Isochinolin eine der wichtigsten organischen Verbindungen mit breiten Anwendungen in Naturstoffen, pharmazeutischer Synthese und organischer Chemie. Die Untersuchung von Isochinolin kann nicht nur seine einzigartigen chemischen Eigenschaften tiefgreifend erforschen, sondern es wird auch erwartet, dass es einige nützliche Anwendungsmöglichkeiten mit sich bringt.
Isochinolin ist eine weit verbreitete aromatische Verbindung, die in der Medizin und materiellen Anwendung von großem Wert ist. Daher hat seine Synthesemethode große Aufmerksamkeit erregt. In diesem Artikel werden alle Synthesemethoden von Isochinolin besprochen, einschließlich Pictet-Spengler-Synthese, Bischler-Napieralski-Synthese, Gattermann-Skita-Synthese, Pd-katalysierte CH-Funktionalisierung usw.
1. Pictet-Spengler-Synthese
Isochinolin ist eine wichtige stickstoffhaltige heterozyklische Verbindung mit einem breiten Spektrum an biologischen Aktivitäten und pharmakologischen Wirkungen. Die Pictet-Spengler-Synthese ist eine häufig verwendete Methode zur Synthese von Isochinolin.
Die Schritte der Pictet-Spengler-Synthesemethode:
1. Synthese von Amidverbindungen. Aromatische Amine und Säureanhydride werden in einem Reaktionslösungsmittel kondensiert, um Amidverbindungen zu erzeugen. Die Reaktion kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden und der Katalysator kann DCC (1,3-Dicyclohexylcarbodiimid) oder EEDQ (N-Aminobutoxycyano) usw. sein.
2. Synthese aromatischer Cyclopropanone. Die synthetisierte Amidverbindung wird unter basischen Bedingungen mit einem anderen aromatischen Amin umgesetzt, um ein aromatisches Cycloaceton-Zwischenprodukt zu erzeugen. Zu den allgemeinen Katalysatoren gehören subalkalische Oxidationsmittel wie CuCl2 oder Metallbasen wie NaH.
3. Erzeugung des Zielprodukts durch leichte Protonierung und Zyklisierung. Zunächst wird das erzeugte aromatische Cyclopropanon-Zwischenprodukt unter schwach sauren Bedingungen leicht protoniert, und dann wird die Cyclisierungsreaktion durchgeführt, um das Isochinolin-Produkt zu erhalten. Während der Reaktion kann ein Wassermolekül freigesetzt werden, und die Bedingungen für die Cyclisierung können Säuren wie HCl oder Reduktionsmittel wie Pyrophosphorsäure sein.
Reaktionsmechanismus:
Der Reaktionsmechanismus der Pictet-Spengler-Synthese lässt sich in zwei Hauptschritte unterteilen. Im ersten Schritt werden aromatisches Amin und Säureanhydrid in einem Reaktionslösungsmittel zu einer Amidverbindung kondensiert. Der Mechanismus dieser Kondensationsreaktion wird als nukleophile Additions-Eliminierungs-Reaktion angesehen. Bei diesem Mechanismus fungiert das einzelne Elektronenpaar am Stickstoffheteroatom als nukleophiler Angriff auf die hydroxylartige Gruppe des Anhydrids, bei dem eine Carbonylgruppe auf den Stickstoff übertragen wird, wodurch ein intermediäres Amid entsteht und Ameisensäure freigesetzt wird, die als dient anderer Teil des Essigsäureanhydrids.
Der zweite Schritt, die Bildung des aromatischen Cyclopropanon-Zwischenprodukts, erfolgt durch einfache Kombination zweier verschiedener Moleküle mit anschließender Decarboxylierung. Bei diesem Mechanismus fungiert das Amin im ersten Molekül als Nukleophil, das einen Carbenkohlenstoff im Keton angreift, wodurch Zwischenprodukt A entsteht, das je nach den Bedingungen entzerrt werden kann. Zwischenprodukt A wird dann der Einwirkung einer Säure oder eines Reduktionsmittels ausgesetzt, um das Isochinolinprodukt herzustellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Pictet-Spengler-Synthesemethode eine wichtige chemische Synthesemethode ist, mit der Isochinolin effizient synthetisiert werden kann. Seine Schritte sind einfach, die Reaktionsbedingungen sind mild, leicht zu kontrollieren und das erhaltene Produkt weist eine hohe Reinheit auf, sodass es häufig auf dem Gebiet der organischen Synthese eingesetzt wird.
2. Bischler-Napieralski-Synthese
Die Bischler-Napieralski-Synthese ist eine Methode zur Synthese von Isochinolinverbindungen, die Amide als Ausgangsstoffe verwendet und diese durch Cyclisierung und Dehydratisierung in Zielverbindungen umwandelt. Die Synthesemethode wurde erstmals 1893 von Bischler und Napieralski erfunden und wird häufig bei der Herstellung von Pflanzen und synthetischen Arzneimitteln eingesetzt.
Reaktionsmechanismus:
Die Bischler-Napieralski-Reaktion besteht aus einem säurekatalysierten Cyclisierungsschritt und einem basenkatalysierten Dehydratisierungsschritt. Der Reaktionsmechanismus kann durch die folgenden Schritte zusammengefasst werden:
(1) Das Amidmolekül wird unter Einwirkung eines sauren Katalysators protoniert, um ein Zwischenprodukt zu erzeugen, bei dem es sich um ein organisches Kation handelt, in dem das N-Atom positiv geladen ist. Dieser Schritt erfordert einen ausreichend starken sauren Katalysator wie Salzsäure oder Eisenchlorid.
(2) Ein elektrophiler Angriff findet zwischen dem N-Atom des Zwischenprodukts und dem benachbarten C-Atom statt, was zu einem Fünfring-Zwischenprodukt führt. Dieser Schritt wird durch intramolekulare nukleophile Substitution erreicht. Die π-Elektronen in der Gruppe wandern zum C-Atom im Fünfring, um eine neue CC-Bindung aufzubauen, und das C-Atom im Zentrum des Fünfrings ist positiv geladen.
(3) Das Fünfring-Zwischenprodukt wird deprotoniert, um ein Sechsring-Zwischenprodukt zu erzeugen. Dieser Schritt erfordert normalerweise eine bestimmte Temperatur und Zeit, um die Deprotonierungsreaktion zu fördern.
(4) Das Alkyl-substituierte Sechsring-Zwischenprodukt durchläuft eine basenvermittelte Dehydratisierungsreaktion, um das endgültige Isochinolinprodukt zu bilden und gleichzeitig Wassermoleküle freizusetzen.
Im Allgemeinen gibt es viele Synthesemethoden für Isochinolin, und unterschiedliche Methoden eignen sich für unterschiedliche Reaktionsbedingungen. Diese Methoden können je nach tatsächlichem Bedarf angepasst und ausgewählt werden.