5-Cyanoindolist eine wichtige organische Verbindung, die in der Medizin häufig bei der Erforschung bioaktiver Moleküle eingesetzt wird. Im Folgenden stellen wir verschiedene Synthesemethoden für 5-Cyanoindol vor.
Der Link von 5-Cyanoindol:
1. Bergman-Reaktionsmethode:
Die Reaktion des Verfahrens besteht darin, Alkine als Rohstoffe zu verwenden, um durch Dehydrierungsreaktion aromatische Ringverbindungen zu erzeugen. 5-Cyanoindol kann auf diese Weise synthetisiert werden. Die bei der Reaktion verwendeten Rohstoffe sind Diethylterephthalat und 2-Phenylacetylen. Nachdem die beiden oben genannten Verbindungen mit ultraviolettem Licht bestrahlt wurden, bilden sich Zwischenprodukte und schließlich wird durch eine Cyclisierungsreaktion 5-Cyanoindol erzeugt. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Reaktionsbedingungen relativ mild sind und die Syntheseeffizienz hoch ist, die Rohstoffe jedoch teuer und die Kosten hoch sind.
Die Schritte der Bergman-Reaktion:
Schritt 1: Herstellung von 5-Cyanindol und Silbertrifluoracetat:
Unter Laborbedingungen werden {{0}}Cyanindol und Silbertrifluoracetat gemischt, normalerweise in der Größenordnung von 0,1 mmol. Geben Sie langsam Dimethylsulfoxid (DMSO)-Lösung in einen Rotationsverdampfer und rühren Sie um, bis sich alle Substrate aufgelöst haben. Zweimal mehr Silbertrifluoracetat wurde als Substrat hinzugefügt.
Schritt 2: Refluxreaktion:
Die Reaktionsmischung wurde 1 Stunde lang erhitzt und unter Rückfluss erhitzt, um die Temperatur stabil bei 60 Grad zu halten.
Schritt 3: Hydrolyse:
Nach der Reaktion wurde die gemischte Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und zum Mischen langsam eine geeignete Menge Wasser zugegeben und das Produkt mit einer entsprechenden Lösung (z. B. Aceton) extrahiert. Bei diesem Verfahren wird die Extraktion des Produkts aufgrund der Polarität der Doppelbindung im 5-Cyanindol-Gerüst schwieriger.
Schritt 4: Konzentrieren:
Konzentrieren Sie das extrahierte Produkt unter vermindertem Druck, waschen Sie das Produkt wiederholt mit einem Filter und reinem Wasser, verdampfen Sie es und trocknen Sie es.
Die Bergman-Reaktion ist eine wichtige intramolekulare Cyclisierungsreaktion und ihr Reaktionsmechanismus weist die folgenden zwei Möglichkeiten auf:
Mechanismus 1: Prominente Wasserstoff/Sauerstoff-Oxidationsreaktion:
Der Mechanismus der Bergman-Reaktion beinhaltet eine Wasserstoff/Sauerstoff-Oxidationsreaktion, und es ist schwierig, in diesem intramolekularen Modus eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Reaktion durchzuführen. Unter anderem macht der subtraktive Kohlenstoff-Wasserstoff-Zustand in 5-Cyanindol es allgemeiner und einfacher für Cyclisierungsreaktionen. Bei dieser Reaktion bestätigten Kernspinresonanzdaten (NMR) die oxidative Umwandlung des N-Cyanstickstoffs in 5-Cyanindol zum N-subvalenten Stickstoffatom (oN≡C). Die erzeugten Stickoxide (oN≡C) können durch andere homogene und heterogene Reagenzien zu den entsprechenden Carbonsäuren und Aminen reduziert werden. In diesem Prozess spielt auch der heterogene chemische Katalysator (Säure/Base) eine wichtige Rolle.
Mechanismus 2: Prominente Wasserstoff/Stickstoff-Oxidationsreaktion:
Die Bergman-Reaktion kann auch durch die Wasserstoff/Stickstoff-Oxidationsreaktion erklärt werden. Bei dieser Reaktion reagiert auch der reduzierte Zustand des Kohlenstoff-Wasserstoffs in 5-Cyanindol gut. N-Cyano-Stickstoff kann benachbarte Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen oxidieren. Diese oxidierten Zwischenprodukte entstehen durch andere Reaktionen (wie Wasserstoffoxidation, Nitrierung usw.). Die Reaktion von Mo(CO)6 auf Cp2Fe und den erzeugten Stickoxid-Zwischenprodukten könnte auch ein stärkeres Reduktionsmittel liefern. Dabei können die entsprechenden Elektronentransferreaktionen eine wichtige Rolle spielen.
2. Suzuki-Kupplungsreaktionsmethode:
Die Suzuki-Kupplungsreaktionsmethode ist eine weit verbreitete wichtige Reaktion, die zum Aufbau des Gerüsts aromatischer Ringverbindungen verwendet werden kann. 5-Cyanoindol kann durch diese Reaktion ebenfalls synthetisiert werden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Rohstoffe relativ günstig sind und die Reaktionsbedingungen leicht zu kontrollieren sind, jedoch ein organisches Lösungsmittel erforderlich ist.
(1) Zunächst müssen Materialien vorbereitet werden, darunter 5-Bromindol, 5-Cyano-1,3-Dimethylpyrimidin-2,4-dion, Palladiumacetat (Pd(OAc)2), Phosphinliganden (wie Phosphin oder Phosphit), Alkali (wie Natriumbenzoat oder Natriumcarbonat), organische Lösungsmittel (wie Dimethylsulfoxidchlorid, Acetonitril oder Dichlormethan) und Wasser.
(2) Lösen Sie 5-Bromindol, 5-Cyano-1, 3-Dimethylpyrimidin-2, 4-dion und Phosphinliganden in einem organischen Lösungsmittel wie z Dimethylsulfoxidchlorid, Acetonitril oder Dichlormethan und Zugabe von Alkali unter kryogenen Bedingungen. Lösen Sie beispielsweise 5-Bromindol (0,5 mmol), {{10}}Cyano-1,3-Dimethylpyrimidin-2,{ {14}}dion (0,6 mmol), Phosphinliganden (wie TRIPHOS, {{20}},9 Molprozent) und Natriumcarbonat (2,0 Äq.) in CH3CN, gerührt, bis es vollständig gelöst ist , dann Natriumcarbonat (2,0 Äq.) bei -78 Grad hinzufügen.
(3) Palladiumacetat (Pd(OAc)2) in das Reaktionssystem geben und umrühren. Fügen Sie beispielsweise Palladiumacetat (1,0 Molprozent) zur obigen Mischung hinzu und rühren Sie die Reaktion bei -78 Grad.
(4) Die Reaktionsmischung wird unter einem Temperaturregler auf Raumtemperatur oder 70 Grad erhitzt und 1-2 Stunden lang umgesetzt. Nachdem die Reaktion beendet ist, wird die Reaktionsmischung filtriert und die Reaktionsmischung wird abgetrennt und mit Wasser und einem organischen Lösungsmittel extrahiert.
(5) Extrahieren und reinigen Sie das Zielprodukt 5-Cyanoindol von anorganischen Salzen und anderen Verunreinigungen durch Säulenchromatographie oder andere Trenntechniken. Beispielsweise wird mithilfe der Kieselgel-Säulenchromatographie das Zielprodukt aus den Verunreinigungen in der Säulenchromatographie extrahiert und beispielsweise durch NMR charakterisiert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Schritte zur Synthese von 5-Cyanoindol durch Suzuki-Kupplungsreaktion sehr einfach sind, es sollte jedoch auf die Auswahl der Reaktionsbedingungen und Materialien geachtet werden.
3. Friedel-Crafts-Reaktionsmethode:
Die Friedel-Crafts-Reaktion (Fujiwara-Moritani-Reaktion) ist eine organische Synthesemethode zur Synthese von Aromaten durch die Austauschreaktion von Iminen und Arylsulfiden. Es handelt sich um eine Cyclisierungsreaktion, bei der ein Imidazol- oder Pyrrolring mit einem Aldehyd- oder Ketonring verknüpft wird, um ein aromatisches Amin zu erzeugen, das einen Heterocyclus enthält. 5-Cyanoindol ist eine Amidverbindung mit einem Stickstoffheterocyclus, die durch Friedel-Crafts-Reaktion synthetisiert werden kann. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die chemischen Eigenschaften der Rohstoffe relativ stabil sind und die Struktur des resultierenden Produkts relativ stabil ist. Allerdings muss während des Betriebs auf die Wahl der Reaktionsbedingungen geachtet werden.
Die detaillierten Schritte der Friedel-Crafts-Reaktionsmethode sind wie folgt:
(1.) Reaktantenvorbereitung: 5-Cyanoindol und organisches Lösungsmittel, das Formaldehyd enthält, in einen sauberen und trockenen Dreihalskolben geben. Dabei kann es sich bei dem organischen Lösungsmittel um wasserfreie organische Lösungsmittel wie Nitrile, Ether, Ester usw. handeln, es sollte jedoch darauf geachtet werden, die Polarität des Lösungsmittels und die Kompatibilität der Reaktanten auszuwählen.
(2.) Erhitzungsreaktion: Stellen Sie die Dreihalsflasche in ein heißes Ölbad, erhitzen Sie zunächst die Reaktantenmischung bei niedriger Temperatur und erhitzen Sie sie dann allmählich auf die Reaktionstemperatur. Die Reaktionszeit beträgt im Allgemeinen 15-60 Minuten. Die optimale Reaktionstemperatur für diese Reaktion liegt im Allgemeinen zwischen 100-140 Grad, die für verschiedene Reaktanten angepasst werden kann.
(3.) Trennung der Reaktionsprodukte: Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, kühlen Sie die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur ab, geben Sie eine große Menge Wasser und organische Farbe hinzu und stellen Sie dann den pH-Wert mit einer wässrigen Säure- oder Salzsäurelösung auf neutral ein. Die organische Phase und die wässrige Phase wurden getrennt, und die organische Phase wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann zur Trockne eingeengt. Das Produkt kann mittels Säulenchromatographie und dergleichen abgetrennt und gereinigt werden.
Zusammenfassend handelt es sich bei der Friedel-Crafts-Reaktion um eine wichtige Synthesemethode, die sich für die Synthese aromatischer Amine aus heterozyklischen Verbindungen eignet. Für Verbindungen mit Stickstoff-heterocyclischen Amiden wie 5-Cyanoindol ist diese Reaktion gut anwendbar und kann eine Cyclisierungssynthese realisieren, die einen gewissen Anwendungswert für die Forschung auf diesem Gebiet hat.
4. Linearisierungsreaktionsmethode:
Die Linearisierungsreaktionsmethode ist eine Methode zur Umwandlung von Nukleinsäuremolekülen in linearisierte DNA oder RNA, bei der 5-Cyanoindol ein häufig verwendetes Reaktionsreagenz ist. Die bei der Reaktion verwendeten Rohstoffe sind Benzylalkohol und Natriumcyanhydroxid, und 5-Cyanoindol wird durch eine Cyclisierungsreaktion weiter synthetisiert. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass die Rohstoffe leicht zu beschaffen sind, die Kosten niedrig sind und sie für verschiedene Nukleinsäureanalyse- und Forschungsbereiche geeignet ist. Allerdings ist es notwendig, während des Verwendungsprozesses genau auf die Cyclisierungsbedingungen zu achten, um zu sehen, ob cyclische Produkte erzeugt werden können.
Die Linearisierungsreaktionsmethode von 5-Cyanoindol und ihre detaillierten Schritte.
(1) Fügen Sie die Ziel-DNA oder -RNA zum Puffer mit 5-Cyanoindol hinzu, normalerweise unter Verwendung von Tris-Puffer mit pH 8,5. 5-Cyanoindol ist ein starkes photochemisches Vernetzungsreagens, das durch NC-Bindung mit Nukleinsäurebasen einen Komplex bilden kann, was zu einer Vernetzung zwischen Nukleinsäuresträngen führt.
(2) Setzen Sie die Reaktionsmischung ultraviolettem Licht mit 365 nm aus. Durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht bildet 5-Cyanoindol eine kovalente Bindung mit der Base in DNA oder RNA, wodurch eine Linearisierung erreicht wird.
(3) Fügen Sie Gelladepuffer hinzu, laden Sie das Reaktionsprodukt auf und lassen Sie es zur Elektrophorese-Trennung in das Agarosegel laufen. Da linearisierte DNA oder RNA eine einzelne Bande im Gel erzeugt, ist es möglich, lineare DNA- oder RNA-Fragmente durch elektrophoretische Trennung zu trennen.
Im Allgemeinen werden alle oben genannten Methoden zur Synthese von 5-Cyanoindol verwendet und haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. In der praktischen Anwendung ist es notwendig, die am besten geeignete Methode entsprechend dem tatsächlich benötigten Produkt auszuwählen.