5-سیانویندولیک ترکیب آلی مهم است که به طور گسترده در تحقیقات مولکول های فعال زیستی در زمینه پزشکی استفاده می شود. در زیر چندین روش مصنوعی 5-سیانویندول را معرفی خواهیم کرد.
پیوند از 5-سیانویندول:
1. روش واکنش برگمان:
واکنش این روش استفاده از آلکین ها به عنوان مواد خام برای تولید ترکیبات حلقه آروماتیک از طریق واکنش هیدروژن زدایی است. 5-سیانویندول را می توان به این روش سنتز کرد. مواد خام مورد استفاده در واکنش دی اتیل ترفتالات و 2-فنیل استیلن هستند. پس از تابش دو ترکیب فوق توسط اشعه ماوراء بنفش، مواد واسطه تشکیل می شود و در نهایت سیانویندول از طریق یک واکنش چرخه سازی تولید می شود. مزیت این روش این است که شرایط واکنش نسبتا ملایم و راندمان سنتز بالا است، اما مواد اولیه گران و هزینه آن بالا است.
مراحل واکنش برگمن:
مرحله 1: تهیه 5-سیاندول و تری فلوئورواستات نقره:
در شرایط آزمایشگاهی، {{0}}سیاندول و تری فلوئورواستات نقره معمولاً در حد 0.1 میلی مول مخلوط می شوند. محلول دی متیل سولفوکسید (DMSO) را به آرامی در یک اواپراتور چرخشی اضافه کنید و هم بزنید تا مخلوط شود، حرارت را تا 60 درجه ادامه دهید تا تمام بسترها حل شوند. تری فلوئورواستات نقره دو برابر بیشتر از بستر اضافه شد.
مرحله 2: واکنش رفلاکس:
مخلوط واکنش به مدت 1 ساعت حرارت داده شد و رفلاکس شد تا دما در 60 درجه ثابت بماند.
مرحله 3: هیدرولیز:
پس از واکنش، محلول مخلوط شده تا دمای اتاق خنک شد و مقدار مناسبی آب به آرامی برای مخلوط کردن اضافه شد و محصول با محلول مربوطه (مانند استون) استخراج شد. در این فرآیند، به دلیل قطبیت مشخصه پیوند دوگانه در اسکلت 5-سیانندول، استخراج محصول مشکلسازتر میشود.
مرحله 4: تمرکز:
محصول استخراج شده را تحت فشار کاهش یافته غلیظ کرده، محصول را به طور مکرر با صافی و آب خالص بشویید و تبخیر و خشک کنید.
واکنش برگمن یک واکنش چرخهسازی درون مولکولی مهم است و مکانیسم واکنش آن دو احتمال زیر را دارد:
مکانیسم 1: واکنش برجسته اکسیداسیون هیدروژن/اکسیژن:
مکانیسم واکنش برگمن شامل یک واکنش اکسیداسیون هیدروژن/اکسیژن است و تنظیم یک واکنش کربن-کربن در این حالت درون مولکولی دشوار است. در میان آنها، حالت تفریق کربن-هیدروژن در 5-سیاندول باعث میشود که واکنشهای چرخهسازی عمومیتر و آسانتر شود. در این واکنش، اطلاعات رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) تبدیل اکسیداتیو N-سیانونیتروژن موجود در 5-سیاندول را به اتم نیتروژن N-subvalent (oN≡C) تایید کرد. اکسیدهای نیتروژن تولید شده (oN≡C) را می توان توسط سایر معرف های همگن و ناهمگن به اسیدهای کربوکسیلیک و آمین های مربوطه کاهش داد. در این فرآیند، کاتالیزور شیمیایی ناهمگن (اسید/باز) نیز نقش مهمی ایفا می کند.
مکانیسم 2: واکنش برجسته اکسیداسیون هیدروژن/نیتروژن:
واکنش برگمن را می توان با واکنش اکسیداسیون هیدروژن/نیتروژن نیز توضیح داد. در این واکنش، حالت کاهش یافته کربن-هیدروژن در 5-سیاندول نیز به خوبی واکنش نشان میدهد. نیتروژن N-سیانو می تواند پیوندهای کربن-هیدروژن مجاور را اکسید کند. این واسطه های اکسید شده توسط واکنش های دیگر (مانند اکسیداسیون هیدروژن، نیتراسیون و غیره) ایجاد می شوند. واکنش Mo(CO)6 روی Cp2Fe و واسطه های اکسید نیتروژن تولید شده نیز ممکن است یک عامل احیا کننده قوی تری ارائه دهد. واکنش های انتقال الکترون مربوطه می توانند نقش مهمی ایفا کنند.
2. روش واکنش جفت سوزوکی:
روش واکنش جفت سوزوکی یک واکنش مهم پرکاربرد است که می توان از آن برای ساخت اسکلت ترکیبات حلقه آروماتیک استفاده کرد. 5-سیانویندول نیز می تواند با این واکنش سنتز شود. مزیت این روش این است که مواد اولیه نسبتاً ارزان هستند و شرایط واکنش به راحتی قابل کنترل است، اما یک حلال آلی مورد نیاز است.
(1) ابتدا باید مواد آماده شوند، از جمله 5-برومینول، 5-سیانو-1،3-دی متیل پیریمیدین-2،4-دیون، استات پالادیوم (Pd(OAc)2)، لیگاندهای فسفین (مانند فسفین یا فسفیت)، قلیایی (مانند بنزوات سدیم یا کربنات سدیم)، حلال های آلی (مانند دی متیل سولفوکسید کلرید، استونیتریل یا دی کلرومتان) و آب.
(2) لیگاندهای 5-برومینول، 5-سیانو-1،3-دی متیل پیریمیدین-2،4-دیون و فسفین را در یک حلال آلی حل کنید. دی متیل سولفوکسید کلرید، استونیتریل یا دی کلرومتان و اضافه کردن قلیایی در شرایط برودتی. به عنوان مثال، 5-برومینول (0.5 میلی مول)، {{10}}سیانو-1،3-دی متیل پیریمیدین-2، {14}}دیون (0.6mmol)، لیگاندهای فسفین (مانند TRIPHOS، {{2{23}}}}.9mol درصد) و کربنات سدیم (2.0eq) در CH3CN، هم زده شدند تا کاملا حل شوند ، سپس کربنات سدیم (2.0 eq) را در -78 درجه اضافه کرد.
(3) استات پالادیوم (Pd(OAc)2) را به سیستم واکنش اضافه کنید و هم بزنید تا مخلوط شود. به عنوان مثال استات پالادیوم (1.{3}} مول درصد) را به مخلوط فوق اضافه کنید و واکنش را در -78 درجه هم بزنید.
(4) مخلوط واکنش تا دمای اتاق یا 70 درجه تحت کنترل کننده دما گرم می شود و برای 1-2 ساعت واکنش نشان می دهد. پس از پایان واکنش، مخلوط واکنش فیلتر شده و مخلوط واکنش جدا شده و با آب و یک حلال آلی استخراج می شود.
(5) محصول مورد نظر 5-سیانویندول را از نمک های معدنی و سایر ناخالصی ها با کروماتوگرافی ستونی یا سایر تکنیک های جداسازی استخراج و خالص کنید. به عنوان مثال، با استفاده از کروماتوگرافی ستونی سیلیکاژل، محصول مورد نظر از ناخالصی های موجود در کروماتوگرافی ستونی استخراج می شود و با ابزارهایی مانند NMR مشخص می شود.
در نتیجه، مراحل سنتز 5-سیانویندول توسط واکنش جفت سوزوکی بسیار ساده است، اما باید به انتخاب شرایط واکنش و مواد توجه شود.
3. روش واکنش فریدل کرافت:
واکنش فریدل کرافت (واکنش فوجیوارا- موریتانی) یک روش سنتز آلی برای سنتز مواد آروماتیک از طریق واکنش تبادل ایمین ها و سولفیدهای آریل است. این یک واکنش چرخهای است که یک حلقه ایمیدازول یا پیرول را با یک حلقه آلدهید یا کتون پیوند میدهد تا یک آمین آروماتیک حاوی یک هتروسیکل تولید کند. 5-سیانویندول یک ترکیب آمیدی با هتروسیکل نیتروژن است که میتواند با واکنش فریدل کرافت سنتز شود. مزیت این روش این است که خواص شیمیایی مواد خام نسبتاً پایدار است و ساختار محصول حاصل نسبتاً پایدار است. اما توجه به انتخاب شرایط واکنش در حین کار ضروری است.
مراحل دقیق روش واکنش فریدل کرافت به شرح زیر است:
(1.) آماده سازی واکنش دهنده: 5-سیانویندول و حلال آلی حاوی فرمالدئید را به یک فلاسک سه گردنی تمیز و خشک اضافه کنید. که در آن، حلال آلی می تواند حلال های آلی بی آب مانند نیتریل ها، اترها، استرها و غیره باشد، اما باید در انتخاب قطبیت حلال و سازگاری واکنش دهنده ها دقت شود.
(2.) واکنش گرم کردن: بطری سه گردن را در یک حمام روغن داغ قرار دهید، ابتدا مخلوط واکنش دهنده را با دمای پایین گرم کنید و سپس به تدریج آن را تا دمای واکنش گرم کنید. زمان واکنش عموماً 15-60 دقیقه است. دمای بهینه واکنش برای این واکنش معمولاً بین 100-140 درجه است که میتواند برای واکنشدهندههای مختلف تنظیم شود.
(3.) جداسازی محصولات واکنش: پس از اتمام واکنش، مخلوط واکنش را تا دمای اتاق خنک کنید، مقدار زیادی آب و رنگ آلی اضافه کنید و سپس pH را با اسید یا محلول آبی اسید کلریدریک به حالت خنثی تنظیم کنید. فاز آلی و فاز آبی جدا شدند و فاز آلی روی سولفات سدیم بی آب خشک شد و سپس تا خشک شدن تغلیظ شد. محصول را می توان با استفاده از کروماتوگرافی ستونی و موارد مشابه جدا و خالص کرد.
به طور خلاصه، واکنش Friedel-Crafts یک روش مصنوعی مهم است که برای سنتز آمین های آروماتیک از ترکیبات هتروسیکلیک مناسب است. برای ترکیبات دارای آمیدهای هتروسیکلیک نیتروژن مانند 5-سیانویندول، این واکنش قابلیت کاربرد قوی دارد و میتواند سنتز چرخهسازی را محقق کند، که ارزش کاربردی خاصی برای تحقیقات در این زمینه دارد.
4. روش واکنش خطی سازی:
روش واکنش خطیسازی روشی برای تبدیل مولکولهای اسید نوکلئیک به DNA یا RNA خطیشده است که در آن 5-سیانویندول یک معرف واکنش متداول است. مواد خام مورد استفاده در واکنش، بنزیل الکل و سیانو هیدروکسید سدیم است و 5-سیانوندول بیشتر توسط یک واکنش چرخهسازی سنتز میشود. مزیت این روش این است که مواد اولیه به آسانی به دست می آید و هزینه کم است و برای آنالیزها و زمینه های تحقیقاتی مختلف اسید نوکلئیک مناسب است. با این حال، لازم است در طول فرآیند استفاده به شرایط چرخهسازی توجه شود تا ببینیم آیا میتوان محصولات چرخهای تولید کرد یا خیر.
روش واکنش خطی سازی 5-سیانویندول و مراحل دقیق آن.
(1) DNA یا RNA هدف را به بافر حاوی 5-سیانویندول اضافه کنید، معمولاً با استفاده از بافر Tris با pH 8.5. 5-سیانویندول یک معرف اتصال متقابل فتوشیمیایی قوی است که میتواند یک کمپلکس با اتصال NC با بازهای اسید نوکلئیک تشکیل دهد و در نتیجه بین رشتههای اسید نوکلئیک پیوند متقابل ایجاد کند.
(2) مخلوط واکنش را در معرض نور فرابنفش 365 نانومتر قرار دهید، و از طریق عمل نور ماوراء بنفش، 5-سیانویندول یک پیوند کووالانسی با پایه در DNA یا RNA ایجاد میکند و در نتیجه به خطی شدن میرسد.
(3) بافر بارگذاری ژل را اضافه کنید، محصول واکنش را شارژ کنید و آن را در ژل آگارز برای جداسازی الکتروفورز قرار دهید. از آنجایی که DNA یا RNA خطی شده یک نوار واحد در ژل تولید می کند، می توان قطعات خطی DNA یا RNA را با جداسازی الکتروفورتیک جدا کرد.
به طور کلی، روشهای فوق همگی برای سنتز 5-سیانویندول استفاده میشوند و مزایا و معایب خاص خود را دارند. در کاربرد عملی، لازم است که مناسب ترین روش با توجه به محصول مورد نیاز واقعی انتخاب شود.