توليف البيرازول المعتمد على درجة الحموضة، إيميدازول، وإيزيندولون ديبيرينون فلوروفوريس باستخدام نهج التكثيف كلايسين شميدت

رد فعل التكثيف كلايسين شميدت هو رد فعل قديم، لأول مرة التي ذكرتها كلايسين وشميت في وقت واحد في عام 1881. وهو ينطوي على إضافة إينولات بمساعدة قاعدة من كيتون أو ألدهيد، يظهر باللون الأزرق، في ألدهيد العطرية، كما هو موضح باللون الأحمر. في البداية ، تؤدي إضافة السينولات إلى تكوين الكحول ، كما هو موضح في الأقواس.

ومع ذلك ، فإن الجفاف اللاحق ينتج في نهاية المطاف إينون. وبما أن أرو ألدهيد لا يحتوي على هيدروجين ألفا، فإنه لا يمكن أن يشكل إينولات. ونتيجة لذلك، يمكن استخدام قواعد ضعيفة في كثير من الأحيان، مثل الهيدروكسيد، لتوليد السينولات.

وقد استخدم التكثيف كلايسين شميدت لتوليد عدد من المركبات على مر السنين. ومع ذلك ، فقد تم استخدامه على نطاق واسع للانضمام إلى أنظمة الحلقة العطرية للشالكون والفلافانونيات ، والتي تظهر باللونين الأحمر والأزرق. يشير الجزء الأزرق إلى أن مشتق من النولات والأحمر هو من الجزء العطري.

الكلكون والفلافانونات هي جوهر أساسي لمجموعة من الجزيئات النشطة بيولوجيا التي تمتلك مجموعة من الأنشطة، مثل المضادة للبكتيريا، المضادة للفطريات، المضادة للالتهابات، والمضادة للورم، اعتمادا على نمط الاستبدال. فئة واسعة أخرى من الجزيئات المتولدة من تفاعل التكثيف Claisen-Schmidt هي المركبات التي جسرها الميثين والتي نعطي أمثلة عليها في هذه الدراسة. يهتم مختبرنا بالمكونات الفلورية للبيليروبين الصباغي ، والذي ينتج بشكل طبيعي منتج تدهور الهيم.

تركيب البيليروبين والعديد من مكوناته تدور حول التكثيف نوع كلايسين شميدت، والتي يمكن تصورها في الهياكل التي عرضها النول الأزرق ومكونات ألدهيد العطرية الحمراء. عادة، المكونات المباشرة من البيليروبين، مثل ديميرينوين، هي غير فلورية. ومع ذلك ، إذا كان أحد الجسور مجموعتين النيتروجين مع مجموعة الميثيلين أو الكربونيل ، والجزيئات الناتجة تصبح الفلورسنت للغاية ، كما هو الحال في xanthoglows.

عادة، تمتص ثنائيات النيابرينات الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء الأزرق، مما يؤدي إلى عملية إيزوميريس من Z إلى E. مثل ديبيرينونات غير مختصرة، ن في dipyrrinones جسر تمتص أيضا الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء الأزرق، ولكن تختلف في أنها الاسترخاء في حالة متحمس عن طريق الفلورسينس. لقد اكتشفنا مؤخرا سلسلة من مشتقات ثنائي الثيرينون التي تفلور في الواقع دون جسر التكافؤ الذي يربط بين مجموعتي النيتروجين.

وبدلا من ذلك، يبدو أن رابطة الهيدروجين تردع عملية إيزوميرة Z إلى E، مما يؤدي إلى وضع من الفلورسينس. وبالإضافة إلى ذلك، تم اكتشاف غير متوقع أن هذه الجزيئات يمكن فك رجمها في وسائل الإعلام الأساسية، مما يؤدي إلى أطياف انبعاثات امتصاص متحولة في الدول التي تم فك الكبريت. وبالتالي، قد يكون لهذه الجزيئات قيمة كمسابير قياس نسب الحموضة.

وتستخدم مشتقات ديبرينون الفلورسنت، وتوليد التكيف طفيف في رد فعل التكثيف Claisen-Schmidt التقليدية. هذا البروتوكول ينحرف عن رد فعل التكثيف التقليدية كلايسين شميدت في أن الفينيلogous إينولات المستمدة من بيرولينون أو ايزويندولون هو مصدر النيوكليوفيليا. وenolate vinylogous يضيف إلى إما البيرازول أو إيميدازول ألدهيد لتوليد مكتبة صغيرة من نظائرها dipyrrinone.

يوضح الفيديو الإجراء المستخدم لإنشاء هذه المكتبة. ومع ذلك ، يمكن استخدام خطوات مماثلة لتنفيذ رد فعل كلايسين شميدت التقليدي. في حين أن رد فعل كلايسين شميدت كان ولا يزال رد فعل اصطناعي يستخدم على نطاق واسع ، فإن هذا هو أول عدد فيديو لهذه الطريقة ، والتي ندركها.

للتحضير لتركيب التماثلية dipyrrinone الفلورسنت عن طريق تكثيف الدول، تزن ما يعادلها على قدم المساواة من النيوكليوفيلي المختار والكتروفيلي. ثم إضافتها إلى قارورة أسفل مستديرة 25 ملليلتر تحتوي على شريط تحريك مغناطيسي. قياس خمسة ملليلتر من الإيثانول باستخدام اسطوانة تخرج.

ثم أضف الإيثانول إلى القارورة السفلية المستديرة. قياس 2.4 ملليلتر من 10 هيدروكسيد البوتاسيوم المولار المعدة سابقا باستخدام اسطوانة تخرج. ثم أضف هيدروكسيد البوتاسيوم إلى القارورة.

لضبط القارورة حتى الجزر، وتطبيق كمية كافية من الشحوم فراغ على مفصل الزجاج الأرض من مكثف رد فعل لمنع الاستيلاء على المفاصل الزجاج الأرض. ربط المكثف إلى إمدادات المياه الباردة، ثم إرفاق المفصل مدهون من المكثف إلى قارورة أسفل الجولة. ثم ضع القارورة إما في حمام زيت أو على كتلة تسخين الألومنيوم التي يمكن أن تحافظ على درجة حرارة ثابتة عن طريق زوجين الحرارية مع ستيرر لوحة ساخنة.

الحرارة إلى درجة حرارة الجزر مع السماح لرد الفعل لتحريك. يجب مراقبة خليط التفاعل عن طريق اللونيات طبقة رقيقة في ساعة واحدة وثلاث وستة و12 و 24 ساعة لقياس معدل التفاعل وللتحقق من الاستهلاك الكامل للمواد البداية. السماح للقارورة لتبرد لدرجة حرارة الغرفة، ثم تتبخر المذيبات الإيثانول باستخدام المبخر الدوارة.

ضع القارورة في حمام جليدي واترك القارورة تتوازن مع درجة حرارة حمام الثلج على مدار خمس دقائق. تحييد أي هيدروكسيد البوتاسيوم المتبقية في القارورة بإضافة 1.7 ملليلتر من حمض الخليك في جزء واحد. إذا حدث تشكيل الكريستال بعد تحييد، ثم اتبع إجراء تنقية الترشيح فراغ.

إذا لم يلاحظ تشكيل بلوري، ثم اتبع إجراء تنقية الكروماتوغرافيا عمود فلاش. ضع قطعة مستديرة من ورق الفلتر فوق القمع وقم بتبلل الورق بخفة باستخدام الماء المتأين للالتزام به في القمع. للتحضير لترشيح فراغ البلورات، قم بتركيب قمع هيرش أو بوشنر على قارورة الذراع الجانبية باستخدام محول مطاطي مجهز.

لتجنب انسداد ورق التصفية الذي يمكن أن يعوق الترشيح ، استخدمنا قمع Hirsch أو Buchner أكبر مما هو معتاد لعمليات الترشيح على نطاق مماثل. صب محتويات من قارورة أسفل مستديرة على ورقة تصفية والسماح للخليط لتصفية. شطف بلورات أثناء عملية الترشيح باستخدام 10 ملليلتر من الماء البارد الجليد deionized.

بعد الترشيح، نقل البلورات إلى قارورة أسفل مستديرة 25 ملليلتر. تطبيق معطف خفيف من الشحوم فراغ إلى محول الزجاج فراغ خط الطاقة العالية، ثم توصيل المحول إلى قارورة أسفل الجولة. تأمين الزجاج مشترك مع مقطع كيك.

لإعداد فراغ الطاقة العالية لتجفيف بلورات أي المذيبات المتبقية، تبريد كافية فخ فراغ الزجاج مع خليط من الثلج الجاف والأسيتون. قم بتوصيل خط فراغ الطاقة العالية بمحول الزجاج المرفق بقارورة أسفل مستديرة. قم بتشغيل مضخة فراغ الطاقة العالية واترك البلورات تجف لمدة ساعة واحدة على الأقل.

مرة واحدة وقد تم تجفيف بلورات بما فيه الكفاية تحت فراغ، بدوره مضخة فراغ قبالة والإفراج عن ختم فراغ من أجل إزالة قارورة أسفل الجولة. وزن بلورات المجففة للإبلاغ عن رد فعل في المئة العائد. للتحضير للتنقية عبر كروماتوغرافيا عمود الفلاش، أضف الخليط المعالج بالأحماض الذي لم يشكل بلورات من إجراء التركيب إلى قمع فاصل.

قياس 10 ملليلتر من ثنائي كلورو الميثان باستخدام اسطوانة تخرج واستخدام هذا لتخفيف الخليط المعالجة بالأحماض في قمع الانفصالية. أغلق القمع الفاصل وهزه برفق مع التأكد من التنفيس بشكل متكرر. بعد ذلك، يجب أن تكون طبقتان منفصلتان مرئيتين في القمع الفاصل.

استخراج طبقة مائي باستخدام خمسة ملليلتر إضافية من ثنائي كلورو الميثان. أكمل هذه الخطوة مرتين أخريين. الجمع بين جميع الكسور العضوية وإضافة كمية كافية من كبريتات الصوديوم اللامائية من أجل تجفيف الكسور العضوية.

نقل الكسور العضوية المجففة إلى قارورة أسفل جولة وإزالة ثنائي كلورو الميثان باستخدام المبخر الدوارة. تمييع البقايا المتبقية مع خمسة ملليلترات إضافية من ثنائي كلورو الميثان. إعداد عمود باستخدام ما يقرب من 75 غراما من هلام السيليكا واستخدام هذا لأداء كروماتوغرافيا عمود فلاش على العينة، وذلك باستخدام الميثانول 10٪ في ثنائي كلورو الميثان كما eluent.

تبخر eluent من الكسور التي تم جمعها باستخدام المبخر الدوارة. إعداد مضخة فراغ الطاقة العالية وفخ المذيبات الزجاج، كما هو موضح سابقا في إجراء تنقية الترشيح فراغ، والسماح للجمع الصلبة لتجف تحت فراغ عالية لمدة ساعة واحدة على الأقل. مرة واحدة وقد تم تجفيف بلورات بما فيه الكفاية تحت فراغ، تزن بلورات المجففة للإبلاغ عن رد فعل في المئة العائد.

لتأكيد بنية كل من نظائر ثنائي البيرينيون في المكتبة، تم استخدام العديد من الطرق الطيفية في تركيبة، بما في ذلك التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي، والتنظير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، وقياس الطيف الكتلي عالي الدقة. تم استخدام الأشعة فوق البنفسجية فيس والتنظير الطيفي الفلوري في التوصيف الضوئي لنظائر ثنائي الفلورسنت. باستخدام تفاعل تكثيف Claisen-Schmidt ، تمكنا من توليف مكتبة صغيرة من 10 مركبات ، بما في ذلك مركب التحكم الذي لا يمكنه المشاركة في روابط الهيدروجين بين الجزيئات.

وتفاوتت غلة نظائر الديبرينون من حوالي 40٪ إلى كمي تقريبا، وهي مدرجة تحت كل جزيء. المركبات ذات الغلة الكمية الأعلى، سواء في أشكال بروتونات وإزالة البروتونات، كانت مشتقة من 2-formylimidazole ويتم عرضها في صناديق الوردي. مركب التحكم، الذي لا فلورسي، هو في مربع سماوي.

المشتقات dipyrrinone تحت معيار 365 نانومتر مصباح الطول الموجي الطويل يعطي مضان لوحظ. يمكن للمرء أن يراقب بصريا الفلورية الحمراء التي تنتج عن إزالة البروتون. من خلال لون القنينات ، ينتقلون من الأزرق إلى السماوي في اللون.

لمزيد من البيانات الكمية عن الخصائص الفيزيائية الضوئية وغيرها من المشتقات ثنائية الثيرينون، نوجه المشاهدين إلى الجدول الثاني في الجزء المكتوب من المخطوطة. بشكل عام، يوفر تفاعل تكثيف Claisen-Schmidt إمكانية الوصول إلى مجموعة من المركبات العطرية ثنائية الحلق المرتبطة بالميثين. ومع ذلك، هناك بعض القيود.

يعتمد رد الفعل على استخدام كل من النيوكليوفيلي القابل للتخصيص والهكتروليت غير القابل للتخصيص ، مثل aro-aldehyde ، من أجل الخضوع لتكثيف ناجح. وفي حالة عدم تلبية هذا الشرط الأساسي، من المرجح أن تؤدي محاولات تنفيذ رد الفعل هذا إلى عدم القدرة على الربط بين أنظمة الحلقات و/أو توليد منتجات جانبية متنافسة. وثمة اعتبار آخر هو أن الشروط الأساسية تستخدم لتوليد النيوكليوفيلي السينولات التي يمكن أن تخلق عدم التوافق مع المجموعات الوظيفية التي هي عرضة لردود الفعل مع هيدروكسيد.

في مثل هذه الحالات، فمن الممكن لاستبدال هيدروكسيد مع قواعد النيتروجين أو الكربونات التي تم إنجازها مع DBU، تريثيلامين، بيبيريدين، قاعدة هونيج والكربونات الصوديوم. اخترنا ببساطة استخدام هيدروكسيد البوتاسيوم بسبب توافره والنفقات النسبية. وعلى الرغم من هذه القيود، فإن الطريقة المبينة في البروتوكول يمكن أن توفر وسيلة لتكرن الحلقات العطرية للعديد من النظم من خلال رد فعل بسيط من الناحية الإجرائية وفعال من حيث التكلفة من خطوة واحدة.

في حالة نظائر ثنائي الديبرينون التي قمنا بتصنيعها ، مكن تكثيف Claisen-Schmidt أحد الطرق الأكثر سهولة للفلوروفوريس المعتمد على الأسكH الموصوف حتى الآن. ومع ذلك، سيتم تطوير التصاميم المستقبلية لنظائر ثنائية الثيرينون باستخدام الإجراء المحدد من أجل توليد مركبات فلورية ذات قدرة أقوى على ترابط الهيدروجين بين الجزيئات وقيم pKa أقل. توقع هذه المسابير المعززة المعتمدة على درجة الحموضة سوف تمتلك غلة كمية أعلى مع تمكين تصور تقلبات درجة الحموضة لمجموعة أوسع من الأحداث داخل الخلايا.