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Chemistry

क्लैसेन-श्मिट संघनन दृष्टिकोण का उपयोग करके पीएच डिपेंडेजोल, इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस का संश्लेषण

Published: June 10, 2021 doi: 10.3791/61944
Automatic Translation
1, 2, 1
1Department of Physical and Life Sciences, Nevada State College, 2Department of Humanities, Nevada State College

Summary

क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया मेथिन-ब्रिजित वैंक्यूगेट साइकिल चक्रीय सुगंधित यौगिकों की पीढ़ी के लिए एक महत्वपूर्ण कार्यप्रणाली है। एल्डोल प्रतिक्रिया के आधार-मध्यस्थता संस्करण का उपयोग करने के माध्यम से, फ्लोरोसेंट और/या जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं की एक श्रृंखला को आम तौर पर सस्ती और परिचालन रूप से सरल सिंथेटिक दृष्टिकोण के माध्यम से पहुंचा जा सकता है ।

Abstract

मेथिन-ब्रिजित वैंजिग्टेड साइकिल से जुड़े सुगंधित यौगिक जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं जैसे पोर्फिरिन, डाइपिरिन और फार्मास्यूटिकल्स की एक श्रृंखला के आम घटक हैं। इसके अतिरिक्त, इन प्रणालियों के प्रतिबंधित रोटेशन के परिणामस्वरूप अक्सर अत्यधिक मामूली फ्लोरोसेंट सिस्टम होते हैं जैसा कि 3H, 5H-dipyrrolo [1,2-c:2', 1'-f]pyrimidin-3-ones में मनाया जाता है, एक्सनथोग्लो, पाइरोलोइंडोलिज़ीन एनालॉग, बॉडीपी एनालॉग, और ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) के फेनोलिक और इमिडाजोलिनोन रिंग सिस्टम। यह पांडुलिपि फ्लोरोसेंट पीएच निर्भर पायराजोल/इमिडाजोल/आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन एनालॉग की एक श्रृंखला उत्पन्न करने के लिए क्लेसेन-श्मिट संघनन का प्रदर्शन करने की एक सस्ती और परिचालन रूप से सरल विधि का वर्णन करती है। जबकि पद्धति डिपिर्रिनोन एनालॉग के संश्लेषण को दर्शाती है, इसका अनुवाद वैंजुगाए साइकिल से सुगंधित यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। इस विधि में उपयोग की जाने वाली क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया न्यूक्लियोफिले और इलेक्ट्रोफिले के दायरे में सीमित है जो बुनियादी परिस्थितियों (न्यूक्लियोफिले घटक) और गैर-एनोलिनेबल एल्डिहाइड (इलेक्ट्रोफिले घटक) के तहत एनोलिजेबल हैं। इसके अतिरिक्त, न्यूक्लियोफिलिक और इलेक्ट्रोफिलिक रिएक्टिव दोनों में कार्यात्मक समूह होने चाहिए जो अनजाने में हाइड्रोक्साइड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेंगे। इन सीमाओं के बावजूद, यह पद्धति पूरी तरह से उपन्यास प्रणालियों तक पहुंच प्रदान करती है जिन्हें जैविक या आणविक जांच के रूप में नियोजित किया जा सकता है।

Introduction

कई संयुग्मित साइकिल प्रणालियां, जिनमें दो सुगंधित छल्ले एक मोनोमेथीन पुल से जुड़े होते हैं, बांड रोटेशन के माध्यम से आइसोमेराइजेशन से गुजरते हैं, जब एक फोटॉन(चित्रा 1A)1,2,3,4,5से उत्साहित होते हैं। उत्तेजित आइसोमर आम तौर पर गैर-रेडिएटिव क्षय प्रक्रियाओं के माध्यम से जमीनी राज्य में आरामकरेगा 6। यदि बांड रोटेशन के लिए ऊर्जा बाधा काफी हद तक बढ़ जाती है, तो फोटोयुक्तीकरण को प्रतिबंधित या रोकना संभव है। इसके बजाय, फोटोनिक उत्तेजन के परिणामस्वरूप एक उत्साहित एकल स्थिति होती है जो अक्सर गैर-रेडिएटिवक्षय (चित्रा 1B)के बजाय फ्लोरेसेंस के माध्यम से आराम करती है। फोटोइसोमराइजेशन को रोकना सबसे अधिक यांत्रिक रूप से सहसंयोजक संबंधों द्वारा दो सुगंधित रिंग सिस्टम को तार के माध्यम से बांड रोटेशन को प्रतिबंधित करके पूरा किया जाता है, जिससे अणु को एक विशेष आइसोमेट्रिक राज्य में लॉक किया जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग कई अलग-अलग फ्लोरोसेंट ट्राइसाइक्लिनिक डिपिरिनोन और डिपिएरोलेथेन एनालॉग बनाने के लिए किया गया है जैसे: 3H, 5H-dipyrrolo [1,2-c:2', 1'-f]pyrimidin-3-ones(1),xanthoglows(2)6,7,pyrroloindolizinedione एनालॉग(3)8,और BODIPY अनुरूप9 (4, चित्रा 2)जिसके तहत पाइरोलिडीन और/या पायरोल रिंग सिस्टम मेथिलीन, कार्बोनिल के साथ सीमित हैं, या बोरोन डिफ्लोरो लिंकर्स। आमतौर पर, 1-4 एफ > 0.7 सुझाव Φएफ के अधिकारी फ्लोरोफोर इकाइयों के रूप में बहुत कुशल हैं।

रिंग सिस्टम को सहसंयोजक रूप से जोड़ने के अलावा अन्य साधनों के माध्यम से फोटोयुक्तीकरण को प्रतिबंधित करना भी संभव है। उदाहरण के लिए, ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) के फेनोलिक और इमिडाजोलिनोन रिंग्स(चित्रा 2)प्रोटीन वातावरण द्वारा रोटेशन तक सीमित हैं; प्रतिबंधात्मक सेटिंग फ्री सॉल्यूशन10में एक ही क्रोमोफोर यूनिट की तुलना में परिमाण के तीन आदेशों से क्वांटम यील्ड बढ़ जाती है . ऐसा माना जाता है कि जीएफपी का प्रोटीन पाड़11को स्टेरिक और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभाव के माध्यम से एक घूर्णन बाधा प्रदान करता है । हाल ही में, हमारे समूह ने नेवादा विश्वविद्यालय में ओडोह समूह के सहयोग से, रेनो ने एक और फ्लोरोफोर प्रणाली की खोज की जो डिपिर्रिनोन-आधारित xanthoglow सिस्टम(चित्रा 2)12में संरचनात्मक समानता वहन करती है। हालांकि, ये डिपिर्रिनोन एनालॉग उस इंट्रामोल्यूलर हाइड्रोजन बांड में xanthoglow प्रणाली से भिन्न होते हैं, न कि सहसंयोजक बांड के बजाय, फोटोयुक्तीकरण को रोकते हैं और परिणामस्वरूप फ्लोरोसेंट साइकिल सिकोइकलिक प्रणाली होती है। इसके अलावा, पायराजोल, इमिडाजोल, और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन एनालॉग प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड राज्यों में हाइड्रोजन बॉन्ड कर सकते हैं; प्रणाली की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति में बदलाव के कारण होने वाली गति और उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य दोनों के लाल-स्थानांतरण में विकृति परिणाम होता है। जबकि हाइड्रोजन संबंध को क्वांटम पैदावार में वृद्धि करने की सूचना दी गई है, हालांकि प्रतिबंधित रोटेशन13,14,15,16,हम किसी अन्य फ्लोरोफोर प्रणाली से अनजान हैं जिसमें प्रतिबंधित आइसोमोराइजेशन अणु के प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड दोनों राज्यों में फ्लोरेसेंस की एक विधा के रूप में कार्य करता है । इसलिए, ये पीएच निर्भर डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस उस संबंध में अद्वितीय हैं।

इस वीडियो में, हम फ्लोरोसेंट डिपिर्रिनोन एनालॉग श्रृंखला के संश्लेषण और रासायनिक लक्षण वर्णन पर ध्यान केंद्रित करते हैं। विशेष रूप से, क्लेसेन-श्मिट संघनन पद्धति पर जोर दिया गया है जिसका उपयोग फ्लोरोसेंट एनालॉग की पूरी श्रृंखला के निर्माण के लिए किया गया था। यह प्रतिक्रिया एक आधार-मध्यस्थता वाले विनायलॉग आयन की पीढ़ी पर निर्भर करती है जो एक एल्डिहाइड समूह पर हमला करती है, एक शराब का उत्पादन करने के लिए जो बाद में उन्मूलन से गुजरती है। डाइपिर्रिनोन एनालॉग श्रृंखला के लिए, एक पायरोलिनोन/आइसोइंडोलोन को एक पायराजोल या इमिडाजोल रिंग(चित्र 3)से जुड़े एल्डिहाइड समूह पर हमले की सुविधा प्रदान करने के लिए एक एनोलेट में परिवर्तित किया जाता है; उन्मूलन के बाद एक पूरी तरह से संयुग्मित साइकिलवाला प्रणाली, एक मेथिन-पुल से जुड़ी, का गठन किया है। यह उल्लेखनीय है कि डिपिर्रिनोन एनालॉग की पूरी श्रृंखला का निर्माण आसानी से उपलब्ध वाणिज्यिक सामग्रियों से किया जा सकता है और आमतौर पर मध्यम से उच्च पैदावार (पैदावार लगभग 50-95% से लेकर) में एक ही एक बर्तन प्रतिक्रिया अनुक्रम में उत्पादित किया जा सकता है। चूंकि अधिकांश डिपिर्रिनोन एनालॉग प्रकृति में अत्यधिक क्रिस्टलीय होते हैं, इसलिए विश्लेषणात्मक रूप से शुद्ध नमूनों का उत्पादन करने के लिए मानक वर्कअप स्थितियों के बाहर बहुत कम शुद्धि की आवश्यकता होती है। नतीजतन, इस फ्लोरोफोर सिस्टम को आसानी से उपलब्ध वाणिज्यिक सामग्रियों से उपयोग करने के लिए केवल कुछ चरणों की आवश्यकता होती है और इसे अपेक्षाकृत कम समय सीमा में विश्लेषणात्मक या जैविक अध्ययन के लिए संश्लेषित, शुद्ध और तैयार किया जा सकता है।

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Protocol

1. डिपिर्रिनोन एनालॉग 16-25 के संश्लेषण के लिए सामान्य प्रक्रिया

  1. एक गोल-नीचे फ्लास्क में इथेनॉल के 5.0 मिलील में पायरोलिनोन/आइसोइंडोलोन (1.00 mmol) और इसी पायराजोल/इमिडाजोल एल्डिहाइड (1.00 mmol) को भंग करें।
  2. एक हिस्से में फ्लास्क में जलीय कोह (24.0 mmol, 10 M, 2.40 एमएल) जोड़ें।
  3. टीएलसी द्वारा प्रतिक्रिया पूरा होने की पुष्टि होने तक मिश्रण को हिलाएं और फिर से खींचें (प्रतिक्रिया समय की सूची के लिए तालिका 1 देखें)। डाइक्लोरोमेथेन में 10% मेथनॉल के टीएलसी एल्यूंट का उपयोग किया गया था और एनालॉग को 0.62 से 0.86 की सीमा में या उसके आसपास आरएफ मानों के अधिकारी के लिए देखा गया है। पर्याप्त मात्रा में वैक्यूम तेल लागू करें या कंडेनसर के ग्लास और राउंड-बॉटम फ्लास्क को उच्च तापमान और बुनियादी परिस्थितियों में जब्त करने से रोकने के लिए ग्लास जोड़ों के इंटरफेज पर पीएफई स्लीव का उपयोग करें।
  4. प्रतिक्रिया मिश्रण को कमरे के तापमान में ठंडा करने की अनुमति दें और रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग करके कम दबाव के तहत volatiles को वाष्पित करें।
  5. आइस बाथ का उपयोग करके प्रतिक्रिया मिश्रण को 0 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा करें।
  6. एक हिस्से में एसिटिक एसिड (30.0 mmol, 1.70 एमएल) जोड़कर शेष तैलीय मिश्रण को बेअसर करें।
  7. वैक्यूम फिल्ट्रेशन का उपयोग करके परिणामस्वरूप उत्पाद सामग्री को शुद्ध करें (चरण 2 एदेखें, यौगिकों के लिए: 17, 18, 20-22, 24 और 25)या तरल-तरल निष्कर्षण/कॉलम क्रोमेटोग्राफी का उपयोग करें (यौगिकों के लिए चरण 2bदेखें: 16, 19,और 23)।

2. प्रक्रिया शुद्धि

  1. वैक्यूम फिल्ट्रेशन के माध्यम से
    1. एक फिट रबर एडाप्टर का उपयोग करके एक साइड-आर्म फ्लास्क के लिए हिर्श कीप फिट करें।
    2. हिर्श फ़नल में गोल फिल्टर पेपर का एक टुकड़ा लागू करें और कीप के पालन की अनुमति देने के लिए डिओनाइज्ड पानी का उपयोग करके हल्के से गीले करें।
    3. फ्लास्क के साइड-आर्म में वैक्यूम स्रोत को कनेक्ट करें और यह सुनिश्चित करें कि वैक्यूम के नीचे किसी भी ग्लासवेयर को अलग नहीं खींचा जा सकता है।
    4. वैक्यूम फ़िल्टर पर क्रिस्टलीकृत उत्पाद युक्त फ्लास्क डालें और फ़िल्टर करने की अनुमति दें। बर्फ के 10 एमएल के साथ क्रिस्टल कुल्ला-ठंडा deionized पानी।
    5. फ़िल्टर किए गए क्रिस्टल को फ़िल्टर पेपर के शीर्ष पर सूखने की अनुमति दें, जबकि अभी भी वैक्यूम स्रोत से जुड़े हुए हैं, सभी तरल पदार्थों के निस्पंदन के बाद।
    6. फ़िल्टर किए गए क्रिस्टल को इकट्ठा करें और 25 एमएल राउंड-बॉटम फ्लास्क में रखें।
    7. गोल-नीचे फ्लास्क को एक फ्रिटेड ग्राउंड ग्लास ज्वाइंट/वैक्यूम लाइन एडाप्टर से अटैच करें । एक केक क्लिप के साथ ग्लास संयुक्त संघ को सुरक्षित करें।
    8. ग्लास हाई वैक्यूम लाइन एडाप्टर के रिब्ड एंड में, एक वैक्यूम लाइन संलग्न करें जो एक उच्च वैक्यूम पंप पर कराई जाती है और क्रिस्टलीय सामग्री से वाष्पित होने वाली किसी भी अस्थिर सामग्री को गाढ़ा करने के लिए वैक्यूम जाल (तरल नाइट्रोजन या सूखी बर्फ/एसीटोन जैसे शीतलक का उपयोग करके) पर्याप्त रूप से ठंडा करती है। क्रिस्टल से शेष विलायक की किसी भी ट्रेस मात्रा का पूर्ण वाष्पीकरण सुनिश्चित करने के लिए उच्च वैक्यूम पंप चालू करें।
    9. क्रिस्टल को कम से कम 1 घंटे के लिए उच्च वैक्यूम के नीचे सूखने दें। वैक्यूम लाइन/एडाप्टर से राउंड-बॉटम फ्लास्क निकालें, हाई वैक्यूम पंप को बंद कर दें, और वैक्यूम ट्रैप को साफ करें ।
  2. कॉलम क्रोमेटोग्राफी के माध्यम से प्रक्रिया शुद्धि
    1. एसिटिक एसिड उपचारित प्रतिक्रिया मिश्रण सामग्री (चरण 1.6 से) को 10 एमएल के डिएकोनाइज्ड पानी के साथ पतला करें और एक विभाजक कीप में स्थानांतरित करें। सेपरेटरी कीप में डाइक्लोरोमेथेन का 10 एमएल जोड़ें। धीरे से हिला और दो परतों को अलग करने के क्रम में विभाजक कीप वेंट ।
    2. डाइक्लोरोमेथेन (3 x 5 एमएल) के बाद के हिस्सों का उपयोग करके जलीय परत निकालें। कार्बनिक अंशों को मिलाएं और निर्जलना 2एसओ4का उपयोग करके सूखी करें । रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग करके कम दबाव के तहत सभी अस्थिर को कम करें।
    3. चरण 2.2.2 से प्राप्त अवशेषों को पतला करें। सीएच2सीएल 2 के 5एमएलके साथ । सिलिका जेल के लगभग 75 ग्राम का उपयोग करके फ्लैश कॉलम क्रोमेटोग्राफी करें। डाइक्लोरोमेथेन में 10% मेथनॉल के समाधान के साथ नमूना एल्यूट करें।
    4. रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग करके कम दबाव के तहत सॉल्वेंट के एकत्र अंशों को हटा दें। सीएच 2 सीएल 2 के लगभग 10 एमएल का उपयोग करके ठोस अवशेषों को25एमएल राउंड-बॉटमफ्लास्कमें स्थानांतरित करें। रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग करके कम दबाव के तहत सॉल्वेंट निकालें।
    5. उच्च निर्वात के तहत शेष ठोस अवशेषों को सुखाएं जैसा कि पहले चरण 2.1.7 - 2.1.9 में वर्णित है।

3. मोलर अवशोषण अधिग्रहण और यूवी/विस पीके एनालॉग 16-25 के लिएएक अध्ययन

  1. एनालॉग 16 - 25के लिए यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री के लिए यौगिक स्टॉक समाधान बनाएं ।
    1. चयनित डिपिराइनोन एनालॉग (16- 25) के 10 माइक्रोमोलका वजन करें और इसे 10 एमएल वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में जोड़ें।
    2. वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क पर 10.0 एमएल मार्क में डीएमएसओ जोड़ें।
      नोट: यदि यौगिक पूरी तरह से भंग नहीं होता है, तो हीट गन का उपयोग करके फ्लास्क को गर्म करें और यौगिक को पूरी तरह से भंग करने की आवश्यकता के अनुसार फ्लास्क को उत्तेजित करें।
  2. विभिन्न पीएच स्तरों पर फॉस्फेट बफर नमकीन (पीबीएस) समाधान बनाएं। पीबीएस बफ़र्स में लगभग 4 से 15 तक पीएच में एनालॉग की विशेषता थी।
    1. 1 एल वॉल्यूमेट्रिक सिलेंडर का उपयोग करके, 900 मिली लीटर पानी में पीबीएस (x100) के 100 मिलियन को कमजोर करके पीबीएस स्टॉक समाधान के 1 एल बनाएं।
    2. तैयार पीबीएस स्टॉक सॉल्यूशन (स्टेप 3.2.1) के 50 एमएल को 100 एमएल बीकर में ट्रांसफर करें और एक मैग्नेटिक हलचल बार जोड़ें। फिर पीएच में परिवर्तन की निगरानी के लिए एक अंशांकित पीएच मीटर का उपयोग करना, पीबीएस बफर को या तो जलीय 1.0 मीटर नाओएच (पीएच > 7.0) या 1.0 एम एचसीएल (पीएच < 7.0 के साथ बफ़र्स प्राप्त करने के लिए) के साथ पीबीएस बफर को टिटंटा करें।
      नोट: एक अच्छी तरह से परिभाषित टाइटेशन वक्र में परिणाम वाले डेटा प्राप्त करने के लिए, हम इंफ्लेमेशन के प्रत्याशित बिंदु के प्रत्याशित बिंदु के ± 0.5 के भीतर 0.1 पीएच इकाइयों की वेतन वृद्धि में पीएच बफ़र्स उत्पन्न करने की सलाह देते हैं और 0.5 की वृद्धिशीलता के प्रत्याशित बिंदु के बाहर।
  3. पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच (पीएच 14.0) समाधानों में एनालॉग 16 - 25 के लिए मोलर अवशोषण स्पेक्ट्रा प्राप्त करें।
    1. एक साफ और शुष्क क्वार्ट्ज क्यूवेट का उपयोग करके एक "खाली" तैयार करें, फिर 100 - 1000 μL माइक्रोपिपेट का उपयोग करके क्यूवेट में या तो पीबीएस स्टॉक समाधान (पीएच 7.0) या जलीय 1.0 एम नाओएच के 2.0 एमएल जोड़ें।
      नोट: यह सुनिश्चित करने के लिए खाली समाधान डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया की अखंडता के लिए महत्वपूर्ण है कि क्यूवेट समाधान में कोई हवा के बुलबुले नहीं हैं और क्यूवेट के बाहर धूल या मलबे के परिणामस्वरूप प्रकाश बिखरने को रोकने के लिए किम पोंछ के साथ क्यूवेट के किनारों को अच्छी तरह से मिटा दें। यदि बुलबुले बने रहते हैं, तो धीरे-धीरे और बार-बार एक कठिन सतह पर रखे कागज तौलिया पर क्यूवेट को टैप करें।
    2. यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके, 200 - 800 एनएम रेंज के लिए चयनित समाधान को खाली करें।
    3. एक दूसरे स्वच्छ और शुष्क क्वार्ट्ज क्यूवेट में पीबीएस (पीएच 7.0) या 1.0 एम नाओएच (पीएच 14) के 2.00 एमएल में जोड़ें और इसके बाद डिपिर्रिनोन एनालॉग(16 - 25)स्टॉक समाधान (चरण 3.1 देखें) के 5-50 μl माइक्रोपेट के साथ 10 μL जोड़ें। क्यूवेट पर एक टोपी रखें और क्यूवेट को उलटा करने के अलावा अच्छी तरह से हिलाएं।
      नोट: यह सुनिश्चित करने के लिए नमूना समाधान डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया की अखंडता के लिए महत्वपूर्ण है कि क्यूवेट समाधान में कोई हवा के बुलबुले नहीं हैं और क्यूवेट के बाहर धूल या मलबे के परिणामस्वरूप प्रकाश बिखरने को रोकने के लिए किम पोंछ के साथ क्यूवेट के किनारों को अच्छी तरह से मिटा दें। यदि बुलबुले बने रहते हैं, तो धीरे-धीरे और बार-बार एक कठिन सतह पर रखे कागज तौलिया पर क्यूवेट को टैप करें।
    4. यूवी/विज़ स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके, 200 - 800 एनएम रेंज के लिए डिपिर्रिनोन एनालॉग समाधान के लिए एक अवशोषण स्पेक्ट्रम प्राप्त करें।
    5. उसी क्यूवेट में, डिपिर्रिनोन एनालॉग स्टॉक समाधान का अतिरिक्त 10 माइक्रोन जोड़ें और 3.3.3 और 3.3.4 चरणों को दोहराएं।
    6. कम से कम पांच उमंग तरंगदैर्ध्य डेटा अंक प्राप्त करने के लिए क्यूवेट में कुल 50 माइक्रोन डिपिर्रिनोन एनालॉग स्टॉक समाधान तक दोहराएं चरण 3.3.5। दोहराने कदम 3.3.1 - 3.3.6 जब तक 16 के सभी शेयर समाधान - 25 दोनों पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम NaOH में प्राप्त किया गया है।
  4. सबसे अच्छा फिट रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण का उपयोग कर पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच में 16 - 25 के लिए मोलर अवशोषण मूल्य प्राप्त करें।
    1. ग्राफपैड प्रिज्म 7 जैसे ग्राफिंग प्रोग्राम का उपयोग करके, डाइपिर्रिनोन एनालॉग एकाग्रता (एक्स-एक्सिस) के खिलाफ मापा अवशोषण (वाई-एक्सिस) प्लॉट करें। पांच प्लॉट किए गए बिंदुओं के लिए एक सबसे फिट रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण बनाएं। एक रैखिक संबंध देखा जाना चाहिए और सांख्यिकीय विश्लेषण0.98 ≥ एक आर 2 मूल्य दिखाना चाहिए।
    2. पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच में एनालॉग 16 - 25 के लिए दोहराएं चरण 3.4.1।
    3. सबसे अच्छा फिट रैखिक वक्र से एक्सट्रपलेटेड स्लोप वैल्यू का उपयोग करके पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच में 16 - 25 के लिए मोलर अवशोषण की गणना करें।
  5. पीके को यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का उपयोग करके 16-25 अध्ययनों के मूल्यों का निर्धारण करें
    1. एक साफ और शुष्क क्वार्ट्ज क्यूवेट में, चयनित पीएच स्तर पर पीबीएस बफर के 1,900 माइक्रोल को स्थानांतरित करें (चरण 3.2 में तैयार) 100 - 1000 माइक्रोपिपेट का उपयोग करके।
      नोट: हमने भंडारण पर ध्यान दिया है कि कुछ बफ़र्स में एक सफेद वर्षा बन सकती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि बफर पूरी तरह से समरूप है और यदि कोई तेज़ दिखाई दे रहा है, तो उपयोग करने से तुरंत पहले किसी भी तेज़ को हटाने के लिए गुरुत्वाकर्षण निस्पंदन का उपयोग करें। चरण 3.3.1 के बाद नोट देखें।
    2. यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके, 200 - 800 एनएम रेंज के लिए चयनित पीबीएस बफर समाधान को खाली करें।
    3. एक दूसरे स्वच्छ और शुष्क क्वार्ट्ज क्यूवेट में, चयनित पीबीएस बफर के 1,900 माइक्रोन को स्थानांतरित करें फिर 5-50 माइक्रोपिपेट का उपयोग करके चयनित एनालॉग स्टॉक समाधान के 100 माइक्रोन जोड़ें। क्यूवेट पर एक टोपी रखें और क्यूवेट को उलटा करने के अलावा अच्छी तरह से हिलाएं।
      नोट: चरण 3.3.3 के बाद पिछला नोट देखें।
    4. यूवी/विस स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके, 200 - 800 एनएम की सीमा के लिए डिपिर्रिनोन एनालॉग के लिए अवशोषण स्पेक्ट्रम प्राप्त करें।
    5. चरण 3.5.1 - 3.5.4 के लिए 16 - 25 चरण 3.2 में उत्पन्न पीबीएस बफ़र्स में से प्रत्येक में दोहराएं।
  6. एक बेहतरीन फिट सिग्मोइडल कर्व फिटिंग फ़ंक्शन का उपयोग करके पीके को 16 - 25 केलिए एक मूल्य निर्धारित करें।
    1. एक रेखांकन कार्यक्रम का उपयोग करना, विभिन्न पीएच स्तरों पर 16 - 25 के लिए मापा अवशोषण बनाम तरंगदैर्ध्य (एनएम) ग्राफ करें।
    2. 380-415 एनएम के बीच एक तरंगदैर्ध्य चुनें जहां निचले पीएच स्तर (< 7.0) अवशोषण छोटा (0-0.1 इकाइयां) है और अधिक पीएच (> 12.0) अवशोषण काफी बड़ा है (0.8-1.0 इकाइयां)। चुना तरंगदैर्ध्य बनाम पीएच पर अवशोषण प्लॉट।
    3. एक सिग्मोइडल वक्र फ़ंक्शन का उपयोग करके, प्रत्येक एनालॉग 16 - 25के लिए एक सबसे अच्छा फिट वक्र उत्पन्न करें। वक्र की आधी ऊंचाई पर बहिष्कृत पीएच की रिपोर्ट करें। यह रिपोर्ट पीकेएक मूल्य है ।

4. क्वांटम यील्ड अधिग्रहण और फ्लोरेसेंस अध्ययन

  1. डिपिरिनोन एनालॉग 16 - 18 और 20 - 25के लिए फ्लोरेसेंस अध्ययन स्टॉक समाधान बनाएं ।
    1. चरण 3.1 में बनाए गए डाइपिर्रिनोन एनालॉग स्टॉक समाधान का उपयोग करके, 2 - 20 माइक्रोपिपेट का उपयोग करके 1 एमएल वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में स्टॉक समाधान के 10 माइक्रोल जोड़कर स्टॉक समाधान का कमजोर होना करें, फिर 1 मिलियन के निशान पर पीबीएस (पीएच 7.0) बफर जोड़ें। वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क पर एक कैप रखें और फ्लास्क को उलटा और हिलाकर अच्छी तरह मिलाएं। इस पतला स्टॉक समाधान का उपयोग फ्लोरेसेंस स्पेक्ट्रा उत्पन्न करने के लिए किया जाएगा और इसे फ्लोरेसेंस स्टॉक समाधान के रूप में संदर्भित किया जाएगा।
    2. एनालॉग 16 - 18 और 20 - 25 के लिए 4.1.1 कदम दोहराएं .
  2. एनालॉग 16 - 18 और 20 - 25के लिए अलग-अलग सांद्रता पर फ्लोरेसेंस उत्सर्जन स्पेक्ट्रा प्राप्त करें। 18के अलावा अन्य सभी एनालॉग के लिए, 19.96, 39.84, 59.64, 79.37, और 99.01 एनएम की सांद्रता पर पीएच 7 और 14 के समाधान में प्रत्येक एनालॉग के लिए पांच स्पेक्ट्रा प्राप्त करें। एनालॉग 18 के लिए, 49.75, 99.01, 147.8, 196.1, और 243.9 एनएम की सांद्रता पर पीएच 7 के समाधान में पांच स्पेक्ट्रा प्राप्त करें। पीएच 14 के समाधान में, एनालॉग 18 के लिए पांच स्पेक्ट्रा प्राप्त करें: 99.01, 196.1, 291.3, 384.6, 476.2 एनएम।
    1. एक पारदर्शी चार तरफा क्वार्ट्ज क्यूवेट में, तीन 1,000 माइक्रोल वेतन वृद्धि में 100 -1,000 माइक्रोपिपेट का उपयोग करके 3.00 मिलियन मिलियन पीबीएस (पीएच 7.0) या 1.0 नाओएच जोड़ें।
      नोट: चरण 3.3.1 के बाद नोट देखें।
    2. फ्लोरोमीटर और फ्लोरोमीटर सॉफ्टवेयर प्रोग्राम फ्लोरेसेंसेंस का उपयोग करके, चयनित समाधान के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रम प्राप्त करें और इसे समाधान "खाली" के रूप में लेबल करें।
    3. उसी क्यूवेट के लिए, 0.5-10 माइक्रोपिपेट का उपयोग करके चयनित डिपिर्रिनोन एनालॉग (भाग 4.1) के लिए फ्लोरेसेंस स्टॉक समाधान के 6 माइक्रोन जोड़ें। कु्वेट पर टोपी रखें और उलटा और धीरे से cuvette मिलाते हुए अच्छी तरह से मिश्रण।
      नोट: चरण 3.3.3 के बाद नोट देखें।
    4. फ्लोरोमीटर का उपयोग करके, उत्तेजन तरंगदैर्ध्य के रूप मेंλ अधिकतम पेट का उपयोग करके चयनित यौगिक समाधान के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रम प्राप्त करें। उत्तेजन तीव्रता को उत्तेजन तरंगदैर्ध्य से परे 15 एनएम से शुरू होने वाली 200 एनएम रेंज पर मापा गया था (आमतौर पर फ्लोरेसेंस तीव्रता के लिए बेसलाइन पर लौटने के लिए 200 एनएम रेंज की आवश्यकता होती है)।
    5. क्यूवेट में कुल 30 माइक्रोन फ्लोरेसेंस स्टॉक समाधान तक चरण 4.2.3 - 4.2.4 दोहराएं।
    6. पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच में एनालॉग 16 - 25 के लिए कदम 4.2.1 - 4.2.5 दोहराएं।
      नोट: कु्वेट सांद्रता एनालॉग 18 के लिए बदल रहे थे और डेटा का उपयोग कर प्राप्त किया गया था: एक तटस्थ (प्रो) के लिए फ्लोरेसेंस स्टॉक समाधान के लगातार पांच 10 माइक्रोन वेतन वृद्धि के साथ पीबीएस के २.० मिलीएल 18)समाधान और 1.0 एम नाओएच के 2.0 एमएल एक बुनियादी (18) समाधान के लिए जोड़ा यौगिक स्टॉक समाधान के पांच 20μL वेतन वृद्धि के साथ।
  3. विलियंस, ए टी एट अल17 की विधि का उपयोग कर क्वांटम उपज का निर्धारण
    1. स्प्रेडशीट सॉफ्टवेयर प्रोग्राम (यानी, माइक्रोसॉफ्ट एक्सेल) का उपयोग करके, विभिन्न एकाग्रता स्तरों पर एक डिपिर्रिनोन एनालॉग (या तो पीबीएस [पीएच 7.0] या 1.0 एम नाओएच में लिया गया) के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के लिए डेटा (उत्सर्जन तीव्रता डेटा अंक) आयात करें।
    2. "खाली" समाधान (चरण 4.2.1 - 4.2.2) के लिए उत्सर्जन स्पेक्ट्रा से डेटा अंक आयात करें और विभिन्न एकाग्रता स्तरों पर प्राप्त इसी तरंगदैर्ध्य पर उत्सर्जन तीव्रता डेटा बिंदुओं से "खाली" उत्सर्जन तीव्रता डेटा बिंदुओं को घटाएं।
    3. "ब्लैंक" सही उत्सर्जन तीव्रता डेटा अंक को ग्राफिंग प्रोग्राम में स्थानांतरित करें, जैसे ग्राफपैड प्रिज्म 7, और प्लॉट उत्सर्जन बनाम तरंगदैर्ध्य। डिपिर्रिनोन एनालॉग के विभिन्न एकाग्रता स्तरों पर प्राप्त प्रत्येक घटता के लिए वक्र के तहत क्षेत्र की गणना करें।
    4. विलियम्स द्वारा उल्लिखित तकनीक के बाद, ए टी एट अल, डिपिर्रिनोन एनालॉग के अलग-अलग एकाग्रता स्तरों में से प्रत्येक के लिए एक एक्सट्रपलेटेड अवशोषण मूल्य की गणना करें। यह गणना मोलर अवशोषण मूल्य (सबसे फिट रैखिक प्रतिगमन विश्लेषण से, चरण 3.4 देखें) को चरण 4.2.3-4.2.5 में उपयोग किए जाने वाले डिपिर्रिनोन एनालॉग की प्रत्येक एकाग्रता द्वारा गुणा करके पूरा किया जाता है।
    5. ग्राफपैड प्रिज्म 7 जैसे रेखांकन कार्यक्रम का उपयोग करके, सबसे बड़ी उत्सर्जन मूल्य के अनुरूप उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य के लिए प्रत्येक एकाग्रता वक्र (चरण 4.3.4) के तहत गणना किए गए क्षेत्र के खिलाफ एनालॉग के एक्सट्रपलेटेड अवशोषण (एक्स-एक्सिस) का एक भूखंड बनाएं। 0.96 ≥ आर 2 के साथ एक रैखिक संबंध देखा जाना चाहिए।
    6. मानकों के लिए डेटा प्राप्त करने के लिए 0.5 एम एच2एसओ 4 (Φएफ = 0.55) 18 और इथेनॉल में एंथ्रेसीन (Φएफ = 0.27)18, 19 में कुनैन के लिए 3.1-3.4 और4.1-4.3.5 के अनुरूप कदम उठाएं।
    7. निम्नलिखित समीकरण में चरण 4.3.5 और 4.3.6 से प्राप्त एक्सट्रपलेटेड ढलानों का उपयोग करके पीबीएस (पीएच 7.0) और 1.0 एम नाओएच में 16 - 25 के लिए क्वांटम यील्ड मान प्राप्त करें:
      Φx = Φसेंट(ग्रैड एक्स/ग्रैडसेंट)(η2x/η2st)
      जहां Φसेंट मानक की क्वांटम उपज का प्रतिनिधित्व करता है, Φएक्स अज्ञात की क्वांटम उपज का प्रतिनिधित्व करता है, ग्रैड सबसे अच्छा रैखिक फिट की ढलान है, और η इस्तेमाल किए गए सॉल्वेंट का अपवर्तक सूचकांक है (अपवर्तक सूचकांक अनुपात की गणना इथेनॉल के लिए = 1.36 η और η = 1.35 के लिए 0.5 एम एच2एसओ4))है।
    8. 16-18 और 20-25 के लिए क्वांटम पैदावार की रिपोर्ट पीबीएस (पीएच ७.०) और १.० एम NaOH में कुनैन और एंथ्रेसीन के लिए प्राप्त Φएक्स के औसत के रूप में ।

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Representative Results

क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया प्रोटोकॉल अनुभाग में वर्णित एक बर्तन प्रक्रिया का उपयोग करपिरेनोन एनालॉग(16-25, चित्रा 4)तक पहुंच प्रदान की (चरण 1 देखें)। एनालॉग 16-25 सभी को संघनक पायरोलिनोन 9,ब्रोमोइसोइंडोलोन 10,या आइसोइंडोलोन 11 के साथ 1एच-इमिडाजोल-2-कार्बोकल्डिहाइड(12), 1एचद्वारा उत्पन्न किया गया था। -इमिडाजोल-5-कार्बोकल्डिहाइड(13),1 एच-पायराजोल-3-कार्बोकल्डिहाइड(14),या 1एच-पायराजोल-4-कार्बोकलडिहाइड(15); संयोजनों ने एक नियंत्रण यौगिक, 19सहित दस विभिन्न एनालॉग का उत्पादन किया, जो इंट्रामोलिकुलर हाइड्रोजन बांड(तालिका 1)बनाने में असमर्थ है। प्रतिक्रिया समय आम तौर पर पूरा करने के लिए भाटा के 24 घंटे की आवश्यकता है, हालांकि, 20 के मामले में केवल 6 घंटे की आवश्यकता थी, जबकि, 23 और 24 के लिए क्रमशः 30 घंटे और 27 घंटे के थोड़ा लंबा समय की जरूरत थी । उत्पाद की पैदावार 41% से लेकर 96% तक थी, जैसा कि तालिका 1में दर्शाया गया है, जो डिपिरिनों के लिए समान संघनन प्रतिक्रियाओं के पारंपरिक रुझानों का पालन करता है। यौगिकों 17, 18, 20-22, 24 और 25, उनके अत्यधिक क्रिस्टलीय प्रकृति के कारण, सभी सरल वैक्यूम छानने का काम विधियों द्वारा शुद्ध किए गए थे; शुद्धिकरण के लिए केवल यौगिक 16, 19और 23 आवश्यक क्रोमेटोग्राफी।

प्रोटोकॉल अनुभाग में चरण 3 - 4 प्रदर्शन से प्राप्त यौगिकों 16-25के फोटोफिजिकल गुणों को तालिका 2में संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है। प्रत्येक यौगिक के लिए मापा गयापीके मूल्य 12 से लेकर > 13.5 तक है, प्रत्येक डाइपिर्रिनोन एनालॉग को पूरी तरह से कम करने के लिए पर्याप्त बुनियादी स्थितियों का सुझाव दिया जाता है। प्रत्येक यौगिक के प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड राज्यों में अलग-अलग फोटोफिजिकल गुणों के कारण, स्पेक्ट्रा को तटस्थ (पीएच 7.0 पीबीएस) और 16-25के बुनियादी (1.0 एम नाओएच) समाधानों का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। तटस्थ पीएच (प्रोटोनेटेड स्टेट) में, यौगिकों 16-25में 324 एनएम से लेकर 365 एनएम तकअधिकतम पेट λ हैं, जो सभी नीले रंग के 10 से 37 एनएम तक अवांकित राज्यों की तुलना में स्थानांतरित हैं। मोलर अवशोषण 15,000 से 30,000 तक होता है लेकिन किसी दिए गए एनालॉग के प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड राज्यों के बीच काफी हद तक विचलित नहीं होता है। एनालॉग 19 ने किसी भी पता लगाने योग्य फ्लोरेसेंस को प्रदर्शित नहीं किया, हालांकि, 16-18 और 20-25 उत्सर्जित प्रकाश जिसमें λअधिकतम ईएम तटस्थ पीएच पर 409 - 457 एनएम और बुनियादी पीएच पर 443 - 482 एनएम से लेकर; उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य के लिए अधिकतम प्रोटोनेटेड/डिप्रोटोनेटेड अवशोषण तरंगदैर्ध्य के लिए एक समान लाल-स्थानांतरण प्रवृत्ति देखी जाती है । Φएफ तटस्थ और बुनियादी जलीय समाधानों में 0.01 से 0.30 तक था, जो तुलनीय xanthoglows की तुलना में काफी कम हैं, लेकिन यौगिकों 16, 20,और 25 भारी इस्तेमाल फ्लोरोफोरस के समान क्षेत्र में गिरावट जैसे रोडामाइन बी (Φएफ = ०.२३),20 एक्रिडीन नारंगी (Φएफ = 3 0.36),21 पायरोनिन वाई (Φएफ = 0.22),20 और साइनिन डाई श्रृंखला के अधिकांश (आमतौर परएफ Φ 0.12-0.28)। 22

Dipyrrinone एनालॉग 16-25सभी रासायनिक पिघलने बिंदु विश्लेषण, आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, 1 एच एनएमआर और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, और उच्च संकल्प मास स्पेक्ट्रोमेट्री के अलावा यूवी/विस और फ्लोरेसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोगों तालिका 2 में संक्षेप का उपयोग कर विशेषता थे । रासायनिक लक्षण वर्णन और मूल 1एच एनएमआर और 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रा मूल साहित्य स्रोत से पाया जा सकता है,हालांकि, सुविधा के लिए, यौगिकों के लिए लक्षण वर्णन 16, 20,और 23,जो सबसे बड़ी क्वांटम पैदावार के अधिकारी नीचे सूचित कर रहे हैं:

(Z) -5-(1H-इमिडाजोल-2-इल) मिथिलीन)) -3-एथिल-4-मिथाइल-1, 5-डिहिड्रो-2H-पायरोल-2-एक (16) । 160 डिग्री सेल्सियस पर विघटित; 1 एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 12.3 (बीआरएस, 1H), 9.87 (एस, 1H), 7.13 (क्षुधा, 2H), 5.93 (एस, 1H), 2.23 (क्यू, जम्मू = 7.5 हर्ट्ज, 2H), 2.00 (एस, 3H), 0.98 (टी, जे = 7.5 हर्ट्ज, 3H); 13 सी एनएमआर (101 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 170.7, 144.8, 140.0, 139.6, 133.9, 130.2, 117.6, 94.1, 16.7, 13.6, 9.33; आईआर (पतली फिल्म) 3742, 3148, 3063, 2924, 2353, 1651, 1543, 1450, 771, 717 सेमी-1; एचआरएमएस (ईएसआई-टीओएफ) एम/जेड: [एम +ना]+ कैल्क्ड सी11एच13एन3ओएनए 226.0956 के लिए, पाया 226.0956।

(Z) -5-((1H-pyrazol-4-yl) मिथाइलीन))-3-एथिल-4-मिथाइल-1, 5-डिहिड्रो-2H-पायरोल-2-एक (19) । 202 डिग्री सेल्सियस पर विघटित; 1 एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3में 20% सीडी3ओडी) δ 1एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, क्लोरोफॉर्म-डी) δ 7.74 (एस, 2H), 6.01 (एस, 1H), 2.27 (क्यू, जे = 7.4 हर्ट्ज, 2H), 2.02 (एस, 3H), 1.02 (टी, जे = 7.4 हर्ट्ज, 3H); 13 C {1H} एनएमआर (101 मेगाहर्ट्ज, सीडीसीएल3)δ 173.7, 141.9, 136.0, 133.0, 116.1, 105.0, 100.8, 16.9, 13.4, 9.61; आईआर (पतली फिल्म) 3163, 3117, 3048, 2963, 2362, 1674, 1558, 1512, 1396, 1257, 1157, 948, 871, 794, 702 सेमी-1;; एचआरएमएस (ईएसआई-टीओएफ) एम/जेड:[एम +ना]+ कैलसीडी सी11एच13एन3ओएनए 226.0956 के लिए, 226.0955 पाया गया।

(Z) -3-((1H-इमिडाजोल-2-yl) मेथिलीन)) -5-ब्रोमोइसोइंडोलिन1-वन (20) । 213 डिग्री सेल्सियस पर विघटित; 1 एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 7.97 (एस, 1H), 7.59 (d, J = 7.8 हर्ट्ज, 1H), 7.48 (d, J = 8.0, 1H), 7.06 (एस, 2H), 6.57 (s, 1H); 13 सी एनएमआर (101 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 167.7, 146.6, 140.2, 134.5, 131.7, 129.1, 125.8, 124.03, 124.99, 123.6, 96.5; आईआर (पतली फिल्म) 3742, 3240, 2314, 1682, 1543, 1520, 1435, 1312, 1080, 826, 694 सेमी-1; एचआरएमएस (ईएसआई-टीओएफ) एम/जेड: [एम +ना]+ कैल्क्ड सी12एच8बीआरएन3ओएनए 311.9749, पाया 311.9752।

(Z) -3-((1H-इमिडाजोल-2-yl) मिथिलीन) आइसोइनडोलिन-1-वन (23) । 228 डिग्री सेल्सियस पर विघटित; 1 एच एनएमआर (400 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 12.34 (एस, 1H), 10.74 (एस, 1H), 7.90 (d, J = 7.5 हर्ट्ज, 1H), 7.74 (d, जम्मू = 7.6 हर्ट्ज, 1H), 7.63 (डीडी, जे = 7.6, 7.2 हर्ट्ज, 1H), 7.50 (डीडी, जे = 7.6, 7.3 हर्ट्ज, 1H), 7.17 (एस, 2H), 6.46 (एस, 1H); 13 सी एनएमआर (101 मेगाहर्ट्ज, डीएमएसओ-डी6) δ 167.3, 144.9, 137.3, 135.1, 132.8, 129.9, 129.3, 123.6, 121.0, 117.6, 92.9; आईआर (पतली फिल्म) 3741, 3201, 3086, 2361, 2322, 1682, 1543, 1520, 1119, 748, 687 सेमी-1; एचआरएमएस (ईएसआई-टीओएफ) एम/जेड: [एम +ना]+ कैल्क्ड सी12एच9एन3ओएनए 234.0643, पाया 234.0641।

प्रवेश-द्वार पाइरोलिनोन/आइसोइंडोलोन एल्डिहाइड यील्ड (%)ख समय (एच) गुणनफल
1 9 12 80 24 16
2 9 13 41 24 17
3 9 14 79 24 18
4 9 15 61 24 19
5 10 12 96 6 20
6 10 13 70 24 21
7 10 14 66 24 22
8 11 12 49 30 23
9 11 13 49 27 24
10 11 14 94 24 25

तालिका 1. 16-25ए के संश्लेषण के लिए स्थितियां और प्रतिक्रिया पैदावार

एटोह के 5 एमएल में 1 mmol पैमाने पर प्रदर्शन की गई प्रतिक्रियाएं। ख इक्का-दुक्का उपज।

यौगिक एब्स λअधिकतम (एनएम) ε (एम-1 सेमी-1) फ्लोर। λअधिकतम (एनएम) Φबी पीकेए
16 351 (384) 24500 (22800) 451 (482) 0.30 (0.30) 12.7
17 338 (380) 18600 (18600) 442 (462) 0.01 (0.03) 12.8
18 324 (349) 29800 (25700) 455 (465) 0.01 (0.02) 13
19 326 (358) 29900 (21300) -एक -एक 12.9
20 365 (378) 15000 (15500) 457 (475) 0.22 (0.20) 12.5
21 355 (380) 15100 (16800) 409 (443) 0.03 (0.01) 12.9
22 341 (363) 19800 (23100) 427 (452) 0.02 (0.01) >13.5
23 360 (373) 29000 (21300) 449 (474) 0.25 (0.26) 12
24 351 (373) 17200 (19400) 432 (454) 0.07 (0.05) 12.8
25 340 (357) 20200 (23500) 410 (449) 0.02 (0.02) >13.5

तालिका 2. पीएच 7.0पीबीएस बफर और1 एम नाओएच (कोष्ठक में दिए गए) में 6 - 14 और 22 के फोटोफिजिकल गुण और पीके मान।

19के लिए फ्लोरेसेंस का पता नहीं चल सका . b कुनैन (क्यू = 0.55)15 और एंथ्रेसीन (क्यू = 0.27)15,16 मानकों के रूप में इस्तेमाल किया गया।

Figure 1
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Figure 2
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Figure 3
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Figure 4
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Discussion

क्लेसेन-श्मिट संघनन दृष्टिकोण अपेक्षाकृत परिचालन सरलीकृत प्रोटोकॉल के माध्यम से पायराजोल, इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस पैदा करने का एक काफी मजबूत साधन प्रदान करता है। जबकि फ्लोरोसेंट डिपिर्रिनोन एनालॉग का संश्लेषण इस अध्ययन का केंद्र था, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इसी तरह की स्थितियों को अन्य साइकिल से 100 मेथिन से जुड़े रिंग सिस्टम जैसे डिपिरिएन्स23,24,25 और पाइरोल-फुरान एडडक्ट तक पहुंचने के लिए लागू किया जा सकता है।26 के साथ-साथ 3H-pyrazol-3-एक-furan adducts27,आइसोइंडोलोन pyrrole adducts28,और 2एच-Indol-2-one-pyrindine adducts29 जो संभावित फार्मास्यूटिकल्स के रूप में वादा पकड़ो । सामान्य तौर पर, वर्णित प्रक्रिया मध्यम से उच्च पैदावार में प्रतिक्रिया उत्पाद प्रदान करती है, हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सफल परिणामों के लिए प्रतिक्रिया प्रगति की नित्य निगरानी आवश्यक है। हमारे कुछ प्रारंभिक परीक्षणों में, यह पाया गया कि अत्यधिक प्रतिक्रिया समय के लिए हीटिंग, अच्छी तरह से परे (5 -24 एच) प्रतिक्रिया के पूरा होने, अपघटन उत्पादों के लिए नेतृत्व किया जो बाद में शुद्धिकरण कदम जटिल कर सकते हैं । इस कारण से, यह अत्यधिक अनुशंसा की जाती है कि प्रतिक्रिया प्रगति की निगरानी करने और प्रतिक्रिया दर की भावना प्राप्त करने के साथ-साथ उत्पाद अपघटन की दर के साथ-साथ टीएलसी विश्लेषण 1 एच, 3 एच, 6 एच, 12 एच और 24 घंटे के समय के निशान पर किया जाता है।

प्रोटोनेटेड/तटस्थ स्थिति में डिपिर्रिनोन एनालॉग16-25,आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता गुणों की एक श्रृंखला है जो फोटोफिजिकल, जैविक और विश्लेषणात्मक गुणों का अध्ययन करते समय समस्याग्रस्त हो सकता है। सामान्य तौर पर, 16-25 पानी, अल्कोहल सॉल्वैंट्स (मेथनॉल/इथेनॉल) और सीएच2 सीएल2 में विविध घुलनशीलता थी, लेकिन सभी में डीएमएफ, डीएमएसओ और एसीटोनिट्रिल जैसे अत्यधिक ध्रुवीय एपरोटिक सॉल्वैंट्स में अच्छी घुलनशीलता थी। नतीजतन, यूवी/विस (प्रोटोकॉल के चरण 3.1) और फ्लोरेसेंस अध्ययन (प्रोटोकॉल के चरण 4.1) और अधिकांश एनएमआर अध्ययनों के लिए सभी स्टॉक समाधान डीएमएसओ या डीएमएसओ-डी 6 का उपयोग करके किए गए थे। हालांकि अधिकांश यौगिकों को पूरी तरहसे डीएमएसओ में घुलनशील करने के लिए कोमल हीटिंग (हीट गन का उपयोग करना) की आवश्यकता होती है, एक बार भंग हो जाने के बाद, 16-25 घुलनशील रहते हैं और यहां तक कि बिना किसी भी तरह के जलीय समाधानों में पतला किया जा सकता है। आयनिक राज्य की अत्यधिक ध्रुवीय प्रकृति के कारण, बुनियादी समाधान में एनालॉग 16-25 अत्यधिक पानी में घुलनशील हैं लेकिन कार्बनिक सॉल्वैंट्स में थोड़ी घुलनशीलता है।

जबकि क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया मेथिन से जुड़े साइकिल से जुड़े सुगंधित सुगंधित यौगिकों की एक श्रृंखला तक पहुंच प्रदान करती है, डिपिर्रिनोन एनालॉग के भीतर वर्णन से परे, प्रतिक्रिया की स्थिति इस विधि के माध्यम से उत्पादित अणुओं के प्रकारों को सीमित कर सकती है। प्रतिक्रिया की एक बुनियादी आवश्यकता के रूप में, दोनों एक एनोलिज़ेबल न्यूक्लियोफिल (जैसे कि एक पाइरोलिनोन या आइसोइंडोलोन) और एक गैर-एनोलिज़ेबल एल्डिहाइड इलेक्ट्रोफिले को संघनन को सक्षम करने के लिए प्रतिक्रिया करनी चाहिए। इस बुनियादी आवश्यकता को पूरा करने में विफलता के परिणामस्वरूप रिंग सिस्टम और/या प्रतिस्पर्धी पक्ष उत्पादों की पीढ़ी को एक साथ जोड़ने में असमर्थता हो सकती है । इसके अलावा, एनोलेट न्यूक्लियोफिले पैदा करने के लिए काफी बुनियादी शर्तों का उपयोग किया जाता है, जो कार्यात्मक समूहों (यानी एस्टर, नाइट्रल्स, हैलिड्स आदि) के साथ असंगति पैदा कर सकता है जो हाइड्रोक्साइड के साथ प्रतिक्रियाओं के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। ऐसे मामलों में, नाइट्रोजनस बेस या कार्बोनेट के साथ हाइड्रोक्साइड को प्रतिस्थापित करना संभव है, जैसा कि 1,8-डायज़ेबिसिक्लो [5.4.0] दुविधा-7-ene (DBU)30,ट्राइथिलमाइन31,पिप्रीडीन32,हुनिग का आधार33,औरएनए 2सीओ334के साथ पूरा किया गयाहै। आदेश में एक अनुरूप प्रतिक्रिया करने के लिए, हम सिर्फ अपनी उपलब्धता और सापेक्ष खर्च के कारण सोडियम हाइड्रोक्साइड का उपयोग करने के लिए चुना है । हालांकि इन बाधाओं को विशिष्ट यौगिकों तक पहुंचने या दूसरों तक पहुंच को पूरी तरह से रोकने के लिए प्रक्रिया में संशोधनों की आवश्यकता हो सकती है, प्रोटोकॉल में उल्लिखित विधि प्रक्रियात्मक रूप से सरल और लागत प्रभावी एकल कदम प्रतिक्रिया के माध्यम से कई प्रणालियों के लिए सुगंधित छल्ले युग्मन का एक साधन प्रदान कर सकती है। डिपिर्रिनोन एनालॉग 16-25के मामले में, क्लेसेन-श्मिट संघनन ने आज तक वर्णित पीएच निर्भर फ्लोरोफोरस के लिए सबसे सुलभ मार्गों में से एक को सक्षम किया है।

क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया में विभिन्न साइकिलचालक और ट्राइसाइक्लिक फ्लोरोफोर सिस्टम की एक श्रृंखला के निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया के रूप में सेवा करने की क्षमता है। जबकि यह प्रतिक्रिया 3H, 5H-dipyrrolo [1, 2-सी: 2', 1'-एफ]pyrimidin-3-ones(1),xanthoglows(2),pyrroloindolizinedion के विकास के लिए महत्वपूर्ण रहा है एनालॉग(3, चित्रा 1),और हाल ही में डिपिरिनोन एनालॉग 16-25, फोटोइसोमिक प्रक्रियाओं को प्रतिबंधित करने के लिए आणविक डिजाइनों के साथ क्लेसेन-श्मिट संघनन को बांधना के माध्यम से पूरी तरह से उपन्यास फ्लोरोसेंट सिस्टम की एक श्रृंखला उत्पन्न करना संभव है। हाथ में अध्ययन के लिए अधिक विशिष्ट, डिपिर्रिनोन एनालॉग के भविष्य के डिजाइनों को मजबूत इंट्रामॉलिकुलर हाइड्रोजन बॉन्डिंग क्षमता और कम पीकेए मूल्यों के साथ फ्लोरोसेंट यौगिकों को उत्पन्न करने के लिए इस उल्लिखित प्रक्रिया का उपयोग करके विकसित किया जाएगा। हम आशा करते हैं कि इन बढ़ी हुई पीएच निर्भर जांच में उच्च क्वांटम पैदावार होगी, जबकि इंट्रासेलुलर घटनाओं की एक व्यापक श्रृंखला के लिए पीएच उतार-चढ़ाव के दृश्य को सक्षम किया जाएगा।

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Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

Z.R.W. और N.B. NIH (2P20 GM103440-14A1) उनके उदार धन के साथ ही Jungjae Koh और नेवादा विश्वविद्यालय, लास वेगास 1एच और 13सी एनएमआर प्राप्त करने में उनकी सहायता के लिए धन्यवाद । इसके अतिरिक्त, हम इस पांडुलिपि के सिनेमेटोग्राफी भागों के भीतर फिल्मांकन और एनीमेशन प्रक्रियाओं में उनकी मदद के लिए एनएससी विजुअल मीडिया छात्रों, अर्नोल्ड प्लेसेसिया-फ्लोर्स, ऑब्रे जैकब्स और एलिस्टेयर कूपर को धन्यवाद देना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3-ethyl-4-methyl-3-pyrrolin-2-one Combi-Blocks  [766-36-9] Yellow solid reagent
isoindolin-1-one ArkPharm  [480-91-1] Off-white solid reagent
5-bromoisoindolin-1-one Combi-Blocks  [552330-86-6] Pink solid reagent
2-formylimidazole Combi-Blocks  [10111-08-7 ] Off-white solid reagent
Imidazole-4-carbaldehyde ArkPharm  [3034-50-2] Solid reagent
1-H-pyrazole-4-carbaldehyde Oakwood Chemicals  [35344-95-7] Solid reagent
1-H-pyrazole-5-carbaldehyde Matrix Scientific  [3920-50-1] Solid reagent
Solid KOH Pellets BeanTown Chemicals [1310-58-3] White solid pellets
Siliflash Silica Gel Scilicycle R12030B Fine white powder
Phosphate Buffered Saline (PBS) (x10) Growcells MRGF-6235 Colorless translucent liquid
Beckman Coulter DU-800 UV/Vis Spectrophotometer and Software Beckman Coulter N/A Spectroscopy Instrument and Software
Fluoromax-4 Spectrofluorometer Horiba Scientific N/A Spectroscopy Instrument
FluorEssence Fluoremetry Software V3.5 Horiba Scientific N/A Spectroscopy Software
Finnpipette II Micropipette (sizes: 100-1,000, 20-200, and 0.5-10 µL) Fischerbrand N/A Equipment
Wilmad-LabGlass Rotary Evaporator (Model: WG-EV311-V-PLUS) SP Scienceware N/A Equipment
DuoSeal Vacuum Pump (Model Number: 1405) Welch N/A Equipment
GraphPad Prism 4 GraphPad N/A Data Analysis Software
SympHony pH Meter (Model: Sb70P) VWR N/A Equipment

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रसायन विज्ञान अंक 172 क्लेसेन-श्मिट संघनन फोटोकिसोमराइजेशन पीएच निर्भर फ्लोरेसेंस फ्लोरोफोर डाइपिरिनोन पायराजोल इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन
क्लैसेन-श्मिट संघनन दृष्टिकोण का उपयोग करके पीएच डिपेंडेजोल, इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस का संश्लेषण
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Benson, N., Davis, A., Woydziak, Z.… More

Benson, N., Davis, A., Woydziak, Z. R. Synthesis of pH Dependent Pyrazole, Imidazole, and Isoindolone Dipyrrinone Fluorophores using a Claisen-Schmidt Condensation Approach. J. Vis. Exp. (172), e61944, doi:10.3791/61944 (2021).

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