Eine direkte, regioselektive und atomökonomische Synthesevon 3-Aroyl-N-Hydroxy-5-Nitroindolen durch Cycloaddition von 4-Nitronitrosobenzol mit Alkynonen
January 21st, 2020
3-Aroyl-N-Hydroxy-5-Nitroindole wurden durch Cycloaddition von 4-Nitronitrosobenzol mit einem konjugierten terminalen Alkyn in einem einstufigen thermischen Verfahren synthetisiert. Die Vorbereitung des Nitrosarens und der Alkynone wurde angemessen und jeweils durch Oxidationsverfahren an der entsprechenden Aniline und am Alkyno berichtet.
Diese neuartige Technik kann verwendet werden, um n-Hydroxy 3-Aroyl-Indole-Verbindungen vorzubereiten. Diese Produkte sind besonders interessant für ihre Verwendung als Antibiotika, Antinociskeptiker, Antidiabetes und Anti-Krebs-Medikamente. Obwohl n-Hydroxyindole häufig als instabile und schwer fassbare Produkte angesehen werden, haben wir eine sehr stabile Bibliothek von n-Hydroxyindol-Derivaten erworben.
Die Reaktion der Cycloaddition von Nitrosaminen mit Alkynen kann verwendet werden, um selektiv eine breite Bibliothek von frei substituierten Indole-Produkten vorzubereiten. Diese Methode bietet eine einfache und potenziell bioaktive Produkte. Wir betrachten dieses Protokoll als eine interessante Verbesserung und Weiterentwicklung auf dem Gebiet der synthetischen organischen Chemie.
Für 1-Phenyl-2-Propyne-1-eins-Synthese, fügen Sie zuerst 75 Milliliter Aceton und zwei Gramm 1-Phenyl-2-Propyne-1-ol in einen offenen runden Bodenkolben mit einem magnetischen Rührstab. Platzieren Sie die Reaktionsmischung bei null Grad Celsius unter Rühren und fügen Sie eine Lösung von Jones Reagenz tropfen weise, bis eine anhaltende orange Farbe beobachtet wird. Fügen Sie 2-Propanol Tropfen weise, bis der Überschuss der sechswertigen Chrom-Reaktant verbraucht wird und die Lösung zeigt eine grüne Farbe und filtert die Lösung durch ein Pad der diatomacen Erde.
Konzentrieren Sie die Waschungen durch Rotationsverdampfung, bis ein Öl gewonnen wird, und lösen Sie das Öl in 100 Milliliter Dichlormethan auf. Fügen Sie die Lösung zu einem Separatorentrichter hinzu und waschen Sie die organische Phase zweimal mit 125 Millilitern einer gesättigten Lösung von Natriumbicarbonat pro Waschgang. Nach dem zweiten Waschen die organische Schicht mit 125 Milliliter Nader waschen, bevor die organische Lösung über n-Hydro-Natriumsulfat getrocknet wird.
Nach dem Filtern verdampfen Sie die Lösung, um ein gelbes 1-Phenyl-2-Propyne-1-eins fest zu erzeugen und den Feststoff unter Vakuum zu trocknen. Für 4-Nitronitrosobenzol-Präparation zuerst 16 Gramm Kaliumperoxymonosulfat und 150 Milliliter Wasser zu einem Becher geben und die Lösung bei null Grad Celsius rühren. Wenn sich das Kaliumperoxymonosulfat vollständig aufgelöst hat, 3,6 Gramm 4-Nitroaniline mit einem Spachtel in den Becher geben und die Suspension bei Raumtemperatur rühren.
Um die Reaktion durch Dünnschichtchromatographie zu überprüfen, filtern Sie nach 48 Stunden das rohe Reaktionsgemisch auf einem Buchner-Trichter in einen einHals-Rundkolben und rekristallisieren den Feststoff in 50 Milliliter Methanol. Mit einer Wärmepistole die Suspension so lange erwärmen, bis sie den Siedepunkt von Methanol erreicht, und filtern Sie die heiße Suspension sofort in einen Erlenmeyerkolben. Wenn die Lösung Raumtemperatur erreicht, filtern Sie den zweiten Niederschlag auf einen Buchner-Trichter und trocknen Sie den Feststoff im Vakuum.
Für eine 3-Benzoyl-1-Hydroxy-5-Nitroindole-Synthese platzieren Sie zunächst einen 250 Milliliter Zweihals-Rundkolben unter Vakuum, bevor Sie den Kolben mit Stickstoff spülen. Lassen Sie den Kolben inert unter Atmosphäre und fügen Sie 1,52 Gramm 4-Nitronitrosobenzol und 1,3 Gramm 1-Phenyl-2-Propyne-1-eins in den Kolben. Verwenden Sie eine Spritze, um 80 Milliliter Toluin hinzuzufügen und halten Sie das Reaktionsgemisch unter magnetischem Rühren bei 80 Grad Celsius.
Überprüfen Sie nach einigen Minuten die vollständige Löslichkeit der Reaktanten. Überprüfen Sie nach 30 bis 40 Minuten die Bildung eines orangen Niederschlags. Nach dem vollständigen Ausfällen des Orangenfestes schalten Sie die Hitze aus, damit die Reaktion Raumtemperatur erreichen kann.
Dann filtern Sie das Gemisch, um das 3-Benzoyl-1-Hydroxy-5-Nitroindole auf einem Buchner-Trichter zu sammeln und die Orange fest unter Vakuum zu trocknen. Hierbei wird die Herstellung von 4-Nitronitrosobenzol zwei, wie sie durch Oxidation von 4-Nitroaniline erzielt wird, durch Reaktion mit Kaliumperoxymonosulfat gezeigt. Das Produkt zwei kann in einer Ausbeute von 64% nach Rekristallisation in Methanol zweimal mit einer 3-5%-Kontamination von vier 4'bis-Nitroazoxybenzol-6 erhalten werden und die Struktur des Produkts kann durch Proton NMR bestätigt werden.
Hier wird die Zubereitung von 1-Phenyl-2-Propyne-1-eins vier, wie durch Oxidation von 1-Phenyl-2-Propyne-1-ol drei mit Jones-Reagenz ermöglicht. Das Produkt vier kann als gelber Feststoff in 90% Ausbeute isoliert werden und die Struktur kann durch Proton NMR bestätigt werden. Die Synthese von 3-Benzoyl-1-Hydroxy-5-Nitroindole wird durch thermische Reaktion von 4-Nitronitrosobenzol zwei und 1-Phenyl-2-Propyne-1-eins vier in Toluol bei 80 Grad Celsius erreicht.
Nach Isolierung des Azoxyders sechs in 22% Ausbeute als Hauptprodukt der Mutterlikör nach Chromatographie kann die Struktur von Produkt sechs durch Proton NMR bestätigt werden. Die Struktur der Verbindung fünf kann dann durch Proton NMR, Carbon-13 NMR und hochauflösende Massenspektrometrie bestimmt werden. Die beiden heikelsten Aspekte dieses Verfahrens sind die Reinigung des 4-Nitronitrosobenzols durch Rekristallisation und die Synthese des Indoleprodukts unter einer inerten Atmosphäre.
Nach diesem Verfahren können viele verschiedene Indole-Produkte erreicht werden. Bei der Arbeit mit elektronenreichen nitroaromatischen Derivaten werden die Zielverbindungen in der Regel durch chromatographische Reinigungstechniken isoliert. In naher Zukunft wird eine interessante mechanistische Studie entwickelt, um einen der Nicht klar verstandenen Redoxschritte zu untersuchen.
Das Jones-Reagenz ist sehr stabil, aber es ist notwendig, alle Chromreagenzien mit Sorgfalt zu behandeln.
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Überblick
Diese Studie präsentiert eine neuartige Technik zur Synthese von n-Hydroxy 3-Aroylindolen durch eine einstufige thermische Cycloaddition. Diese Verbindungen zeigen Potenzial als Antibiotika, Antinozizeptike, Antidiabetika und Krebsmedikamente.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Synthetische Organische Chemie
- Pharmazeutische Chemie
- Arzneimittelentwicklung
Hintergrund
- N-Hydroxyindole gelten oft als instabil und schwer zu handhaben.
- Diese Studie berichtet über die erfolgreiche Erstellung einer stabilen Bibliothek von n-Hydroxyindolderivaten.
- Die Cycloadditionsreaktion von Nitrosaminen mit Alkinonen wird untersucht.
- Die Methode zielt darauf ab, die Herstellung bioaktiver Produkte zu vereinfachen.
Zweck der Studie
- Eine zuverlässige Methode zur Synthese von n-Hydroxy 3-Aroylindolverbindungen zu entwickeln.
- Eine Bibliothek stabiler Derivate für potenzielle therapeutische Anwendungen zu erstellen.
- Techniken in der synthetischen organischen Chemie voranzutreiben.
Verwendete Methoden
- Cycloaddition von 4-Nitronitrosobenzol mit konjugierten terminalen Alkinonen.
- Einstufiges thermisches Verfahren zur Synthese.
- Oxidationsprozeduren zur Herstellung von Nitrosoarenen und Alkinonen.
- Charakterisierung der synthetisierten Verbindungen auf Stabilität und Bioaktivität.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Synthese einer stabilen Bibliothek von n-Hydroxyindolderivaten.
- Nachgewiesene potenzielle Anwendungen in verschiedenen therapeutischen Bereichen.
- Ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung freier substituierter Indolprodukte bereitgestellt.
- Fortschritte in den Techniken der synthetischen organischen Chemie hervorgehoben.
Schlussfolgerungen
- Die entwickelte Methode bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Synthese bioaktiver Verbindungen.
- Stabile n-Hydroxyindolderivate können effektiv hergestellt werden.
- Diese Forschung trägt zum Bereich der Arzneimittelentwicklung und synthetischen Chemie bei.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
This method enables the regioselective, catalyst-free synthesis of stable n-hydroxy-3-aroyl indole derivatives, addressing a key challenge in medicinal chemistry where such scaffolds are often unstable and difficult to isolate. The ability to generate a library of compounds with potential antibiotic, antinociceptive, antidiabetic, and anticancer activity supports early-stage target validation and lead identification efforts. By delivering analytically pure products via simple filtration, the process enhances reproducibility and reduces purification burden in discovery workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of the n-hydroxyindole scaffold for biological activity across multiple therapeutic areas.
- Operational Value: Provides rapid access to stable derivatives without chromatographic purification, accelerating hit generation timelines.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Delivers structurally defined, stable compounds suitable for biochemical and phenotypic screening assays.
- Operational Value: Ensures batch-to-batch consistency through precipitation-based isolation, supporting assay standardization.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Supports mechanistic de-risking by providing access to stable intermediates for probing structure-activity relationships.
- Operational Value: Enables scalable synthesis of indole derivatives for follow-up profiling in disease-relevant models.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within early discovery workflows, particularly in lead identification, where rapid generation of stable, diverse indole libraries supports screening campaigns and SAR exploration.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing by enabling synthesis of substituted indoles for target engagement studies.
- Screening: Produces crystalline solids amenable to formulation in DMSO or aqueous buffers for high-throughput screening.
- Analytics: Yields compounds characterized by NMR and mass spectrometry, ensuring identity and purity for downstream profiling.
- Translational Research: Supports continuity from hit to lead by providing stable scaffolds for optimization and preclinical evaluation.
- Enterprise Reuse: Represents a modular, catalyst-free platform applicable across multiple indole-based therapeutic programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases confidence in target validation by eliminating scaffold instability as a confounding variable.
- Operational Value: Reduces solvent use and purification steps through direct product precipitation and filtration.
- Strategic Value: Lowers material cost and cycle time for library synthesis, improving capital efficiency in early discovery.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of indole derivatives based on reliable, scalable access to stable analogs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in handling air- and moisture-sensitive reagents under inert atmosphere.
- Necessitates temperature-controlled addition of oxidants (Jones reagent, potassium peroxy monosulfate) and thermal reactors for cycloaddition.
- Demands analytical infrastructure (NMR, MS) for structural confirmation of intermediates and final products.
- Involves adaptation considerations when substituting alkynone or nitrosoarene components to maintain regioselectivity.
- Practical limitations include the need for careful quenching of excess oxidants and safe disposal of chromium-containing waste streams.
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