1-Aryl-1 H-pirazolo-5-aminy są przygotowywane z arylowych hydrazyn połączonych z 3-aminokotononitrylem lub α-cyjanogetonem w roztworze 1 M HCl za pomocą reaktora mikrofalowego. Większość reakcji odbywa się w ciągu 10-15 minut, a czysty produkt można uzyskać poprzez filtrację próżniową z typową izolowaną wydajnością 70-90%.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Wspomagane mikrofalami otrzymywanie 1-arylo-1 H-pirazolo-5-amin
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Opracowano syntetyczny proces wytwarzania różnych 1-arylo-1H-pirazolo-5-amin. Mikrofalowy charakter tej metody sprawia, że jest ona wydajna zarówno pod względem czasu, jak i zasobów, a jako rozpuszczalnik wykorzystuje się wodę. 3-aminokrotononitryl lub odpowiedni α-cyjanoketon łączy się z arylohydrazyną i rozpuszcza w 1 M HCl. Mieszaninę podgrzewa się następnie w reaktorze mikrofalowym w temperaturze 150 °C, zwykle przez 10-15 minut. Produkt można łatwo uzyskać, opierając roztwór 10% NaOH i izolując pożądany związek za pomocą prostej filtracji próżniowej. Zastosowanie wody jako rozpuszczalnika w tej reakcji zwiększa jej łatwość i użyteczność w produkcji, a metoda ta jest łatwa do odtworzenia z różnymi grupami funkcyjnymi. Typowe izolowane plony wahają się od 70-90%, a reakcje można przeprowadzać w skali miligram na gram z niewielkimi lub żadnymi zmianami w obserwowanych plonach. Niektóre z zastosowań tych cząsteczek i ich pochodnych obejmują między innymi pestycydy, leki przeciwmalaryczne i chemioterapeutyki.
Wprowadzenie
Impuls do stworzenia usprawnionej syntezy 1-arylo-1 H-pirazolo-5-aminy wynika z niezliczonych zastosowań tych małych cząsteczek. Występują w inhibitorach kinaz1, antybiotykach2, pestycydach3 i wśród wielu innych biologicznie aktywnych związków4,5. Schematy syntetyczne dla tych związków są obfite, ale większość z nich obejmuje złożone techniki izolacji i oczyszczania. Powszechna metoda polega na refluksie arylhydrazyny i 3-aminokrotononitrylu w roztworach alkoholowych lub wodnych, a następnie oczyszczeniu za pomocą chromatografii i/lub rekrystalizacji6,7,8,9,10. Kilka odosobnionych raportów szczegółowo opisywało syntezę tych związków przy użyciu promieniowania mikrofalowego, ale wszystkie wymagały długiego czasu nagrzewania i oferowały niewielką przewagę w porównaniu z innymi wcześniej opisanymi metodami11,12.
Pomimo ich użyteczności, istnieje ograniczona liczba 1-aryl-1 H-pirazolo-5-aminy dostępnych u komercyjnych dostawców. Ostatnio odnieśliśmy sukces w przygotowaniu heterocykli azotu przy użyciu reaktora mikrofalowego13 i zdecydowaliśmy się zbadać powiązaną metodologię dla analogów pirazolo-5-aminy. W tym artykule szczegółowo opisujemy naszą procedurę otrzymywania 1-arylo-1 H-pirazolo-5-amin poprzez reakcję arylohydrazyny z 3-aminotononitrylem lub α-cyjanoketonem w 1 M HCl pod wpływem promieniowania mikrofalowego. Zaletą tej procedury jest krótki czas reakcji i możliwość włączenia różnych grup funkcyjnych, w tym halogenków, nitryli, fenoli, sulfonów i grup nitrowych14.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
UWAGA: Proszę przejrzeć wszystkie istotne karty charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS) przed użyciem. Podczas korzystania z reaktora mikrofalowego należy przestrzegać wszystkich odpowiednich zasad bezpieczeństwa, w tym ponownieview protokoły reaktora mikrofalowego i stosowanie środków ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, długie spodnie, buty z zakrytymi palcami). Ta procedura jest przeznaczona do pracy przy użyciu arylhydrazyny i 3-aminokrotononitrylu lub α-cyjaloketonu. Należy użyć odpowiedniej fiolki do kuchenki mikrofalowej i mieszadła zgodnie ze skalą reakcji określoną przez producenta.
1. Przygotowanie mieszaniny reakcyjnej
UWAGA: Następująca reakcja pomiędzy chlorowodorkiem 4-fluorofenylohydrazyny a 3-aminokrotononitrylem w skali 2 mmol jest reprezentatywna. Procedura jest identyczna w przypadku podstawiania α-cyjanoketonów w miejsce 3-aminotononitrylu14.
- Zaopatrzyć się w fiolkę do kuchenki mikrofalowej przeznaczoną do objętości reakcyjnej 2-5 ml, która została wysuszona przez noc w szklanym piekarniku i dodać odpowiednią mieszadło.
- Dodać 0,325 g chlorowodorku 4-fluorofenylohydrazyny (1 ekwiwalent, 2 mmol) i 0,164 g 3-aminotononitrylu (1 ekwiwalent, 2 mmol) do fiolki mikrofalowej.
- Dodać 5 ml 1 M HCl, aby stężenie odczynników wyjściowych wynosiło 0,4 M. Za pomocą płytki mieszającej upewnić się, że niejednorodna zawiesina jest wymieszana. Dodaj dodatkowy rozpuszczalnik, jeśli reagenty mają słabą rozpuszczalność, a mieszaniny reakcyjnej nie można prawidłowo wymieszać. W razie potrzeby przenieść roztwór do większej fiolki, aby uniknąć przekroczenia zalecanej objętości rozpuszczalnika określonej w instrukcji obsługi reaktora mikrofalowego.
2. Podgrzewanie reakcji w reaktorze mikrofalowym
- Uszczelnić fiolkę do kuchenki mikrofalowej nakrętką na fiolkę do kuchenki mikrofalowej za pomocą odpowiedniego narzędzia do zaciskania.
- Umieścić fiolkę w reaktorze mikrofalowym. Zaprogramuj ustawienia kuchenki mikrofalowej na czas (10 min), temperaturę (150 °C) i absorpcję (bardzo wysoka).
UWAGA: Zwróć uwagę na ciśnienie w reaktorze podczas fazy ogrzewania. Nagły spadek ciśnienia może wskazywać na nieszczelność i/lub awarię zbiornika. - Po ostygnięciu reakcji (< 40 °C) wyjąć fiolkę z reaktora mikrofalowego.
- Zdejmij nakrętkę za pomocą odpowiedniego narzędzia do odkręcania.
3. Izolacja produktu przez filtrację próżniową
- W dobrze wentylowanym dygestorium zacisnąć fiolkę do kuchenki mikrofalowej na płytce mieszającej.
- Dodać 2 ml 10% NaOH mieszając, aby roztwór był alkaliczny i spowodował natychmiastowe wytrącenie się produktu. pH roztworu powinno wynosić >10, jak wskazuje papier pH. Sonikacja i zeskrobanie fiolki szpatułką może pomóc w mieszaniu i usuwaniu produktu ze ścianek naczynia.
UWAGA: Niektóre produkty są olejowane z roztworu alkalicznego. Jeśli tak się stanie, przenieść roztwór za pomocą ~20 ml wody dejonizowanej do lejka separatora i ekstrahować 3x dichlorometanem lub octanem etylu. Wysuszyć połączone warstwy organiczne i odparować w celu uzyskania produktu. - Ustawić aparat do filtracji próżniowej, aby wyizolować osad produktu stałego. Użyj wody dejonizowanej, aby wypłukać pozostały produkt z fiolki do kuchenki mikrofalowej i umyć wyizolowany produkt.
- Pozostaw produkt do wyschnięcia na noc na blacie stołu lub w eksykatorze. Izolowane plony mieszczą się zazwyczaj w zakresie 70-90%14.
- Uzyskaj widmo 1H NMR w CDCl3, aby potwierdzić tożsamość i czystość produktu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
W niniejszym pokazie 3-aminokrotononitryl oraz hydrochlorowodorek 4-fluorofenylhydrazyny zostały poddane reakcji w celu otrzymania 1-(4-fluorofenyl)-3-metylo-1H-pirazol-5-aminy (Rysunek 1). Mieszanina substratów w fiolce mikrofalowej przedstawiona na Rysunku 2a obrazuje heterogenną zawiesinę powstałą po połączeniu substratów w rozpuszczalniku 1 M HCl. Zaleca się wstępne wymieszanie roztworu przez kilka sekund na mieszalce magnetycznej, ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Szereg 1-arylo-1 H-pirazolo-5-amin otrzymano przez połączenie α-cyjanoketonu lub 3-aminokrotonitylu z arylohydrazyną w 1 M HCl i podgrzanie roztworu do 150 °C w reaktorze mikrofalowym. Prawie wszystkie związki zsyntetyzowano w ciągu 10-15 minut, przy czym najwolniejszy substrat wymagał 35 minut ogrzewania14. Zastosowanie wody jako rozpuszczalnika pozwala na szybkie podgrzanie roztworu i minimalizuje użycie niebezpiecznych rozpuszczalników organicznych.
Wyższe t...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
To badanie było wspierane przez Fundusz Billa i Lindy Frost.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2-5 ml Zestaw fiolek do kuchenki mikrofalowej | Chemglass | CG-4920-01 | Zestaw zawiera odpowiednie mieszadła i aluminiowe uszczelki 20 mm |
| Biotage Initiator+ mikrofalowy | Biotage | 356007 | Zawiera zaciskarkę i decapper. |
| Sonicator | Kendal | Myjka ultradźwiękowa GB-928 | |
| Piekarnik do naczyń szklanych | Quincy Lab | 20GC | |
| Chlorowodorek 4-fluorofenylohydrazyny | Fisher | AC119590100 | |
| 3-aminokrotonitryl | Fisher | AC152451000 | |
| CDCl3 | Cambridge Labs | DLM-7-100 | 99,8% D |
| Kwas solny, skoncentrowany | Fisher | A144SI-212 | Służy do przygotowania 1 M roztworu HCl |
| Granulki wodorotlenku sodu | Fisher | S318-100 | Służy do przygotowania 10% roztworu NaOH |
Bibliografia
- Gradler, U., et al. Fragment-based discovery of focal adhesion kinase inhibitors. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 23 (19), 5401-5409 (2013).
- Chandak, N., Kumar, S., Kumar, P., Sharma, C., Aneja, K. R., Sharma, P. K. Exploration of antimicrobial potential of pyrazolo[3,4-b]pyridine scaffold bearing benzenesulfonamide and trifluoromethyl moieties. Medicinal Chemistry Research. 22 (11), 5490-5503 (2013).
- Huo, J., et al. Synthesis and biological activity of novel N-(3-furan-2-yl-1-phenyl-1H-pyrazol-5-yl) amides derivatives. Chinese Chemical Letters. 27 (9), 1547-1550 (2016).
- Anand, D., et al. Antileishmanial activity of pyrazolopyridine derivatives and their potential as an adjunct therapy with miltefosine. Journal of Medicinal Chemistry. 60 (3), 1041-1059 (2017).
- Eldehna, W. M., El-Naggar, D. H., Hamed, A. R., Ibrahim, H. S., Ghabbour, H. A., Abdel-Aziz, H. A. One-pot three-component synthesis of novel spirooxindoles with potential cytotoxic activity against triple-negative breast cancer MDA-MB-231 cells. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry. 33 (1), 309-318 (2017).
- Briebenow, N., et al. Identification and optimization of substituted 5-aminopyrazoles as potent and selective adenosine A1 receptor antagonists. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 20 (19), 5891-5894 (2010).
- Marinozzi, M., et al. Pyrazole[3,4-e][1,4]thiazepin-7-one derivatives as a novel class of Farnesoid X Receptor (FXR) agonists. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 20 (11), 3429-3445 (2012).
- Ochiai, H., et al. Discovery of new orally available active phosphodiesterase inhibitors. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 52 (9), 1098-1104 (2004).
- Ganesan, A., Heathcock, C. H. Synthesis of unsymmetrical pyrazines by reaction of an oxadiazinone with enamines. Journal of Organic Chemistry. 58 (22), 6155-6157 (1993).
- Sumesh, R. V., et al. Multicomponent dipolar cycloaddition strategy: combinatorial synthesis of novel spiro-tethered pyrazolo[3,4-b]quinoline hybrid heterocycles. ACS Combinatorial Science. 18 (5), 262-270 (2016).
- Bagley, M. C., Davis, T., Dix, M. C., Widdowson, C. S., Kipling, D. Microwave-assisted synthesis of N-pyrazole ureas and the p38α inhibitor BIRB 796 for study into accelerated cell ageing. Organic & Biomolecular Chemistry. 4 (22), 4158-4164 (2006).
- Su, W., Lin, T., Cheng, K., Sung, K., Lin, S., Wong, F. An efficient on-pot synthesis of N-(1,3-diphenyl-1H-pyrazol-5-yl)amides. Journal of Heterocyclic Chemistry. 47 (4), 831-837 (2010).
- Eagon, S., Anderson, M. O. Microwave-assisted synthesis of tetrahydro-β-carbolines and β-carbolines. European Journal of Organic Chemistry. (8), 1653-1665 (2014).
- Everson, N., et al. Microwave synthesis of 1-aryl-1H-pyrazole-5-amines. Tetrahedron Letters. 60 (1), 72-74 (2019).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
