Name: Synteza zależnych od pH pirazoli, imidazolu i izoindolonu dipirynonu przy użyciu podejścia kondensacyjnego Claisena-Schmidta (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-06-10T13:30:00.000+00:00
Duration: 14 min 11 s
Description: Poznaj syntezę zależnych od pH fluoroforów dipirynonu przy użyciu kondensacji Claisena-Schmidta. Ta metoda umożliwia tworzenie biologicznie aktywnych związków fluorescencyjnych w prosty i ekonomiczny sposób.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Z.R.W. i N.B. dziękują NIH (2P20 GM103440-14A1) za hojne finansowanie, a także Jungjae Koh i University of Nevada, Las Vegas za pomoc w zdobyciu 1H i 13C NMR. Dodatkowo chcielibyśmy podziękować studentom mediów wizualnych NSC, Arnoldowi Placencia-Floresowi, Aubry Jacobsowi i Alistairowi Cooperowi za ich pomoc w procesach filmowania i animacji w częściach kinematografii tego manuskryptu.

1. Ogólna procedura syntezy analogów dipirynonu 16-25
<ol>
	<li>Rozpuścić pirolon/izoindolon (1,00 mmol) i odpowiadający mu aldehyd pirazol/imidazol (1,00 mmol) w 5,0 ml etanolu w kolbie okrągłodennej.</li>
	<li>Dodać wodny roztwór KOH (24,0 mmol, 10 M, 2,40 ml) do kolby w jednej porcji.</li>
	<li>Wymieszać mieszaninę i refluksować do momentu potwierdzenia zakończenia reakcji przez TLC (zob. tabela 1 w celu uzyskania wykazu czasów reakcji). Zastosowano eluent TLC składający się z 10% metanolu w dichlorometanie i zaobserwowano, że analogi mają wartości Rf w zakresie od 0,62 do 0,86 lub w jego pobliżu. Nałożyć odpowiednią ilość smaru próżniowego lub użyć tulei z PTFE na styku złączy szklanych, aby zapobiec zatarciu szkła skraplacza i kolby okrągłodennej w wysokich temperaturach i warunkach podstawowych.</li>
	<li>Pozostawić mieszaninę reakcyjną do ostygnięcia do temperatury pokojowej i odparować substancje lotne pod zmniejszonym ciśnieniem za pomocą wyparki obrotowej.</li>
	<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną do temperatury 0 °C w łaźni lodowej.</li>
	<li>Zneutralizuj pozostałą oleistą mieszaninę, dodając kwas octowy (30,0 mmol, 1,70 ml) w jednej porcji.</li>
	<li>Oczyścić otrzymany materiał produktu za pomocą filtracji próżniowej (patrz krok 2a, dla związków: 17, 18, 20-22, 24 i 25) lub zastosować ekstrakcję ciecz-ciecz/chromatografię kolumnową (patrz krok 2b, dla związków: 16, 19 i 23).</li>
</ol>
2. Procedura oczyszczania
<ol>
	<li>Poprzez filtrację próżniową
	<ol>
		<li>Zamontuj lejek Hirscha na kolbie bocznej za pomocą dopasowanego gumowego adaptera.</li>
		<li>Nałóż kawałek okrągłej bibuły filtracyjnej na lejek Hirscha i lekko zwilż wodą dejonizowaną, aby umożliwić przyleganie do lejka.</li>
		<li>Podłącz źródło podciśnienia do bocznego ramienia kolby i upewnij się, że jest wystarczające uszczelnienie próżniowe, upewniając się, że żadne ze szklanych naczyń nie można rozsunąć pod próżnią.</li>
		<li>Kolbę zawierającą skrystalizowany produkt przelać przez filtr próżniowy i pozostawić do przefiltrowania. Opłucz kryształy 10 ml lodowatej wody dejonizowanej.</li>
		<li>Pozwól, aby przefiltrowane kryształy nadal schły na bibule filtracyjnej, nadal podłączone do źródła podciśnienia, po przefiltrowaniu wszystkich cieczy.</li>
		<li>Zebrać przefiltrowane kryształy i umieścić w kolbie okrągłodennej o pojemności 25 ml.</li>
		<li>Przymocuj kolbę okrągłodenną do złącza ze spiekanego szkła szlifowanego/adaptera linii próżniowej. Zabezpiecz szklane złącze złącza za pomocą zacisku Keck.</li>
		<li>Do żebrowanego końca adaptera szklanej linii wysokiego podciśnienia podłącz przewód próżniowy, który jest kierowany do pompy wysokiej próżni i odpowiednio schłodzić pułapkę próżniową (za pomocą chłodziwa, takiego jak ciekły azot lub suchy lód/aceton), aby skondensować wszelkie lotne substancje, które mogą wyparować z materiału krystalicznego. Włącz pompę wysokiej próżni, aby zapewnić całkowite odparowanie wszelkich śladowych ilości pozostałego rozpuszczalnika z kryształów.</li>
		<li>Pozostaw kryształy do wyschnięcia w wysokiej próżni przez co najmniej 1 godzinę. Wyjmij kolbę okrągłodenną z przewodu próżniowego/adaptera, wyłącz pompę wysokiej próżni i wyczyść syfon.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Procedura oczyszczania za pomocą chromatografii kolumnowej
	<ol>
		<li>Rozcieńczyć zawartość mieszaniny reakcyjnej poddanej działaniu kwasu octowego (z kroku 1.6) 10 ml wody dejonizowanej i przenieść do rozdzielacza rozdzielającego. Dodać 10 ml dichlorometanu do rozdzielacza rozdzielającego. Delikatnie wstrząśnij i odpowietrz rozdzielacz w celu oddzielenia dwóch warstw.</li>
		<li>Ekstrahować warstwę wodną, używając kolejnych porcji dichlorometanu (3 x 5 ml). Połączyć frakcje organiczne i wysuszyć przy użyciu bezwodnego Na2SO4. Zdekantować i usunąć wszystkie substancje lotne pod obniżonym ciśnieniem za pomocą wyparki obrotowej.</li>
		<li>Rozcieńczyć pozostałość otrzymaną z etapu 2.2.2 5 ml CH2Cl2. Przeprowadzić chromatografię kolumnową z błyskiem, używając około 75 g żelu krzemionkowego. Eluować próbkę roztworem 10% metanolu w dichlorometanie.</li>
		<li>Zebrane frakcje rozpuszczalnika usunąć pod zmniejszonym ciśnieniem za pomocą wyparki obrotowej. Przenieść stałą pozostałość do kolby okrągłodennej o pojemności 25 ml, używając około 10 ml CH2Cl2. Usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem za pomocą wyparki obrotowej.</li>
		<li>Wysuszyć pozostałość stałą w wysokiej próżni, jak opisano wcześniej w krokach 2.1.7 - 2.1.9.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Akwizycja absorpcji molowej i badania UV/VispK A dla analogów 16-25
<ol>
	<li>Tworzenie złożonych roztworów podstawowych do spektrofotometrii UV/Vis dla analogów 16 - 25.
	<ol>
		<li>Odważyć 10 μmol wybranego analogu dipirrynonu (16-25) i dodać go do kolby miarowej o pojemności 10 ml.</li>
		<li>Dodać DMSO do oznaczenia 10,0 ml na kolbie miarowej. 
		UWAGA: Jeśli związek nie rozpuści się całkowicie, podgrzej kolbę za pomocą opalarki i w razie potrzeby zamieszaj kolbę, aby całkowicie rozpuścić związek.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj roztwory soli fizjologicznej buforowane fosforanami (PBS) o różnych poziomach pH. Analogi scharakteryzowano w PBS o pH od około 4 do 15.
	<ol>
		<li>Używając butli objętościowej o pojemności 1 l, utwórz 1 l roztworu podstawowego PBS, rozcieńczając 100 ml PBS (x100) w 900 ml wody dejonizowanej.</li>
		<li>Przenieść 50 ml przygotowanego roztworu podstawowego PBS (etap 3.2.1) do zlewki o pojemności 100 ml i dodać mieszadło magnetyczne. Następnie, używając skalibrowanego pH-metru do monitorowania zmian pH, miareczkować bufor PBS wodnym roztworem 1,0 M NaOH (w celu uzyskania o pH > 7,0) lub 1,0 M HCl (w celu uzyskania o pH < 7,0). 
		UWAGA: Aby uzyskać dane, które skutkują dobrze zdefiniowaną krzywą miareczkowania, zalecamy generowanie pH w odstępach co 0,1 jednostki pH w ± 0,5 od przewidywanego punktu przegięcia i przyrostach o 0,5 poza przewidywanym punktem przegięcia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uzyskać widma absorpcji molowej dla analogów 16 - 25 w roztworach PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH (pH 14,0).
	<ol>
		<li>Przygotować "ślepą próbę" za pomocą czystej i suchej kuwety kwarcowej, a następnie dodać 2,0 ml roztworu podstawowego PBS (pH 7,0) lub wodnego roztworu 1,0 M NaOH do kuwety za pomocą mikropipety 100 - 1000 μl. 
		UWAGA: Dla integralności procesu pozyskiwania danych z roztworu ślepej próby ważne jest upewnienie się, że w roztworze kuwety nie ma pęcherzyków powietrza i dokładne przetarcie boków kuwety chusteczką Kim, aby zapobiec rozpraszaniu światła wynikającemu z kurzu lub zanieczyszczeń na zewnątrz kuwety. Jeśli bąbelki utrzymują się, delikatnie i kilkakrotnie postukaj kuwetą w ręcznik papierowy położony na twardej powierzchni.</li>
		<li>Za pomocą spektrofotometru UV/Vis wyślepić wybrany roztwór dla zakresu 200 - 800 nm.</li>
		<li>Do drugiej czystej i suchej kuwety kwarcowej dodać 2,00 ml PBS (pH 7,0) lub 1,0 M NaOH (pH 14), a następnie 10 μl roztworu podstawowego analogu dipiranonu (16 - 25) (patrz krok 3.1) za pomocą mikropipety o pojemności 5-50 μl. Umieść nakrętkę na kuwecie i dobrze wstrząśnij, a także odwróć kuwetę. 
		UWAGA: Dla integralności procesu pozyskiwania danych roztworu próbki ważne jest upewnienie się, że w roztworze kuwety nie ma pęcherzyków powietrza i dokładne wytarcie boków kuwety chusteczką Kim, aby zapobiec rozpraszaniu światła wynikającemu z kurzu lub zanieczyszczeń na zewnątrz kuwety. Jeśli bąbelki utrzymują się, delikatnie i kilkakrotnie postukaj kuwetą w ręcznik papierowy położony na twardej powierzchni.</li>
		<li>Za pomocą spektrofotometru UV/Vis należy uzyskać widmo absorpcyjne dla roztworu analogu dipirrynonu dla zakresu 200 - 800 nm.</li>
		<li>Do tej samej kuwety dodać dodatkowe 10 μl roztworu podstawowego analogu dipirynonu i powtórzyć kroki 3.3.3 i 3.3.4.</li>
		<li>Powtarzać krok 3.3.5 do momentu, gdy do kuwety zostanie dodanych łącznie 50 μl roztworu podstawowego analogu dipirrynonu w celu uzyskania co najmniej pięciu punktów danych długości fali wzbudzenia. Powtarzać kroki 3.3.1-3.3.6 aż do uzyskania wszystkich roztworów podstawowych 16-25 zarówno w PBS (pH 7,0), jak i w 1,0 M NaOH.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uzyskać wartości absorpcji molowej dla 16 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH za pomocą analizy regresji liniowej o najlepszym dopasowaniu.
	<ol>
		<li>Korzystając z programu do tworzenia wykresów, takiego jak GraphPad Prism 7, wykreśl zmierzoną absorbancję (oś y) w stosunku do stężenia analogu dipyrrinonu (oś x). Utwórz najlepiej dopasowaną analizę regresji liniowej dla pięciu wykreślonych punktów. Należy obserwować zależność liniową, a analiza statystyczna powinna wykazać wartość R2 ≥ 0,98.</li>
		<li>Powtórzyć krok 3.4.1 dla analogów 16 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH.</li>
		<li>Obliczyć absorpcję molową dla 16 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH, korzystając z ekstrapolowanej wartości nachylenia z najlepiej dopasowanej krzywej liniowej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Określ wartości pKa w 16 - 25 badaniach z użyciem spektrofotometrii UV/VIS
	<ol>
		<li>Do czystej i suchej kuwety kwarcowej przenieść 1 900 μl buforu PBS o wybranym poziomie pH (przygotowanym w kroku 3.2) za pomocą mikropipety o pojemności 100 - 1000 μl. 
		UWAGA: Zauważyliśmy, że podczas przechowywania w niektórych może tworzyć się biały osad. Aby upewnić się, że bufor jest całkowicie jednorodny i jeśli widoczny jest jakikolwiek osad, należy użyć filtracji grawitacyjnej w celu usunięcia osadu bezpośrednio przed użyciem. Patrz uwaga po kroku 3.3.1.</li>
		<li>Za pomocą spektrofotometru UV/Vis należy wykonać ślepe próby usunięcia wybranego roztworu buforowego PBS dla zakresu 200 - 800 nm.</li>
		<li>Do drugiej czystej i suchej kuwety kwarcowej przenieś 1 900 μl wybranego buforu PBS, a następnie dodaj 100 μl wybranego analogowego roztworu podstawowego za pomocą mikropipety o pojemności 5-50 μl. Umieść nakrętkę na kuwecie i dobrze wstrząśnij, a także odwróć kuwetę. 
		UWAGA: Patrz poprzednia uwaga po kroku 3.3.3.</li>
		<li>Za pomocą spektrofotometru UV/Vis uzyskaj widmo absorpcyjne dla analogu dipyrrynonu dla zakresu 200 - 800 nm.</li>
		<li>Powtórz kroki 3.5.1 - 3.5.4 dla 16 - 25 w każdym z PBS wygenerowanych w kroku 3.2.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Określ wartościpK a dla 16 - 25 za pomocą funkcji najlepszego dopasowania krzywej sigmoidalnej.
	<ol>
		<li>Korzystając z programu do tworzenia wykresów, narysuj wykres zmierzonej absorbancji w funkcji długości fali (nm) dla 16 - 25 przy różnych poziomach pH.</li>
		<li>Wybierz długość fali między 380-415 nm, gdzie przy niższych poziomach pH (< 7,0) absorbancja jest mała (0-0,1 jednostki), a przy wyższym pH (> 12,0) absorbancja jest znacznie większa (0,8-1,0 jednostek). Wykreślić absorbancję przy wybranej długości fali w funkcji pH.</li>
		<li>Korzystając z funkcji krzywej sigmoidalnej, wygeneruj krzywą najlepszego dopasowania dla każdego z analogów 16 - 25. Należy podać ekstrapolowane pH w połowie wysokości krzywej. Jest to podawana wartośćpK a.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Akwizycja wydajności kwantowej i badania fluorescencji
<ol>
	<li>Tworzenie roztworów podstawowych do badania fluorescencji dla analogów dipirynonu 16 - 18 i 20 - 25.
	<ol>
		<li>Korzystając z analogowego roztworu podstawowego dipirynonu utworzonego w kroku 3.1, przeprowadzić rozcieńczenie roztworu podstawowego, dodając 10 μl roztworu podstawowego do kolby miarowej o pojemności 1 ml za pomocą mikropipety o pojemności 2 - 20 μl, a następnie dodać bufor PBS (pH 7,0) do oznaczenia 1 ml. Umieścić nakrętkę na kolbie miarowej i dobrze wymieszać, odwracając i potrząsając kolbą. Ten rozcieńczony roztwór podstawowy zostanie użyty do wygenerowania widm fluorescencyjnych i będzie określany jako fluorescencyjny roztwór podstawowy.</li>
		<li>Powtórz krok 4.1.1 dla analogów 16 - 18 i 20 - 25.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uzyskanie widm emisji fluorescencji w różnych stężeniach, dla analogów 16 - 18 i 20 - 25. Dla wszystkich analogów innych niż 18 należy uzyskać pięć widm dla każdego analogu w roztworach o pH 7 i 14 w stężeniach: 19,96, 39,84, 59,64, 79,37 i 99,01 nM. Dla analogu 18 uzyskaj pięć widm w roztworze o pH 7 w stężeniach: 49.75, 99.01, 147.8, 196.1 i 243.9 nM. W roztworze o pH 14 uzyskać pięć widm dla analogu 18 w stężeniach: 99,01, 196,1, 291,3, 384,6, 476,2 nM.
	<ol>
		<li>Do przezroczystej czterostronnej kuwety kwarcowej dodać 3,00 ml PBS (pH 7,0) lub 1,0 NaOH za pomocą mikropipety 100 -1,000 μl w trzech odstępach co 1,000 μl. 
		UWAGA: Patrz uwaga po kroku 3.3.1.</li>
		<li>Za pomocą fluorometru i oprogramowania do fluorometru FluorEssence uzyskaj widmo emisyjne dla wybranego roztworu i oznacz je jako roztwór "ślepy".</li>
		<li>Do tej samej kuwety dodać 6 μl podstawowego roztworu fluorescencji dla wybranego analogu dipirynnonu (część 4.1) za pomocą mikropipety o pojemności 0,5-10 μl. Umieść nakrętkę na kuwecie i dobrze wymieszaj, odwracając i delikatnie potrząsając kuwetą. 
		UWAGA: Patrz uwaga po kroku 3.3.3.</li>
		<li>Za pomocą fluorometru uzyskaj widmo emisyjne dla wybranego roztworu związku, używając λmax abs jako długości fali wzbudzenia. Intensywność wzbudzenia mierzono w zakresie 200 nm, zaczynając od 15 nm poza długością fali wzbudzenia (zazwyczaj wymagany jest zakres 200 nm, aby intensywność fluorescencji powróciła do wartości wyjściowej).</li>
		<li>Powtarzać czynności 4.2.3-4.2.4 aż do dodania do kuwety łącznie 30 μl podstawowego roztworu fluorescencji.</li>
		<li>Powtórzyć kroki 4.2.1 - 4.2.5 dla analogów 16 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH, 
		UWAGA: Stężenia w kuwecie zmieniono dla analogu 18, a dane uzyskano za pomocą: 2,0 ml PBS z pięcioma kolejnymi przyrostami 10 μl fluorescencyjnego roztworu podstawowego dla obojętnego (protonowanego 18) roztworu i 2,0 ml 1,0 M NaOH z pięcioma przyrostami po 20 μl dodanego złożonego roztworu podstawowego dla roztworu zasadowego (deprotonowanego 18).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Określ wydajność kwantową za pomocą metody Williamsa, A. T. i wsp.17
	<ol>
		<li>Korzystając z arkusza kalkulacyjnego (tj. Microsoft Excel), zaimportuj dane (punkty danych intensywności emisji) dla widm emisji dla pojedynczego analogu dipirynonu (pobranego w PBS [pH 7,0] lub 1,0 M NaOH) przy różnych poziomach stężeń.</li>
		<li>Zaimportować punkty danych z widm emisji dla roztworu "ślepej" (kroki 4.2.1–4.2.2) i odjąć "ślepe" punkty danych intensywności emisji od punktów danych dotyczących intensywności emisji, na odpowiednich długościach fal, uzyskanych przy różnych poziomach stężeń.</li>
		<li>Przenieś "puste" skorygowane punkty danych intensywności emisji do programu do tworzenia wykresów, takiego jak GraphPad Prism 7, i wykreśl emisję w funkcji długości fali. Obliczyć pole pod krzywą dla każdej z krzywych uzyskanych przy różnych poziomach stężenia analogu dipirrynonu.</li>
		<li>Postępując zgodnie z techniką opisaną przez Williamsa, AT i wsp., obliczyć ekstrapolowaną wartość absorbancji dla każdego z różnych poziomów stężenia analogu dipirrynonu. Osiąga się to poprzez pomnożenie obliczonej wartości absorpcji molowej (z najlepiej dopasowanej analizy regresji liniowej, patrz krok 3.4) przez każde stężenie analogu dipyrrynonu użyte w krokach 4.2.3-4.2.5.</li>
		<li>Korzystając z programu do tworzenia wykresów, takiego jak GraphPad Prism 7, utwórz wykres ekstrapolowanej absorbancji analogu (oś x) w stosunku do obliczonego obszaru pod każdą krzywą stężenia (krok 4.3.4) dla długości fali emisji odpowiadającej największej wartości emisji. Należy zaobserwować zależność liniową z r2 ≥ 0,96.</li>
		<li>Wykonaj kroki analogiczne do 3.1-3.4 i 4.1-4.3.5 dla chininy w 0,5 M H2SO4 (ΦF = 0,55)18 i antracenu w etanolu (ΦF = 0,27)18, 19, aby uzyskać dane do norm.</li>
		<li>Wartości wydajności kwantowej dla 16 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH należy uzyskać, korzystając z ekstrapolowanych nachyleń uzyskanych z kroków 4.3.5 i 4.3.6 w następującym równaniu: 
		Φx = Φst(Gradx/Gradst)(η2x/η2st) 
		gdzie Φst oznacza wydajność kwantową wzorca, Φx oznacza wydajność kwantową niewiadomej, Grad jest nachyleniem najlepszego dopasowania liniowego, a η jest współczynnikiem załamania światła użytego rozpuszczalnika (współczynnik współczynnika załamania światła obliczono przy użyciu η = 1,36 dla etanolu i η = 1,35 dla 0,5 M H2SO4).</li>
		<li>Należy podać wydajność kwantową dla 16 - 18 i 20 - 25 w PBS (pH 7,0) i 1,0 M NaOH jako średnią Φx uzyskaną dla chininy i antracenu.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Abbandonato, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cis-trans+photoisomerization+properties+of+GFP+chromophore+analogs%5BTitle%5D)+AND+%22European+Biophysics+Journal%22%5BJournal%5D)">Cis-trans photoisomerization properties of GFP chromophore analogs.</a> European Biophysics Journal. 40 (11), 1205-1214 (2011).</li>
<li>Funakoshi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopic+studies+on+merocyanine+photoisomers.+IV.+Catalytic+isomerization+of+photoisomers+of+merocyanine+derivatives+in+protic+solvents%5BTitle%5D)+AND+%22Nippon+Kagaku+Kaishi%22%5BJournal%5D)">Spectroscopic studies on merocyanine photoisomers. IV. Catalytic isomerization of photoisomers of merocyanine derivatives in protic solvents.</a> Nippon Kagaku Kaishi. (9), 1516-1522 (1989).</li>
<li>Puzicha, G., Shrout, D. P., Lightner, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+properties+of+homomologated+and+contracted+dipyrrinone+analogs+of+xanthobilirubic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Heterocyclic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and properties of homomologated and contracted dipyrrinone analogs of xanthobilirubic acid.</a> Journal of Heterocyclic Chemistry. 27 (7), 2117-2123 (1990).</li>
<li>Bonnett, R., Hamzetash, D., Asuncion Valles, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Propentdyopents+%5B5-%282-oxo-2H-pyrrol-5-ylmethylene%29pyrrol-2%285H%29-ones%5D+and+related+compounds.+Part+2.+The+Z+E+photoisomerization+of+pyrromethenone+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Chemical+Society%2C+Perkins+Transactions%22%5BJournal%5D)">Propentdyopents [5-(2-oxo-2H-pyrrol-5-ylmethylene)pyrrol-2(5H)-ones] and related compounds. Part 2. The Z E photoisomerization of pyrromethenone systems.</a> Journal of the Chemical Society, Perkins Transactions. 1 (6), 1383-1388 (1987).</li>
<li>Tikhomirova, K., Anisimov, A., Khoroshutin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biscyclohexane-Annulated+Diethyl+Dipyrrindicarboxylates%3A+Observation+of+a+Dipyrrin+Form+with+Absent+Visible+Absorption%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Biscyclohexane-Annulated Diethyl Dipyrrindicarboxylates: Observation of a Dipyrrin Form with Absent Visible Absorption.</a> European Journal of Organic Chemistry. 2012 (11), 2201-2207 (2012).</li>
<li>Brower, J. O., Lightner, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+spectroscopic+properties+of+a+new+class+of+strongly+fluorescent+dipyrrinones%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and spectroscopic properties of a new class of strongly fluorescent dipyrrinones.</a> Journal of Organic Chemistry. 67 (8), 2713-2716 (2002).</li>
<li>Woydziak, Z. R., Boiadjiev, S. E., Norona, W. S., McDonagh, A. F., Lightner, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+Hepatic+Transport+of+Strongly+Fluorescent+Cholephilic+Dipyrrinones%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and Hepatic Transport of Strongly Fluorescent Cholephilic Dipyrrinones.</a> Journal of Organic Chemistry. 70 (21), 8417-8423 (2005).</li>
<li>Jarvis, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pyrrole+%CE%B2-amides%3A+Synthesis+and+characterization+of+a+dipyrrinone+carboxylic+acid+and+an+N-Confused+fluorescent+dipyrrinone%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron%22%5BJournal%5D)">Pyrrole β-amides: Synthesis and characterization of a dipyrrinone carboxylic acid and an N-Confused fluorescent dipyrrinone.</a> Tetrahedron. 74 (14), 1698-1704 (2018).</li>
<li>Bodio, E., Denat, F., Goze, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BODIPYS+and+aza-BODIPY+derivatives+as+promising+fluorophores+for+in+vivo+molecular+imaging+and+theranostic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Porphyrins+and+Phthalocyanines%22%5BJournal%5D)">BODIPYS and aza-BODIPY derivatives as promising fluorophores for in vivo molecular imaging and theranostic applications.</a> Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 23, 1159-1183 (2019).</li>
<li>Acharya, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+Chemistry+in+Fluorescent+Proteins%3A+Curse+or+Blessing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Photoinduced Chemistry in Fluorescent Proteins: Curse or Blessing.</a> Chemical Reviews. 117 (2), 758-795 (2017).</li>
<li>Romei, M. G., Lin, C. -Y., Mathews, I. I., Boxer, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+control+of+photoisomerization+pathways+in+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Electrostatic control of photoisomerization pathways in proteins.</a> Science. 367 (6473), 76-79 (2020).</li>
<li>Benson, N., Suleiman, O., Odoh, S. O., Woydziak, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ryrazole%2C+Imidazole%2C+and+Isoindolone+Dipyrrinone+Analogues%3A+pH-Dependent+Fluorophores+That+Red-Shift+Emission+Frequencies+in+a+Basic+Solution%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Organic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Ryrazole, Imidazole, and Isoindolone Dipyrrinone Analogues: pH-Dependent Fluorophores That Red-Shift Emission Frequencies in a Basic Solution.</a> Journal of Organic Chemistry. 84 (18), 11856-11862 (2019).</li>
<li>Xie, P., Gao, G., Liu, J., Jin, Q., Yang, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+New+Turn+on+Fluorescent+Probe+for+Selective+Detection+of+Cysteine%2FHomocysteine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluorescence%22%5BJournal%5D)">A New Turn on Fluorescent Probe for Selective Detection of Cysteine/Homocysteine.</a> Journal of Fluorescence. 25 (5), 1315-1321 (2015).</li>
<li>Alty, I. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intramolecular+Hydrogen-Bonding+Effects+on+the+Fluorescence+of+PRODAN+Derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+A%22%5BJournal%5D)">Intramolecular Hydrogen-Bonding Effects on the Fluorescence of PRODAN Derivatives.</a> Journal of Physical Chemistry A. 120 (20), 3518-3523 (2016).</li>
<li>Yang, Y., Li, D., Li, C., Liu, Y. F., Jiang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+bond+strengthening+induces+fluorescence+quenching+of+PRODAN+derivative+by+turning+on+twisted+intramolecular+charge+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Spectrochimica+Acta%2C+Part+A%22%5BJournal%5D)">Hydrogen bond strengthening induces fluorescence quenching of PRODAN derivative by turning on twisted intramolecular charge transfer.</a> Spectrochimica Acta, Part A. 187, 68-74 (2017).</li>
<li>Zhang, L., Liu, J., Gao, J., Zhang, F., Ding, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+solid+fluorescence+of+a+pyrazoline+derivative+through+hydrogen+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Molecules%22%5BJournal%5D)">High solid fluorescence of a pyrazoline derivative through hydrogen bonding.</a> Molecules. 22 (8), 1(2017).</li>
<li>Williams, A. T. R., Winfield, S. A., Miller, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relative+fluorescence+quantum+yields+using+a+computer-controlled+luminescence+spectrometer%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Relative fluorescence quantum yields using a computer-controlled luminescence spectrometer.</a> Analyst. 108 (1290), 1067-1071 (1983).</li>
<li>Eaton, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reference+materials+for+fluorescence+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Pure+and+Applied+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Reference materials for fluorescence measurement.</a> Pure and Applied Chemistry. 60 (7), 1107-1114 (1988).</li>
<li>Dawson, W. R., Windsor, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorescence+yields+of+aromatic+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Fluorescence yields of aromatic compounds.</a> Journal of Physical Chemistry. 72 (9), 3251-3260 (1968).</li>
<li>Zhang, X. -F., Zhang, J., Lu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Fluorescence+Properties+of+Three+Rhodamine+Dye+Analogues%3A+Acridine+Red%2C+Pyronin+Y+and+Pyronin+B%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Fluorescence%22%5BJournal%5D)">The Fluorescence Properties of Three Rhodamine Dye Analogues: Acridine Red, Pyronin Y and Pyronin B.</a> Journal of Fluorescence. 25 (4), 1151-1158 (2015).</li>
<li>Zanker, V., Rammensee, H., Haibach, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+the+relative+quantum+yields+of+the+fluorescence+of+acridine+and+fluorescein+dyes%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschrift+f%C3%BCr+Angewandte+Physik%22%5BJournal%5D)">Measurements of the relative quantum yields of the fluorescence of acridine and fluorescein dyes.</a> Zeitschrift für Angewandte Physik. 10, 357-361 (1958).</li>
<li>Mujumdar, R. B., Ernst, L. A., Mujumdar, S. R., Lewis, C. J., Waggoner, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyanine+dye+labeling+reagents%3A+Sulfoindocyanine+succinimidyl+esters%5BTitle%5D)+AND+%22Bioconjugate+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Cyanine dye labeling reagents: Sulfoindocyanine succinimidyl esters.</a> Bioconjugate Chemistry. 4 (2), 105-111 (1993).</li>
<li>Battersby, A. R., Dutton, C. J., Fookes, C. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+studies+relevant+to+biosynthetic+research+on+vitamin+B12.+Part+7.+Synthesis+of+%28%C2%B1%29-bonellin+dimethyl+ester%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Chemical+Society%2C+Perkin+Transactions%22%5BJournal%5D)">Synthetic studies relevant to biosynthetic research on vitamin B12. Part 7. Synthesis of (±)-bonellin dimethyl ester.</a> Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions. 1 (6), 1569-1576 (1988).</li>
<li>Pfeiffer, W. P., Lightner, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%28m.n%29-Homorubins%3A+syntheses+and+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Monatschfte+f%C3%BCr+Chemie%22%5BJournal%5D)">(m.n)-Homorubins: syntheses and structures.</a> Monatschfte für Chemie. 145 (11), 1777-1801 (2014).</li>
<li>Huggins, M. T., Musto, C., Munro, L., Catalano, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+recognition+studies+with+a+simple+dipyrrinone%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron%22%5BJournal%5D)">Molecular recognition studies with a simple dipyrrinone.</a> Tetrahedron. 63 (52), 12994-12999 (2007).</li>
<li>Groselj, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+Spiro-%CE%B42-Pyrrolin-4-One+Pseudo+Enantiomers+via+an+Organocatalyzed+Sulfa-Michael%2FAldol+Domino+Sequence%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Synthesis+%26+Catalyst%22%5BJournal%5D)">Synthesis of Spiro-δ2-Pyrrolin-4-One Pseudo Enantiomers via an Organocatalyzed Sulfa-Michael/Aldol Domino Sequence.</a> Advanced Synthesis & Catalyst. 361 (22), 5118-5126 (2019).</li>
<li>El-Shwiniy, W. H., Shehab, W. S., Mohamed, S. F., Ibrahium, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+cytotoxic+evaluation+of+some+substituted+pyrazole+zirconium%28IV%29+complexes+and+their+biological+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Organometallic+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and cytotoxic evaluation of some substituted pyrazole zirconium(IV) complexes and their biological assay.</a> Applied Organometallic Chemistry. 32 (10), (2018).</li>
<li>Murray, L., O'Farrell, A. -M., Abrams, T. Preparation of indolinone compounds for treatment of excessive osteolysis. US Patent. , US20040209937A1 (2004).</li>
<li>Lozinskaya, N. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+biological+evaluation+of+3-substituted+2-oxindole+derivatives+as+new+glycogen+synthase+kinase+3%CE%B2+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Bioorganic+%26+Medicinal+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Synthesis and biological evaluation of 3-substituted 2-oxindole derivatives as new glycogen synthase kinase 3β inhibitors.</a> Bioorganic & Medicinal Chemistry. 27 (9), 1804-1817 (2019).</li>
<li>Montforts, F. P., Schwartz, U. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+directed+synthesis+of+the+chlorin+system%5BTitle%5D)+AND+%22Liebigs+Annalen+der+Chemie%22%5BJournal%5D)">A directed synthesis of the chlorin system.</a> Liebigs Annalen der Chemie. (6), 1228-1253 (1985).</li>
<li>Uddin, M. I., Thirumalairajan, S., Crawford, S. M., Cameron, T. S., Thompson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+synthetic+route+to+C-ring+ester-functionalized+prodigiosenes%5BTitle%5D)+AND+%22Synlett%22%5BJournal%5D)">Improved synthetic route to C-ring ester-functionalized prodigiosenes.</a> Synlett. (17), 2561-2564 (2010).</li>
<li>Brower, J. O., Lightner, D. A., McDonagh, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aromatic+congeners+of+bilirubin%3A+synthesis%2C+stereochemistry%2C+glucuronidation+and+hepatic+transport%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron%22%5BJournal%5D)">Aromatic congeners of bilirubin: synthesis, stereochemistry, glucuronidation and hepatic transport.</a> Tetrahedron. 57 (37), 7813-7827 (2001).</li>
<li>Clift, M. D., Thomson, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Merged+Conjugate+Addition%2FOxidative+Coupling+Sequence.+Application+to+the+Enantioselective+Total+Synthesis+of+Metacycloprodigiosin+and+Prodigiosin+R1%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Development of a Merged Conjugate Addition/Oxidative Coupling Sequence. Application to the Enantioselective Total Synthesis of Metacycloprodigiosin and Prodigiosin R1.</a> Journal of the American Chemical Society. 131 (40), 14579-14583 (2009).</li>
<li>Brower, J. O., Lightner, D. A., McDonagh, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+a+New+Lipophilic+Bilirubin.+Conformation%2C+Transhepatic+Transport+and+Glucuronidation%5BTitle%5D)+AND+%22Tetrahedron%22%5BJournal%5D)">Synthesis of a New Lipophilic Bilirubin. Conformation, Transhepatic Transport and Glucuronidation.</a> Tetrahedron. 56 (40), 7869-7883 (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podejście kondensacyjne Claisena-Schmidta zapewnia dość solidny sposób generowania fluoroforów pirazolu, imidazolu i izoindolonu dipyrrynonu za pomocą stosunkowo uproszczonego operacyjnie protokołu. Chociaż synteza fluorescencyjnych analogów dipirynonu była przedmiotem tego badania, należy zauważyć, że podobne warunki można zastosować do dostępu do innych bicyklicznych układów pierścieniowych połączonych metyną, takich jak dipirynony 23,24,25 i addukty pirolowo-furanowe<sup c...

Szereg sprzężonych systemów bicyklicznych, w których dwa pierścienie aromatyczne są połączone mostkiem monometynowym, ulega izomeryzacji poprzez rotację wiązania, gdy są wzbudzone fotonem (Rysunek 1A)1,2,3,4,5. Wzbudzony izomer na ogół rozluźnia się do stanu podstawowego poprzez procesy rozpadu nieradiacyjnego6. Jeśli bariera energetyczna dla rotacji wiązania zostanie zwiększona w wystarczająco dużym stopniu, możliwe jest ograniczenie lub zapobieżenie fotoizomeryzacji. Zamiast tego wzbudzenie fotoniczne powoduje wzbudzony stan singletowy, który często rozluźnia się poprzez fluorescencję, a nie rozpad nieradiacyjny (<silna klasa = "xfig">Rysunek 1B). Ograniczenie fotoizomeryzacji jest najczęściej osiągane poprzez mechaniczne ograniczenie rotacji wiązania wiązania poprzez wiązanie dwóch aromatycznych układów pierścieniowych wiązaniami kowalencyjnymi, blokując w ten sposób cząsteczkę w określonym stanie izomerycznym. Podejście to zostało wykorzystane do stworzenia kilku różnych fluorescencyjnych trójpierścieniowych analogów dipyrrynonu i dipirolemetanu, takich jak: 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2',1'-f]pirymidyno-3-ony (1), xanthoglows (2)6,7, analogi piroloindolizynydionu (3)8 i analogi BODIPY9 (4, Rysunek 2), w wyniku czego układy pierścieniowe pirolidyny i/lub pirolu są połączone łącznikami z metylenem, karbonylem lub difluorodifluorem boru. Zazwyczaj 1-4 posiadają ΦF > 0,7, co sugeruje, że systemy te są bardzo wydajne jako jednostki fluoroforowe.
Możliwe jest również ograniczenie fotoizomeryzacji za pomocą innych metod niż kowalencyjne łączenie systemów pierścieniowych. Na przykład pierścienie fenolowe i imidazolinonowe (<klasa silna = "xfig" >Rysunek 2) białka zielonej fluorescencji (GFP) są ograniczone do rotacji przez środowisko białkowe; Restrykcyjne ustawienie zwiększa wydajność kwantową o trzy rzędy wielkości w porównaniu z tą samą jednostką chromoforu w Free Solution10. Uważa się, że rusztowanie białkowe GFP zapewnia barierę rotacyjną poprzez efekty steryczne i elektrostatyczne11. Niedawno nasza grupa we współpracy z grupą Odoh z University of Nevada w Reno odkryła kolejny system fluoroforowy, który wykazuje strukturalne podobieństwo do systemów xanthoglow opartych na dipyrynonie (<silna klasa="xfig">Rysunek 2)12. Te analogi dipirynonu różnią się jednak od układu xanthoglow tym, że wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe, a nie wiązania kowalencyjne, hamują fotoizomeryzację i powodują fluorescencyjny układ bicykliczny. Ponadto analogi pirazolu, imidazolu i izoindolonu dipyrrynonu mogą wiązać się wodorem w stanach protonowanych i zdeprotonowanych; Deprotonacja powoduje przesunięcie ku czerwieni zarówno długości fal wzbudzenia, jak i emisji, prawdopodobnie z powodu zmiany elektronicznej natury układu. Chociaż doniesiono, że wiązania wodorowe zwiększają wydajność kwantową pomimo ograniczonej rotacji13,14,15,16, nie znamy żadnego innego systemu fluoroforowego, w którym ograniczona izomeryzacja służy jako tryb fluorescencji zarówno w stanie protonowanym, jak i zdeprotonowanym cząsteczki. Dlatego te zależne od pH fluorofory dipirynonu są pod tym względem wyjątkowe.
W tym filmie skupiamy się na syntezie i charakterystyce chemicznej serii analogów fluorescencyjnych dipyrrynonów. W szczególności nacisk położono na metodologię kondensacji Claisena-Schmidta, która została wykorzystana do skonstruowania całej serii analogów fluorescencyjnych. Reakcja ta polega na wytwarzaniu jonu enolanu winylu, w którym pośredniczy zasada, który atakuje grupę aldehydową, w celu wytworzenia alkoholu, który następnie ulega eliminacji. W przypadku serii analogów dipirynonu, pirolon/izoindolon jest przekształcany w enolan, aby ułatwić atak na grupę aldehydową przyłączoną do pierścienia pirazolowego lub imidazolowego (<klasa silna = "xfig">Rysunek 3); Po eliminacji powstaje w pełni sprzężony układ bicykliczny, połączony mostkiem metynowo-mostkowym. Warto zauważyć, że cała seria analogów dipirynonu może być skonstruowana z łatwo dostępnych materiałów komercyjnych i może być wytwarzana w jednej jednogarnkowej sekwencji reakcji, zwykle z umiarkowaną lub wysoką wydajnością (wydajność waha się od około 50-95%). Ponieważ większość analogów dipirrynonu ma charakter wysoce krystaliczny, do wytworzenia analitycznie czystych próbek wymagane jest bardzo niewielkie oczyszczanie poza standardowymi warunkami obróbki. W związku z tym ten system fluoroforowy wymaga tylko kilku kroków, aby uzyskać dostęp do łatwo dostępnych materiałów komercyjnych i może być zsyntetyzowany, oczyszczony i przygotowany do badań analitycznych lub biologicznych w stosunkowo krótkim czasie.

<table><tbody><tr><td>3-etylo-4-metylo-3-pirolino-2-one</td><td>Combi-Blocks</td><td>&nbsp;[ 766-36-9]</td><td>Żółty odczynnik stały</td></tr><tr><td>izoindolin-1-on</td><td>ArkPharm</td><td>&nbsp;[ 480-91-1]</td><td>Odczynnik w postaci stałej w kolorze złamanej bieli</td></tr><tr><td>5-bromoisoindolin-1-one</td><td>Combi-Blocks</td><td>&nbsp;[ 552330-86-6]</td><td>Różowy stały odczynnik</td></tr><tr><td>2-formyloimidazol</td><td>Combi-Blocks</td><td>&nbsp;[ 10111-08-7 ]</td><td>Odczynnik w postaci stałej białawej</td></tr><tr><td>Imidazol-4-karbaldehyd</td><td>ArkPharm</td><td>&nbsp;[ 3034-50-2]</td><td>Odczynnik stały</td></tr><tr><td>1-H-pirazolo-4-karbaldehyd</td><td>Oakwood Chemicals</td><td>&nbsp;[ 35344-95-7]</td><td>Odczynnik stały</td></tr><tr><td>1-H-pirazolo-5-karbaldehyd</td><td>Matrix Scientific</td><td>&nbsp;[ 3920-50-1]</td> <td>Odczynnik stały</td></tr><tr><td>Stałe granulki KOH</td><td>BeanTown Chemicals</td><td>[1310-58-3]</td><td>Białe stałe granulki</td></tr><tr><td>Siliflash Silica Gel</td><td>Scilicycle</td><td>R12030B</td><td>Drobny biały proszek</td></tr><tr><td>Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS) (x10)</td><td>Growcells</td><td>MRGF-6235</td><td>Bezbarwna półprzezroczysta ciecz</td></tr><tr><td>Beckman Coulter DU-800 UV/Vis Spektrofotometr i oprogramowanie</td><td>Beckman Coulter</td><td>Przyrząd do spektroskopii</td> <td>N/A</td> i oprogramowanie</tr><tr><td>Spektrofluorometr Fluoromax-4</td><td>Horiba Scientific</td><td>N/A</td><td>Przyrząd do spektroskopii</td></tr><tr><td>FluorEssence Oprogramowanie do fluoremetrii V3.5</td><td>Oprogramowanie do spektroskopii</td><td>Horiba Scientific</td><td>N/A</td></tr><tr><td>Mikropipeta Finnpipette II (rozmiary: 100-1,000, 20-200 i 0,5-10 &mikro; L)</td> <td>Fischerbrand</td><td>N/A</td><td>Equipment</td></tr><tr><td>Wilmad-LabGlass Parownik obrotowy (model: WG-EV311-V-PLUS)</td><td>SP Scienceware</td><td>N/A</td><td>Equipment</td></tr><tr><td>Pompa próżniowa DuoSeal (numer modelu: 1405)</td><td>Sprzęt Welch</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 4</td><td>GraphPad</td><td>N/A</td><td>Oprogramowanie do analizy danych</td></tr><tr><td>SympHony pH-metr (model: Sb70P)</td><td>VWR</td><td>N/A</td><td>Sprzęt</td></tr></tbody></table>

synteza zależnych od ph pirazoli, imidazolu i izoindolonu dipirynonu przy użyciu podejścia kondensacyjnego claisena-schmidta

Synthesis of pH Dependent Pyrazole, Imidazole, and Isoindolone Dipyrrinone Fluorophores using a Claisen-Schmidt Condensation Approach

Sprzężone z metyną bicykliczne związki aromatyczne są powszechnymi składnikami szeregu biologicznie istotnych cząsteczek, takich jak porfiryny, dipyrrynony i farmaceutyki. Dodatkowo, ograniczona rotacja tych układów często prowadzi do powstania układów o wysokiej lub umiarkowanej fluorescencji, co obserwuje się w 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2',1'-f]pirymidyno-3-onach, ksantogorzałach, analogach piroloindolizydynodionu, analogach BODIPY oraz fenolowych i imidazolinonowych układach pierścieniowych białka zielonej fluorescencji (GFP). Manuskrypt ten opisuje niedrogą i prostą w obsłudze metodę przeprowadzania kondensacji Claisena-Schmidta w celu wygenerowania serii fluorescencyjnych analogów pirazolu/imidazolu/izoindolonu dipirynonu zależnych od pH. Chociaż metodologia ilustruje syntezę analogów dipirrynonu, można ją przetłumaczyć w celu wytworzenia szerokiej gamy sprzężonych bicyklicznych związków aromatycznych. Reakcja kondensacji Claisena-Schmidta zastosowana w tej metodzie jest ograniczona do nukleofilów i elektrofilów, które są enolizowane w warunkach zasadowych (składnik nukleofilowy) i aldehydów nieenolizowalnych (składnik elektrofilowy). Dodatkowo zarówno reagenty nukleofilowe, jak i elektrofilowe muszą zawierać grupy funkcyjne, które nie będą przypadkowo reagować z wodorotlenkiem. Pomimo tych ograniczeń metodologia ta oferuje dostęp do zupełnie nowych systemów, które mogą być wykorzystywane jako sondy biologiczne lub molekularne.

Reakcja kondensacji Claisena-Schmidta pozwoliła na otrzymanie analogów dipyrynon (16-25, Rysunek 4) przy użyciu procedury jednoprzestrzennej (one-pot) opisanej w sekcji protokołu (patrz krok 1). Analogi 16-25 otrzymano poprzez kondensację pyrrolinonu 9, bromizoin dolonu 10 lub izoin dolonu 11 z 1H-imidazolo-2-karboksaldehydem (12), 1H-imida...

Reakcja kondensacji Claisena-Schmidta jest ważną metodologią generowania sprzężonych z metyną bicyklicznych związków aromatycznych. Dzięki wykorzystaniu wariantu reakcji aldolowej, w którym pośredniczy zasada, można uzyskać dostęp do szeregu cząsteczek fluorescencyjnych i/lub biologicznie istotnych za pomocą ogólnie niedrogiego i prostego w obsłudze podejścia do syntezy.

Synteza zależnych od pH pirazoli, imidazolu i izoindolonu dipirynonu przy użyciu podejścia kondensacyjnego Claisena-Schmidta

Methine-bridged conjugated bicyclic aromatic compounds are common constituents of a range of biologically relevant molecules such as porphyrins, ...

Reakcja kondensacji Claisena-Schmidta jest odwieczną reakcją, po raz pierwszy opisaną przez Claisena i Schmidta jednocześnie w 1881 roku. Polega na wspomaganym zasadą dodawaniu enolanu ketonu lub aldehydu, pokazanego na niebiesko, do aldehydu aromatycznego, pokazanego na czerwono. Początkowo dodanie enolanu powoduje powstanie alkoholu, jak pokazano w nawiasach.Jednak późniejsze odwodnienie ostatecznie prowadzi do enonu. Ponieważ aroaldehyd nie zawiera alfa wodoru, nie może tworzyć enolanu. W rezultacie, często słabe zasady, takie jak wodorotlenek, mogą być używane do wytwarzania enolanu.Kondensacja Claisena-Schmidta była przez lata wykorzystywana do generowania wielu związków. Jednak jest szeroko stosowany do łączenia aromatycznych systemów pierścieniowych chalkonów i flawanonów, które są pokazane na czerwono i niebiesko. Niebieska część oznacza, że pochodzi z enolanu, a czerwona jest częścią aromatyczną.chalkony i flawanony są niezbędnym rdzeniem szeregu biologicznie aktywnych cząsteczek, które mają szereg działań, takich jak przeciwbakteryjne, przeciwgrzybicze, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, w zależności od wzorca substytucji. Inną szeroką klasą cząsteczek powstających w reakcji kondensacji Claisena-Schmidta są związki mostkowane metyną, których przykłady podajemy w tym badaniu. Nasze laboratorium jest zainteresowane fluorescencyjnymi składnikami pigmentu bilirubiny, która w naturalny sposób wytwarza produkt degradacji hemu.Synteza bilirubiny i wielu jej składników obraca się wokół kondensacji typu Claisena-Schmidta, którą można uwidocznić w strukturach wyświetlanych przez niebieski enolan i czerwone składniki aldehydu aromatycznego. Zazwyczaj bezpośrednie składniki bilirubiny, takie jak dipirynony, są niefluorescencyjne. Jeśli jednak połączy się dwie grupy azotowe grupą metylenową lub karbonylową, powstałe cząsteczki stają się wysoce fluorescencyjne, tak jak w przypadku ksantoglowów.Zwykle dipyrynony pochłaniają promieniowanie UV lub światło niebieskie, co powoduje proces izomeryzacji od Z do E. Podobnie jak niemostkowane dipyrrynony, N w zmostkowanych dipirynonach również pochłaniają promieniowanie UV lub światło niebieskie, ale różnią się tym, że relaksują się w stanie wzbudzonym poprzez fluorescencję. Niedawno odkryliśmy szereg pochodnych dipirynonu, które w rzeczywistości fluoryzują bez mostka kowalencyjnego łączącego dwie grupy azotowe.Zamiast tego wydaje się, że wiązanie wodorowe powstrzymuje proces izomeryzacji od Z do E, prowadząc do trybu fluorescencji. Ponadto dokonano nieoczekiwanego odkrycia, że cząsteczki te mogą być deprotonowane w ośrodkach zasadowych, co prowadzi do przesuniętych ku czerwieni widm emisyjnych absorpcji w stanach zdeprotonowanych. W związku z tym cząsteczki te mogą mieć wartość jako ratiometryczne sondy pH.Stosowane są fluorescencyjne pochodne dipirynonu, które powodują nieznaczną adaptację w tradycyjnej reakcji kondensacji Claisena-Schmidta. Protokół ten odbiega od tradycyjnej reakcji kondensacji Claisena-Schmidta w tym, że źródłem nukleofilowym jest enolan winylu pochodzący z pirolinonu lub izoindolonu. Winylowy enolan dodaje się do aldehydu pirazolu lub imidazolu, aby wytworzyć niewielką bibliotekę analogów dipyrrynonu.Procedura która jest używana do tworzenia tej biblioteki jest zilustrowana na filmie. Jednak analogiczne kroki można zastosować do przeprowadzenia tradycyjnej reakcji Claisena-Schmidta. Podczas gdy reakcja Claisena-Schmidta była i jest nadal szeroko stosowaną reakcją syntetyczną, jest to pierwsze zliczanie wideo tej metody, którego jesteśmy świadomi.Aby przygotować się do syntezy fluorescencyjnego analogu dipirynonu poprzez kondensację aldolową, należy odważyć równe odpowiedniki wybranego nukleofilu i elektrofilu. Następnie dodaj je do 25-mililitrowej kolby okrągłodennej zawierającej mieszadło magnetyczne. Odmierz pięć mililitrów etanolu za pomocą cylindra z podziałką.Następnie dodać etanol do kolby okrągłodennej. Odmierz 2,4 mililitra wcześniej przygotowanego 10-molowego wodorotlenku potasu za pomocą cylindra z podziałką. Następnie dodać wodorotlenek potasu do kolby.Aby ustawić kolbę w pozycji refluksowej, należy nałożyć wystarczającą ilość smaru próżniowego na zmielone szklane złącze kondensatora reakcyjnego, aby zapobiec zatarciu zmielonych szklanych złączy. Podłącz skraplacz do źródła zimnej wody, a następnie przymocuj nasmarowane złącze skraplacza do kolby okrągłodennej. Następnie umieść kolbę w kąpieli olejowej lub na aluminiowym bloku grzewczym, który może utrzymać stałą temperaturę za pomocą pary termicznej z mieszadłem z płytą grzejną.Podgrzej do temperatury refluksu, pozwalając reakcji się wymieszać. Mieszanina reakcyjna powinna być monitorowana za pomocą chromatografii cienkowarstwowej po jednej, trzech, sześciu, 12 i 24 godzinach w celu zmierzenia szybkości reakcji i sprawdzenia całkowitego zużycia materiałów wyjściowych. Pozostawić kolbę do ostygnięcia do temperatury pokojowej, a następnie odparować rozpuszczalnik etanolowy za pomocą wyparki obrotowej.Umieścić kolbę w łaźni lodowej i pozostawić kolbę do równowagi do temperatury łaźni lodowej w ciągu pięciu minut. Zneutralizować pozostały wodorotlenek potasu w kolbie, dodając 1,7 mililitra kwasu octowego w jednej porcji. Jeśli po neutralizacji doszło do tworzenia się kryształów, postępuj zgodnie z procedurą oczyszczania filtracji próżniowej.Jeśli nie zaobserwowano tworzenia się kryształów, należy postępować zgodnie z procedurą oczyszczania metodą chromatografii kolumnowej flash. Umieść okrągły kawałek bibuły filtracyjnej na górze lejka i lekko zwilż bibułę wodą dejonizowaną, aby przykleić ją do lejka. Aby przygotować się do filtracji próżniowej kryształów, należy przymocować lejek Hirscha lub Buchnera do kolby bocznej za pomocą zamontowanego gumowego adaptera.Aby uniknąć zatykania się bibuły filtracyjnej, które może utrudniać filtrację, zastosowaliśmy większy lejek Hirscha lub Buchnera niż jest to typowe dla procesów filtracji na podobną skalę. Wylać zawartość kolby z okrągłodennego na bibułę filtracyjną i pozostawić mieszaninę do przefiltrowania. Opłucz kryształy podczas procesu filtracji za pomocą 10 mililitrów lodowatej wody dejonizowanej.Po przefiltrowaniu przenieść kryształy do kolby okrągłodennej o pojemności 25 mililitrów. Nałóż cienką warstwę smaru próżniowego na szklany adapter przewodu próżniowego o dużej mocy, a następnie podłącz adapter do kolby z okrągłym dnem. Zabezpiecz szklane złącze za pomocą klipsa Keck.Aby przygotować próżnię o dużej mocy do suszenia kryształów pozostałości rozpuszczalnika, należy odpowiednio schłodzić szklany odwadniacz próżniowy mieszaniną suchego lodu i acetonu. Podłącz przewód próżniowy o dużej mocy do szklanego adaptera dołączonego do kolby z okrągłym dnem. Włącz pompę próżniową o dużej mocy i pozwól kryształom wyschnąć przez co najmniej godzinę.Gdy kryształy zostaną wystarczająco wysuszone w próżni, wyłącz pompę próżniową i zwolnij uszczelkę próżniową w celu wyjęcia kolby okrągłodennej. Zważyć wysuszone kryształy, aby podać procentową wydajność reakcji. Aby przygotować się do oczyszczania za pomocą chromatografii kolumnowej z błyskiem, dodać mieszaninę potraktowaną kwasem, która nie utworzyła kryształów w procesie syntezy, do lejka separacyjnego.Odmierzyć 10 mililitrów dichlorometanu za pomocą cylindra z podziałką i użyć go do rozcieńczenia mieszaniny potraktowanej kwasem w rozdzielaczu. Zamknij i delikatnie potrząśnij rozdzielaczem, upewniając się, że często odpowietrzasz. Następnie w lejku separacyjnym powinny być widoczne dwie oddzielne warstwy.Ekstrahować warstwę wodną za pomocą dodatkowych pięciu mililitrów dichlorometanu. Wykonaj ten krok jeszcze dwa razy. Połącz wszystkie frakcje organiczne i dodaj odpowiednią ilość bezwodnego siarczanu sodu w celu wysuszenia frakcji organicznych.Przenieść wysuszone frakcje organiczne do kolby okrągłodennej i usunąć dichlorometan za pomocą wyparki obrotowej. Pozostałą pozostałość rozcieńczyć dodatkowymi pięcioma mililitrami dichlorometanu. Przygotować kolumnę z około 75 gramów żelu krzemionkowego i użyć jej do przeprowadzenia chromatografii kolumnowej flash na próbce, używając 10% metanolu w dichlorometanie jako eluentu.Odparować eluent z zebranych frakcji za pomocą wyparki obrotowej. Przygotować pompę próżniową o dużej mocy i szklaną pułapkę rozpuszczalnika, jak opisano wcześniej w procedurze oczyszczania filtracji próżniowej, i pozostawić zebrane ciało stałe do wyschnięcia w wysokiej próżni przez co najmniej jedną godzinę. Gdy kryształy zostaną wystarczająco wysuszone w próżni, zważ wysuszone kryształy, aby podać procentową wydajność reakcji.Aby potwierdzić strukturę każdego z analogów dipirrinonu w bibliotece, zastosowano kilka metod spektroskopowych w połączeniu, w tym spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego, spektroskopię w podczerwieni i spektrometrię mas o wysokiej rozdzielczości. UV-Vis i spektroskopia fluorescencyjna zostały wykorzystane w charakterystyce fotofizycznej fluorescencyjnych analogów dipirynonu. Korzystając z reakcji kondensacji Claisena-Schmidta, byliśmy w stanie zsyntetyzować niewielką bibliotekę 10 związków, w tym związek kontrolny, który nie może angażować się w międzycząsteczkowe wiązania wodorowe.Wydajność analogów dipirrynonu wahała się od około 40% do prawie ilościowej i jest wymieniona poniżej każdej cząsteczki. Związki o najwyższych wydajnościach kwantowych, zarówno w formie protonowanej, jak i deprotonowanej, pochodziły z 2-formyloimidazolu i są prezentowane w różowych ramkach. Związek kontrolny, który nie fluoryzuje, znajduje się w niebieskozielonym pudełku.Pochodne dipirynonu pod standardową lampą o długości fali 365 nanometrów dają obserwowaną fluorescencję. Można wizualnie zaobserwować fluorescencję przesuniętą ku czerwieni, która powstaje w wyniku deprotonacji. Poprzez kolor fiolek przechodzą z koloru niebieskiego do cyjanowego.Aby uzyskać więcej danych ilościowych na temat fotofizycznych i innych właściwości fizycznych pochodnych dipyrrynonu, kierujemy czytelników do tabeli drugiej w pisemnej części manuskryptu. Ogólnie rzecz biorąc, reakcja kondensacji Claisena-Schmidta zapewnia dostęp do szeregu bicyklicznych związków aromatycznych związanych z metą. Istnieją jednak pewne ograniczenia.Reakcja jest zależna od użycia zarówno enolizującego nukleofilu, jak i nieenolizującego elektrofilu aldehydowego, takiego jak aro-aldehyd, w celu pomyślnej kondensacji. W przypadku niespełnienia tego podstawowego wymogu, próby przeprowadzenia tej reakcji prawdopodobnie spowodują niemożność połączenia ze sobą systemów pierścieniowych i/lub wygenerowania konkurencyjnych produktów ubocznych. Inną kwestią jest to, że do generowania nukleofilu enolanowego wykorzystywane są podstawowe warunki, które mogą powodować niezgodności z grupami funkcyjnymi, które są podatne na reakcje z wodorotlenkiem.W takich przypadkach możliwe jest zastąpienie wodorotlenku zasadami azotowymi lub węglanem, co zostało osiągnięte za pomocą DBU, trietyloaminy, piperydyny, zasady Huniga i węglanu sodu. Po prostu zdecydowaliśmy się użyć wodorotlenku potasu ze względu na jego dostępność i względny koszt. Pomimo tych ograniczeń, metoda opisana w protokole może zapewnić sposób sprzęgania pierścieni aromatycznych dla wielu systemów za pomocą proceduralnie prostej i opłacalnej jednoetapowej reakcji.W przypadku zsyntetyzowanych przez nas analogów dipirrynonu, kondensacja Claisena-Schmidta umożliwiła jedną z najbardziej dostępnych dróg do fluoroforów zależnych od pH opisanych do tej pory. Niemniej jednak przyszłe projekty analogów dipirrinonu będą opracowywane z wykorzystaniem opisanej procedury w celu wytworzenia związków fluorescencyjnych o silniejszej zdolności międzycząsteczkowych wiązań wodorowych i niższych wartościach pKa. Można się spodziewać, że te ulepszone sondy zależne od pH będą charakteryzować się wyższą wydajnością kwantową, umożliwiając jednocześnie wizualizację wahań pH dla szerszego zakresu zdarzeń wewnątrzkomórkowych.

synthesis-ph-dependent-pyrazole-imidazole-isoindolone-dipyrrinone

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Wspomagane mikrofalami wewnątrzcząsteczkowe reakcje dehydrogenacyjne Dielsa-Aldera (DA) zapewniają zwięzły dostęp do funkcjonalizowanych bloków budulcowych cyklopenta[b]naftalenu. Użyteczność tej metodologii wykazano poprzez jednoetapową konwersję odwodornionych cykloloadduktów DA w nowe solwatochromowe barwniki fluorescencyjne w reakcjach sprzęgania krzyżowego katalizowanych palladem Buchwalda-Hartwiga.

Wspomagane mikrofalami wewnątrzcząsteczkowe dehydrogenacyjne reakcje Dielsa-Aldera do syntezy funkcjonalizowanych naftalenów/barwników solwatochromowych

Przedstawiono protokół łatwego przygotowania 4-podstawionych pochodnych chinazoliny z 2-aminobenzofenonów, tiomocznika i dimetylosulfotlenku.

Łatwe przygotowanie pochodnych chinozoliny z podstawieniami 4

Fotostabilne barwniki cyjaninowe są dołączane do oligonukleotydów w celu monitorowania hybrydyzacji poprzez transfer energii.

Synteza sond hybrydyzacyjnych DNA zmieniających długość fali przy użyciu fotostabilnych barwników cyjaninowych

Synteza na dużą skalę wysoce wydajnych termicznie aktywowanych emiterów opóźnionej fluorescencji jest opisana w prezentowanym artykule.

Zwiększenie skali syntezy chemicznej aktywowanych termicznie emiterów opóźnionej fluorescencji na bazie rdzenia dibenzotiofenu-S,dwutlenku S

Flow chemistry niesie ze sobą korzyści środowiskowe i ekonomiczne, wykorzystując doskonałe korzyści w zakresie mieszania, wymiany ciepła i kosztów. W tym miejscu przedstawiamy plan przeniesienia procesów chemicznych z trybu wsadowego do przepływowego. Do weryfikacji koncepcji wybrano reakcję difenylodiazometanu (DDM) z kwasem p-nitrobenzoesowym, prowadzoną partiami i przepływem.

Chemia przepływu ciągłego: reakcja difenylodiazometanu z kwasem p-nitrobenzoesowym

Szczegółowo przedstawiono reprezentatywne procedury eksperymentalne dotyczące syntezy N-(2-alkoksywinylo)sulfonamidów i późniejszej konwersji do pochodnych ftalanu i fenyloetyloaminy.

Otrzymywanie N-(2-alkoksywinylo)sulfonamidów z N-tozylo-1,2,3-triazoli, a następnie konwersja do podstawionych ftalanów i fenyloetyloamin

Dwucykliczne jony azyrydynowe, takie jak 1-azoniabicyclo[4.1.0]tosylan heptanu, zostały wygenerowane z 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]azirydyny, która została wykorzystana do przygotowania podstawionych piperydyn i azepanów poprzez regio- i stereospecyficzne rozszerzanie pierścienia z różnymi nukleofilami. Ten wysoce wydajny protokół pozwolił nam przygotować różnorodne azaheterocykle, w tym produkty naturalne, takie jak fagomina, analog febryfuginy i balanol.

Otrzymywanie stabilnych dwucyklicznych jonów azyrydynowych i ich otwieranie pierścieni do syntezy azaheterocykli

Enancjomerycznie wzbogacone szkielety bispiro[γ-butyrolakton-pirolidyn-4,4'-pirazolon] są asymetrycznie syntetyzowane przez prostą organokatalityczną reakcję cykloaddycji 1,3-dipolarnej.

Wydajna budowa lekopodobnych rusztowań bispirocyklicznych poprzez cykloaddycje organokatalityczne α-imino γ-laktonów i alkilolidenopirazlonów

Przedstawiono szczegółowe i ogólne protokoły syntezy [(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6, ogólnego katalizatora fotoredoks na bazie miedzi, oraz jego zastosowania w chemii syntetycznej do bezpośredniej arylacji wiązań C-H w (hetero)arenach i cyklizacji rodników halogenków organicznych.

[(DPEPhos)(bcp)Cu]PF6: Ogólny i szeroko stosowany katalizator fotoredoks na bazie miedzi

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%.

Wspomagane mikrofalami otrzymywanie 1-arylo-1 H-pirazolo-5-amin

Opracowano nowe metody syntezy heterocykli zawierających azot, wykorzystujące cerkosporynę jako fotokatalizator bez użycia metalu.

Fotokatalizowane cerkosporyną [4+1]- i [4+2]-anulacje azoalkenów w łagodnych warunkach

Poznaj syntezę zależnych od pH fluoroforów dipirynonu przy użyciu kondensacji Claisena-Schmidta. Ta metoda umożliwia tworzenie biologicznie aktywnych związków fluorescencyjnych w prosty i ekonomiczny sposób.

Synteza zależnych od pH pirazoli, imidazolu i izoindolonu dipirynonu przy użyciu podejścia kondensacyjnego Claisena-Schmidta

Przeglądaj więcej filmów