Summary
1-aryl-1H-הפירמידה-5-amines מוכנים aryl הידרזינים בשילוב עם או 3-aminocrotononitrile או α-ציאנוקטון בפתרון 1 מ ' HCl באמצעות הכור מיקרוגל. רוב התגובות נעשים ב 10-15 דקות ומוצר טהור ניתן להשיג באמצעות סינון ואקום עם תשואות מבודדות אופייני של 70-90%.
Abstract
תהליך סינתטי להכנת מגוון של 1-aryl-a-הפירמידה-5-amines פותחה. המיקרוגל-מתווכת הטבע של שיטה זו עושה את זה יעיל בזמן ובמשאבים ומנצל את המים כמו הממס. 3-Aminocrotononitrile או המתאים α-ציאנוקטון משולב עם aryl הידראזין ו הומס 1 מ ' HCl. התערובת מחוממת אז בכור מיקרוגל ב 150 ° c, בדרך כלל עבור 10-15 דקות. המוצר ניתן להשיג בקלות על ידי בסיסה את הפתרון עם 10% NaOH ובידוד המתחם הרצוי עם סינון ואקום פשוטה. השימוש במים כממס בתגובה זו משאיל את הקלות והשירות שלה בייצור, ושיטה זו היא להיות בקלות מתוכנת עם מגוון רחב של קבוצות פונקציונלי. אופייני תשואה מבודדים נע בין 70-90%, ותגובות ניתן לבצע על מיליגרם לסולם גראם עם מעט לא שינוי בתשואות נצפתה. חלק מהיישומים של מולקולות אלה והנגזרים שלהם כוללים חומרי הדברה, אנטי-מלחים וchemotherapeutics, בין רבים אחרים.
Introduction
הדחף ליצור סינתזה יעילה של 1-aryl-1H-הפירמידה-5-amines הוא בשל מספר רב של יישומים של מולקולות קטנות אלה. הם מופיעים במעכבי קינאז1, אנטיביוטיקה2, חומרי הדברה3, ובין תרכובות פעילות רבות אחרות ביולוגית4,5. מערכות סינטתיים עבור תרכובות אלה הם שופע, אבל רובם כרוכים בידוד מורכב טכניקות טיהור. שיטה נפוצה כרוכה ריפלוקס של aryl הידראזין ו-3-aminocrotononitrile בפתרונות אלכוהוליים או מימית ואחריו טיהור הבאים באמצעות כרומטוגרפיה ו/או מענה6,7, .שמונה,תשע,עשר קומץ של דוחות מבודדים יש לפרט את הסינתזה של תרכובות אלה באמצעות קרינת מיקרוגל, אבל כל הנדרש חימום נרחב כל הזמן הציע יתרון קטן בהשוואה לשיטות אחרות שדווחו בעבר11,12 .
למרות התועלת שלהם, יש מספר מצומצם של 1-aryl-1H-הפירמידה-5-amines זמין מספקים מסחריים. לאחרונה הייתה לנו הצלחה בהכנת חנקן הטרופיברוקלס באמצעות כור מיקרוגל13 והחלטנו לחקור מתודולוגיה הקשורה לאנאזול-5-אמין אנלוגיות. במאמר זה, אנו מפרטים את ההליך שלנו להכין 1-aryl-1H-הפירמידה-5-amines על ידי תגובה הידרל ההידראזין עם או 3-aminocrotononitrile או α-ציאנוקטון 1 מ ' HCl באמצעות קרינת מיקרוגל. היתרונות של הליך זה כוללים זמן תגובה קצר והיכולת לשלב מגוון של קבוצות פונקציונליות כולל החלדות, nitriles, פנולים, סולפונס וקבוצות ניטרו14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
התראה: סקור את כל גליונות הנתונים הרלוונטיים של בטיחות החומרים (MSDS) לפני השימוש. בצע את כל נוהלי הבטיחות המתאימים כאשר משתמשים בכור המיקרוגל כולל סקירת פרוטוקולי המחולל של המיקרוגל והשימוש בציוד הגנה אישי (כוסות בטיחות, כפפות, מעיל מעבדה, מכנסיים באורך מלא, נעלי הבוהן סגורות). הליך זה נועד לעבוד באמצעות aryl הידראזין ו-3-aminocrotononitrile או α-ציאנוקטאחד. בקבוקון המיקרוגל המתאים ובבר המהומה יש להשתמש בהתאם לקנה המידה של התגובה כפי שצוין על-ידי היצרן.
1. הכנת תערובת התגובה
הערה: התגובה הבאה בין 4-fluorophenylzine הידרוכלוריד ו-3-aminocrotononitrile על סולם 2 mmol הוא נציג. הנוהל זהה בעת החלפת α-ציאנוקטונים במקום 3-aminocrotononitrile14.
- להשיג בקבוקון מיקרוגל המיועד לכמויות התגובה של 2-5 mL כי כבר יבש לילה בתנור זכוכית ולהוסיף בר מעורר המתאים.
- להוסיף 0.325 g של 4-fluorophenylzine הידרולוריד (1 equiv., 2 ממול) ו 0.164 g של 3-aminocrotononitrile (1 equiv, 2 ממול) לבקבוקון מיקרוגל.
- הוסף 5 מ ל של הHCl 1 M כדי להפוך את הריכוז של הפעלת ריאגנטים כמו 0.4 M. באמצעות צלחת מהומה, ודא כי ההשעיה הטרוגנית מעורבב. הוסף ממיסים נוספים אם המגיבים יש מסיסות העניים ואת תערובת התגובה לא יכול להיות מעורבב כראוי. העבר את הפתרון לבקבוקון גדול יותר במידת הצורך, כדי למנוע חריגה מאמצעי האחסון הממיסים כפי שצוין על-ידי מדריך ההפעלה של כור המיקרוגל.
2. חימום התגובה בכור המיקרוגל
- אטום את בקבוקון המיקרוגל עם כובע בקבוקון מיקרוגל בעזרת כלי הנשק המתאים.
- מניחים את הבקבוקון. בכור המיקרוגל תכנת את הגדרות המיקרוגל לזמן (10 דקות), טמפרטורה (150 ° c) וקליטה (גבוהה מאוד).
התראה: שים לב ללחץ המגיב במהלך שלב החימום. ירידה פתאומית בלחץ עלולה להצביע על כשל בדליפה ו/או בכלי קיבול. - לאחר התגובה התקרר (< 40 ° c), להסיר את הבקבוקון מן הכור מיקרוגל.
- הסר את המכסה באמצעות כלי מתאים.
3. בידוד המוצר באמצעות סינון ואקום
- במנוע מאוורר היטב, הצמד את בקבוקון המיקרוגל מעל צלחת מהומה.
- הוסף 2 מ ל של 10% NaOH עם ערבוב כדי להפוך את הפתרון אלקליין ולגרום משקעים מיידיים של המוצר. ה-pH של הפתרון צריך להיות > 10 כפי שמצוין על ידי נייר pH. מSonication ומגרדים את המבחנה עם מרית יכולה לסייע עם מוצר ערבוב וחוסר לינה מקירות כלי הקיבול.
הערה: חלק מהמוצרים שמן מתוך התמיסה האלקליין. אם זה קורה, להעביר את הפתרון בעזרת ~ 20 מ ל של מים מוהים למשפך משפך לחלץ 3x עם דיכלורומתאן או אתיל אצטט. מייבשים את הרבדים האורגניים המשולבים ומתנדפים כדי להשיג את המוצר. - הגדר מנגנון סינון ואקום כדי לבודד את הזרז מוצר מוצק. השתמש במים מוכי לשטוף את כל המוצרים הנותרים מתוך בקבוקון המיקרוגל ולשטוף את המוצר המבודד.
- אפשר למוצר להתייבש לילה בראש הספסל או בdesiccator. תשואות מבודדות הן בדרך כלל ב 70-90% טווח14.
- השג ספקטרום של 1H nmr ב-cdcl3 כדי לאשר את זהות המוצר ואת הטוהר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
בהפגנה זו, 3-aminocrotononitrile ו 4-fluorophenylzine הידרוכלאזין היו הגיבו לייצר 1-(4-fluorophenyl) -3-מתיל-1H-הפירמידה 5-מאמין (איור 1). התערובת של החומר ההתחלתי בבקבוקון מיקרוגל לראות באיור 2a מראה את ההשעיה הטרוגנית שנוצר על ידי שילוב החומרים המתחילים ב 1 ממיס HCl. מומלץ לערבב מראש את הפתרון במשך כמה שניות על צלחת מהומה כדי להבטיח את בר מהומה יכול לסובב בחופשיות. לאחר שתגובת המיקרוגל מתרחשת, הפתרון הופך לתערובת הומוגנית כפי שנראה באיור 2ב. לאחר ערבוב והוספת מספיק 10% NaOH כדי להפוך את הפתרון הבסיסי, המוצר יהיה מזרז במהירות מתוך הפתרון כפי שמוצג באיור 2ג. לאחר מכן ניתן לסנן ולשטוף את הזרז במים מיוהים בהפקת מוצק שנראה באיור 2ד לאחר ייבוש. אם שמנים המוצר מחוץ לפתרון (איור 2e), זה יכול במקום להיות מבודד על ידי לחלץ עם דיכלורומתאן או אתיל אצטט. לאחר המוצר הוא מבודד ומיובש, זה יכול להיות מאופיין באמצעות NMR כדי לאשר את הסינתזה של היעד 5-aminopyrazole (איור 3).
איור 1 . סינתזה של 1-(4-fluorophenyl)-3-מתיל-1H-16-5-האמין. התגובה מראה את התגובה בין 3-aminocrotononitrile ו 4-fluorophenylzine הידרוכלאזין כדי להשיג את המוצר הרצוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2 . תמונות של הפתרון במהלך התגובה. (א) תערובת הריאקציה לפני החימום. (ב) התגובה תערובת לאחר חימום במיקרוגל. (ג) משקעים של מוצר לאחר הוספת מספיק 10% naoh כדי להפוך את הפתרון אלקליין (pH > 10). (ד) מראה של המוצר לאחר בידוד על ידי סינון ואקום. (ה) דוגמה של מוצר (3-מתיל-1-(3-מתילפניק)-1h-הפירמידה-5-מימן) שהשמנים מתוך פתרון לאחר תוספת של 10% naoh, הדורשים חילוץ כדי לבודד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3 . מיכל בן H nmr (400 מגה-הרץ) ספקטרום של 1-(4-fluorophenyl)-3-מתיל-1H-פירמידה5-אמין ב cdcl3. ספקטרום הממחיש את טוהר המוצר בודד על ידי סינון פשוט. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מספר 1-aryl-1H-קורטידול-5-amines הוכנו על ידי שילוב של α-ציאנוקטאחד או 3-האמירוקטיט אריח עם aryl הידראזין ב 1 מ ' HCl וחימום הפתרון 150 ° c בכור מיקרוגל. כמעט כל התרכובות היו מסונתז ב 10-15 דקות, עם המצע האיטי ביותר המחייב 35 דקות של חימום14. השימוש במים כמו הממס מאפשר חימום מהיר של הפתרון וממזער את השימוש של ממיסים אורגניים מסוכנים.
טמפרטורה גבוהה יותר ולחצים יכול בהחלט להיות מושגת כורים מיקרוגל, אבל תערובת התגובה היתה מחוממת רק 150 ° c כדי לשמור על לחצים הפעלה מתחת 10 בר כעניין של בטיחות. טמפרטורות גבוהות יותר צפוי להפחית את זמני התגובה וכורים מסחריים רבים יכולים להתמודד עם לחצים גבוהים. עם זאת, הניסיון שלנו הוא כי הכשל כלי קיבול הופך להיות הרבה יותר תכופים על הלחצים מעל 15 בר וכמה המגיבים אורגניים מגיב בטמפרטורות גבוהות יותר.
כמה מצעים הראו מסיסות מוגבלת ב-1 הHCl, אבל מסיסות כמו מתקדם התגובה (איור 2). עם זאת, אם מצעים לא להתמוסס במידה ניכרת בכלי המגיב, זה יכול לגרום למהומה בר להיתקע ולהוביל תגובה מוצלחת. כמו בכל התגובות במיקרוגל, ערבוב נכון הוא קריטי להצלחת התגובה, כמו רוב מדריכי גל לכוון את הקרינה לחלק העליון של הפתרון, מה שהופך פתרון מעורבב קריטי להפצת החום ושמירה על פרופיל אחיד הפצת חום. במקרים אלה, יותר ממס יכול לשמש כדי להבטיח ערבוב נכון של הפתרון. בעוד ריכוזים גבוהים יותר של HCl יכול לשמש גם, לא ראינו הבדל ניכר או זמני התגובה או מסיסות של מגיב. ריכוזים נמוכים יותר של HCl, עם זאת, הובילו השעיות עבות שלא ניתן היה לעורר ביעילות. לאחר התגובה היא בסיסה, רוב התרכובות מזרז בקלות מן הפתרון והוא נלכד בנקל באמצעות סינון ואקום. חלק מהתרכובות, לעומת זאת, עשויות לשמן בתמיסה. במקרים אלה, החילוץ נוזל נוזלי עם או אצטט אתיל או diלורומתאן נדרש כדי לבודד את המוצר.
לסיכום, מתודולוגיה זו מאפשרת הכנה מהירה של 1-aryl-1H-פירמידה-5-amines ללא צורך בפרוטוקולי טיהור נרחבים שנמצאו בהליכים אחרים שדווחו. הקלות של ההליך בדיקה מאפשר רוב המוצרים להיות מבודדים בפחות מ 1 h, ואת השימוש במים כמו הממס עוזר לשפר את הבטיחות ולהפחית את ההשפעה הסביבתית ואת עלות הסילוק. הליך זה מהווה סובלנות למגוון רחב של קבוצות פונקציונליות, ואנו מצפים לייצור נוסף של תרכובות הרומן המשתמשות במתודולוגיה זו.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
. למחברים אין מה לגלות
Acknowledgments
מחקר זה נתמך על ידי קרן ביל ולינדה פרוסט.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2-5mL Microwave vial set | Chemglass | CG-4920-01 | Set includes appropriate stir bars and 20mm aluminum seals |
| Biotage Initiator+ microwave | Biotage | 356007 | Includes crimper and decapper tool. |
| Sonicator | Kendal | Ultrasonic Cleaner GB-928 | |
| Glassware oven | Quincy Lab | 20GC | |
| 4-Fluorophenylhydrazine hydrochloride | Fisher | AC119590100 | |
| 3-Aminocrotonitrile | Fisher | AC152451000 | |
| CDCl3 | Cambridge Labs | DLM-7-100 | 99.8% D |
| Hydrochloric acid, concentrated | Fisher | A144SI-212 | Used to prepare 1 M HCl solution |
| Sodium hydroxide pellets | Fisher | S318-100 | Used to prepare 10% NaOH solution |
References
- 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.
