Summary
1-Aryl-1H-pyrazole-5-amines готовятся из гидразинов арил в сочетании с 3-аминокротононитрилом или цианокетоном в растворе 1 М HCl с помощью микроволнового реактора. Большинство реакций делается в 10-15 минут и чистый продукт может быть получен через фильтрацию вакуума с типичными изолированными урожаи 70-90%.
Abstract
Разработан синтетический процесс приготовления сорта 1-арил-1H-пиразол-5-аминов. При посредничестве СВЧ-опосредованный характер этого метода делает его эффективным как во времени, так и в ресурсах и использует воду в качестве растворителя. 3-Аминокротононитрил или подходящий цианокетон сочетается с гидразином арилила и растворяется в 1 М HCl. Затем смесь нагревается в микроволновом реакторе при 150 градусах Цельсия, как правило, в течение 10-15 мин. Продукт может быть легко получен путем базирования раствора с 10% NaOH и изоляции желаемого соединения с простой фильтрации вакуума. Использование воды в качестве растворителя в этой реакции придает свою легкость и полезность в производстве, и этот метод легко воспроизводим с различными функциональными группами. Типичные изолированные урожаи варьируются от 70-90%, и реакции могут быть выполнены на миллиграмме до граммашкалы с практически никакими изменениями в наблюдаемых урожаях. Некоторые из применений этих молекул и их производных включают пестициды, противомалярийные препараты и химиотерапию, среди многих других.
Introduction
Стимулом для создания обтекаемого синтеза1-арил-1 H-пиразол-5-аминов обусловлено множеством применений этих маленьких молекул. Они появляются в ингибиторах киназы1,антибиотиках2,пестицидах3,и среди многих других биологически активных соединений 4,5. Синтетические схемы для этих соединений в изобилии, но большинство из них связаны со сложной изоляции и очистки методов. Распространенный метод включает в себя рефлюкс арил гидразина и 3-аминокротононитрил в алкогольных или водной растворов с последующим очищением через хроматографию и / или рекристаллизации6,7, 8,9,10. Горстка изолированных докладов подробно синтез этих соединений с использованием микроволнового излучения, но все они требуют обширного времени нагрева и предложил мало преимуществ по сравнению с другими ранее сообщалось методы11,12 .
Несмотря на их полезность, Есть ограниченное количество 1-aryl-1H-pyrazole-5-амина доступны от коммерческих поставщиков. Недавно мы успешно готовили гетероциклы азота с помощью микроволнового реактора13 и решили исследовать соответствующую методологию для аналогов пиразола-5-амина. В этой работе мы подробно описываем нашу процедуру подготовки 1-арил-1 H-pyrazole-5-аминов, реагируя на гидразин арил с 3-аминокротононитрилом или цианокетоном в 1 M HCl под микроволновым излучением. Преимущества этой процедуры включают короткое время реакции и способность включать различные функциональные группы, включая галиды, нитрилы, фенолы, сульфоны и нитро группы14.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ПРЕДУправление: Пожалуйста, просмотрите все соответствующие листы данных о безопасности материалов (MSDS) перед использованием. Следуйте всем соответствующим методам безопасности при использовании микроволнового реактора, включая обзор протоколов микроволнового реактора и использование средств индивидуальной защиты (защитные очки, перчатки, лабораторное пальто, брюки в полный рост, обувь с закрытыми носами). Эта процедура предназначена для работы с использованием гидразина арил и либо 3-аминокротононитрил или цианокетон. Соответствующий микроволновый флакон и панель перемешать должны использоваться в соответствии с шкалой реакции, указанной производителем.
1. Подготовка реакционной смеси
ПРИМЕЧАНИЕ: Следующая реакция между 4-фторфенилгидразина гидрохлорида и 3-аминокротононитрил на 2 ммоль масштаба является репрезентативным. Процедура идентична при замене цианокетонов вместо 3-аминокротононитрила14.
- Получить микроволновый флакон предназначен для реакции объемов 2-5 мл, который был высушен на ночь в стеклянной печи и добавить соответствующие перемешать бар.
- Добавьте 0,325 г 4-фторфенилгидразина гидрохлорид (1 эквив., 2 ммоль) и 0,164 г 3-аминокротоннитрила (1 эквив., 2 ммоль) в микроволновую флакон.
- Добавьте 5 мл 1 М HCl, чтобы сделать концентрацию стартовых реагентов в виде 0,4 м. Используя перемешательную пластину, убедитесь, что неоднородная суспензия перемешивается. Добавить дополнительный растворитель, если реагенты имеют плохую растворимость и реакционная смесь не может быть перемешивают должным образом. Передача раствора на больший флакон при необходимости, чтобы избежать превышения объема рекомендуемого растворителя, указанного в руководстве по эксплуатации микроволнового реактора.
2. Нагревание реакции в микроволновом реакторе
- Печать микроволновой флакон с микроволновой колпачка флакона с помощью соответствующего инструмента crimper.
- Поместите флакон в микроволновом реакторе. Программа микроволновой настройки на время (10 мин), температура (150 градусов по Цельсию), и поглощение (очень высокая).
ВНИМАНИЕ: Обратите внимание на давление реактора во время нагревательной фазы. Внезапное падение давления может указывать на утечку и/или отказ судна. - После охлаждения реакции (кв.м.; 40 градусов по Цельсию) удалите флакон из микроволнового реактора.
- Снимите крышку с помощью соответствующего инструмента декаппера.
3. Изоляция продукта вакуумной фильтрацией
- В хорошо проветриваемом капоте дым зажимает микроволновую флакон над перемешать пластины.
- Добавить 2 мл 10% NaOH с перемешиванием, чтобы сделать раствор щелочным и вызвать немедленные осадки продукта. РН раствора должен быть nogt;10, как указано на рН бумаги. Sonication и соскабливание флакона шпателем может помочь с смешиванием и выбивание продукта из стенок судна.
ПРИМЕЧАНИЕ: Некоторые продукты масло из щелочным раствором. Если это происходит, перенесите раствор с помощью деионизированной воды в сепаровую воронку и извлеките 3x с дихлорметаном или этил-ацетатом. Высушите комбинированные органические слои и испарите, чтобы получить продукт. - Настройка вакуумного фильтрационного аппарата для изоляции твердого продукта осадок. Используйте деионизированную воду, чтобы промыть любой оставшийся продукт из микроволнового флакона и вымыть изолированный продукт.
- Разрешить продукт высохнуть на ночь на скамейке сверху или в сушилке. Изолированные урожаи, как правило, в диапазоне 70-90%14.
- Получите спектр 1H NMR в CDCl3 для подтверждения идентичности и чистоты продукта.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
В этой демонстрации, 3-аминокротононитрил и 4-фторфенилгидразина гидрохлорид были среагированы на производство 1-(4-фторфенил)-3-метил-1H-пиразол-5-амина (рисунок1). Смесь исходного материала в микроволновом флаконе, показанной на рисунке 2, показывает разнородную подвеску, созданную путем объединения исходных материалов в растворителе 1 M HCl. Рекомендуется предварительно перемешать раствор в течение нескольких секунд над перемешать пластины, чтобы убедиться, что перемешать бар может свободно вращаться. После микроволновой реакции происходит, раствор становится однородной смеси, как видно на рисунке 2b. После перемешивания и добавления достаточно 10% NaOH, чтобы сделать решение основным, продукт будет быстро осаждается из раствора, как показано на рисунке 2c. Осадок можно фильтровать и мыть деионизированной водой, производящей твердые, видимые на рисунке 2d после сушки. Если продукт масла из раствора(Рисунок 2e), он может быть изолирован путем извлечения либо с дихлорметаном или этил ацетата. После того, как продукт изолирован и высушен, его можно охарактеризовать через ЯМР, чтобы подтвердить синтез цели 5-аминопиразола(рисунок 3).
Рисунок 1 . Синтез 1-(4-фторфенил)-3-метил-1Н-пиразол-5-амина. Схема реакции, показывающая реакцию между 3-аминокротононитрилом и 4-фторфенилгидразином гидрохлорида для получения желаемого продукта. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 2 . Изображения раствора в ходе реакции. а) Реакционная смесь до нагрева. b) Реакционная смесь после нагрева в микроволновой печи. с) Осадки продукта после добавления достаточно 10% NaOH, чтобы сделать раствор щелочной (рН d) Появление продукта после изоляции путем вакуумной фильтрации. e) Пример продукта (3-метил-1-(3-метилфенил)-1H-пиразол-5-амина), который масла из раствора после добавления 10% NaOH, требующих извлечения изолировать. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Рисунок 3 . 1 H NMR (400 МГц) спектр 1-(4-фторфенил)-3-метил-1H-пиразол-5-амина в CDCl3. Спектр, демонстрирующий чистоту продукта, изолированный простой фильтрацией. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Ряд 1-арил-1H-pyrazole-5-аминов были подготовлены путем объединения цианокетона или 3-аминокротонитила с гидразином арил в 1 М HCl и нагрева раствора до 150 градусов по Цельсию в микроволновом реакторе. Почти все соединения были синтезированы в 10-15 мин, с самым медленным субстратом, требующим 35 минут нагрева14. Использование воды в качестве растворителя позволяет быстро нагревать раствор и минимизирует использование опасных органических растворителей.
Более высокая температура и давление, безусловно, может быть достигнуто в микроволновых реакторах, но реакция смесь была только нагревается до 150 градусов по Цельсию, с тем чтобы сохранить рабочее давление ниже 10 бар в порядке безопасности. Более высокие температуры, как ожидается, сократят время реакции, и многие коммерческие микроволновые реакторы могут справиться с более высоким давлением. Тем не менее, наш опыт показывает, что отказ реакторного судна становится гораздо более частым при давлении выше 15 бар и некоторые органические реагенты разлагаются при более высоких температурах.
Некоторые субстраты показали ограниченную растворимость в 1 M HCl, но растворить, как реакция прогрессирует(Рисунок 2). Однако, если субстраты не растворяются в какой-либо заметной степени в реакторном сосуде, это может привести к перемешивания бар застрять и привести к неудачной реакции. Как и во всех микроволновых реакциях, правильное перемешивание имеет решающее значение для успеха реакции, так как большинство волноводов направляют излучение к верхней части раствора, что делает перемешиваемый раствор критически важным для распределения тепла и поддержания единого профиля распределения тепла. В этих случаях, более растворитель может быть использован для обеспечения надлежащего перемешивания раствора. Хотя более высокие концентрации HCl также могут быть использованы, мы не видели заметной разницы ни в времени реакции или растворимость реагентов. Более низкие концентрации HCl, однако, привели к толстым суспензиям, которые не могли быть перемешивают эффективно. После того, как реакция basified, большинство соединений легко осаждается от раствора и легко захватываются с помощью фильтрации вакуума. Некоторые соединения, однако, может масло в растворе. В этих случаях для изоляции продукта требуется жидко-жидкая добыча с этиловым ацетатом или дихлорметаном.
В заключение, эта методология позволяет быстро подготовить 1-арил-1 H-pyrazole-5-аминов без необходимости обширных протоколов очистки, найденных в других сообщили процедуры. Простота процедуры и работы позволяет большинству продуктов быть изолированы в меньш чем 1 h, и польза воды как растворитель помогает улучшить безопасность и уменьшить отвоздействия на окружающую среду и цены избавления. Эта процедура допускает широкий спектр функциональных групп, и мы ожидаем дальнейшего производства новых соединений с использованием этой методологии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Это исследование было поддержано Фондом Билла и Линды Фрост.
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.
