Summary
1-aril-1H-pyrazol-5-aminokarin, 1 M HCL 'de bir mikrodalga reaktörü kullanarak 3-amino ocrotononitril veya α-cyanoketone ile birlikte aril hidazin ile hazırlanır. En reaksiyonlar 10-15 dakika içinde yapılır ve saf ürün% 70-90 tipik izole verimleri ile vakum filtrasyon ile elde edilebilir.
Abstract
Çeşitli 1-aryl-1H-pyrazole-5-aminlerin hazırlanması için sentetik bir süreç geliştirilmiştir. Bu yöntemin mikrodalga aracılı doğası hem zaman hem de kaynaklarda verimli hale getirir ve solvent olarak su kullanır. 3-aminocrotononitril veya uygun α-cyanoketone bir aril hidazin ile birleştirilir ve 1 M HCL 'de çözünür. Karışım daha sonra 150 °C ' de bir mikrodalga reaktöründe ısıtılır, genellikle 10-15 dk. Ürün kolayca% 10 NaOH ile çözüm basifying ve basit bir vakum filtrasyon ile istenilen bileşik yalıtarak elde edilebilir. Bu reaksiyonda bir solvent olarak su kullanımı, üretim kolaylığı ve yarar sağlar ve bu yöntem çeşitli işlevsel gruplar ile kolayca tekrarlanabilir. Tipik izole verimleri aralığı 70-90%, ve reaksiyonlar gram ölçek için küçük bir hiçbir değişiklik gözlenen verimleri için miligram yapılabilir. Bazı bu moleküllerin uygulamaları ve bunların türevleri pestisit dahil, Anti-malarials, ve kemoterapötik, birçok diğerleri arasında.
Introduction
1-aryl-1H-pyrazole-5-aminlerin aerodinamik bir sentezini oluşturmak için ivme bu küçük moleküllerin uygulamaların sayısız kaynaklanmaktadır. Kinaz inhibitörleri1, antibiyotikler2, pestisit3ve diğer birçok biyolojik aktif bileşikler arasında görünür4,5. Bu bileşikler için sentetik şemaları bol, ama çoğu karmaşık yalıtım ve arıtma teknikleri içerir. Ortak bir yöntem, ya alkollü veya sulu çözümlerde aril hidazin ve 3-aminocrotononitril reflü içerir Kromatografi ve/veya rerystallization üzerinden bir sonraki arıtma takip6,7, 8,9,10. İzole raporlar bir avuç mikrodalga radyasyon kullanarak bu bileşiklerin sentezini ayrıntılı, ama tüm gerekli geniş Isıtma süresi ve diğer önceden bildirilen yöntemleri karşılaştırıldığında küçük bir avantaj sundu11,12 .
Onların yarar rağmen, 1-aryl-1H-pyrazole-5-aminler ticari satıcılardan kullanılabilir sınırlı sayıda vardır. Geçenlerde bir mikrodalga reaktörü13 kullanarak azot heteroc, hazırlanması başarı vardı ve pyrazole-5-Amin analogları için ilgili bir metodoloji araştırmak için karar verdi. Bu yazıda, mikrodalga radyasyon altında 1 M HCL 'de 3-aminocrotononitril veya α-cyanoketone ile bir aril hidazin tepki vererek 1-aril-1H-pyrazol-5-aminler hazırlamak için prosedürlerimizi ayrıntılarıyla incelemektemiz. Bu prosedürün avantajları kısa bir reaksiyon süresi ve halides, Nitril, fenoller, sülfones ve nitro grupları14gibi fonksiyonel grupların çeşitli dahil yeteneği içerir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
DIKKAT: kullanmadan önce lütfen tüm ilgili malzeme güvenlik veri sayfalarını (MSDS) gözden geçirin. Mikrodalga reaktörü protokollerini ve kişisel koruyucu ekipmanların (güvenlik gözlükleri, eldiven, laboratuar ceket, tam uzunluklu pantolon, Kapalı ayak ayakkabıları) kullanımını gözden geçirme dahil olmak üzere mikrodalga reaktörünü kullanırken tüm uygun güvenlik uygulamalarını izleyin. Bu prosedür, bir aril hidazin ve 3-aminocrotononitrile veya α-cyanoketone kullanarak çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Uygun mikrodalga şişe ve karıştırın bar üretici tarafından belirtildiği gibi reaksiyon ölçeği göre kullanılmalıdır.
1. reaksiyon karışımı hazırlanması
Not: 2 mmol ölçeğinde 4-fluorophenilhidazin hidroklorür ve 3-aminocrotononitril arasındaki aşağıdaki reaksiyon temsilidir. 3-aminocrotononitrile14yerine α-cyanoketones yerine prosedür aynıdır.
- Bir cam fırınında gecede kurutulmuş ve uygun bir karıştırın Bar eklemek 2-5 mL reaksiyon hacimleri için tasarlanmış bir mikrodalga şişe elde.
- 0,325 g 4-fluorophenylhydrazine hidroklorür (1 equiv., 2 mmol) ve 0,164 g 3-aminocrotononitrile (1 equiv., 2 mmol) mikrodalga şişeye ekleyin.
- 0,4 m gibi başlangıç reaktifleri konsantrasyonu yapmak için 5 mL 1 M HCl ekleyin. bir karıştırın plaka kullanarak, heterojen süspansiyon karıştırılır emin olun. Reaktif kötü çözünürlüğe sahipse ve reaksiyon karışımı düzgün karıştırılamaz ek solvent ekleyin. Eğer gerekirse, mikrodalga reaktör kullanım kılavuzunda belirtildiği gibi tavsiye solvent hacmi aşan önlemek için daha büyük bir şişe için çözüm aktarın.
2. mikrodalga reaktörü Isıtma reaksiyonu
- Uygun Crimper aracını kullanarak bir mikrodalga şişe kapağı ile mikrodalga şişe mühür.
- Şişesi mikrodalga reaktörüne yerleştirin. Zaman (10 dk), sıcaklık (150 °C) ve emilimi (çok yüksek) için mikrodalga ayarlarını program.
DIKKAT: Isıtma aşamasında reaktör basıncına dikkat edin. Basınç ani bir düşüş bir sızıntı ve/veya damar arızası gösterebilir. - Reaksiyon (< 40 °C) soğutulmuş sonra, mikrodalga reaktörden şişe çıkarın.
- Uygun bir decapper aracını kullanarak kapağı çıkarın.
3. Vakum filtrasyon ile ürünün yalıtım
- İyi havalandırılmış bir duman kaputu içinde, mikrodalga şişesini bir tabak üzerine kelepçenin.
- Ekleme 2 mL 10% NaOH çözeltisi alkalin yapmak ve ürünün hemen yağış neden karıştırma ile. Çözümün pH 'Sı pH kağıdı ile belirtildiği gibi > 10 olmalıdır. Sonication ve bir spatula ile şişe kazılıyor karıştırma ve damar duvarları ürün dislodging ile yardımcı olabilir.
Not: Alkali çözeltisi bazı ürünler yağ. Bu durumda, solüsyonu ~ 20 mL deiyonize su ile ayırma hunisine aktarın ve diklorometthane veya etil asetat ile 3x ekstresi yapın. Kombine organik katmanları kurutun ve ürünü elde etmek için Buharlık yapın. - Katı ürün çöktürme izole etmek için bir vakum filtrasyon aparatı ayarlayın. Kalan tüm ürünleri mikrodalga şişede durulamak ve yalıtılmış ürünü yıkamak için deiyonize su kullanın.
- Ürün bir gece tezgah üst veya bir kurutucu üzerinde kurumasına izin verin. Yalıtılmış verimler genellikle% 70-90 Aralık14' te bulunur.
- Ürün kimliğini ve saflığını onaylamak için CDCl3 ' te 1H NMR spektrumunu edinin.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Bu gösteride 3-aminocrotononitril ve 4-fluorophenilhidazin hidroklorür 1-(4-fluorophenyl) -3-Metil-1H-pyrazol-5-Amin (Şekil 1) üretmek için reaksiyon gösterdi. Şekil 2a 'da görülen mikrodalga şişedeki başlangıç malzemesinin karışımı, 1 M HCL Çözücüdeki başlangıç malzemelerini birleştirerek oluşturulan heterojen süspansiyon gösterir. Bu karıştırın çubuk serbestçe spin emin olmak için bir mix plaka üzerinden birkaç saniye için çözüm önceden karıştırın önerilir. Mikrodalga reaksiyonu gerçekleştiğinde, çözüm Şekil 2b'de görüldüğü gibi homojen bir karışım haline gelir. Çözüm temel yapmak için yeterli 10% NaOH ekleyerek karıştırdıktan sonra, ürün hızla Şekil 2cgösterildiği gibi çözümün dışında çökelecek. Çökelti daha sonra filtre edilebilir ve yıkandıktan sonra Şekil 2d 'de görülen katı üreten deiyonize su ile yıkanabilir. Eğer ürün yağları çözeltinin dışında (Şekil 2e), bunun yerine diklorometan veya etil asetat ile ayıklayarak izole edilebilir. Ürün izole ve kurutulduktan sonra, hedef 5-aminopyrazol sentezini onaylamak için NMR ile karakterize edilebilir (Şekil 3).
Şekil 1 . 1-(4-fluorophenyl)-3-metil-1H-pirazol-5-Amin sentezi. 3-aminokrotononitril ve 4-fluorophenylhydrazine hidroklorür arasındaki reaksiyonu gösteren reaksiyon şeması istenilen ürünü elde etmek. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 2 . Reaksiyon sırasında çözümün görüntüleri. (a) ısıtmadan önce reaksiyon karışımı. (b) mikrodalga ısıttıktan sonra reaksiyon karışımı. (c) çözüm alkalin yapmak için yeterli 10% NaOH eklendikten sonra ürün yağış (pH > 10). (d) vakum filtrasyon ile izolasyondan sonra ürünün görünümü. (e) bir ürün örneği (3-Metil-1-(3-metilfenil)-1h-pyrazol-5-Amin) Bu yağlar% 10 NaOH eklendikten sonra, izole etmek için bir ekstraksiyon gerektiren. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Şekil 3 . 1 H NMR (400 MHz) spektrumlu 1-(4-fluorophenyl)-3-metil-1H-pirazol-5-Amin CDCl3. Basit bir filtrasyon ile izole ürünün saflık gösteren spektrum. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
1 M HCL 'de bir α-cyanoketone veya 3-aminokrotonitil ile bir OIL hidazin birleştirerek 1-aril-1H-pyrazol-5-Amin bir dizi hazırlanmış ve bir mikrodalga reaktör 150 °c Çözüm Isıtma. Neredeyse tüm bileşikler 10-15 dakika içinde sentezlenmiş, en yavaş substrat gerekli 35 Isıtma14min. Solvent olarak su kullanımı çözeltinin hızlı ısıtılması için izin verir ve tehlikeli organik çözücüler kullanımını en aza indirir.
Daha yüksek sıcaklık ve basınçlar kesinlikle mikrodalga reaktörlerde elde edilebilir, ancak reaksiyon karışımı sadece 150 °C ' ye kadar ısıtıldı ve güvenlik meselesi olarak 10 bar altında çalışma basıncını korumak için. Yüksek sıcaklıklar reaksiyon süreleri azaltmak için beklenecekti ve birçok ticari mikrodalga reaktörler daha yüksek baskılar işleyebilir. Ancak, bizim deneyim reaktör damar arızası çok daha sık 15 bar ve bazı organik reaktif yüksek sıcaklıklarda ayrıştırmak üzerinde basınçlarda olur.
Bazı substratlar 1 M HCl 'de sınırlı çözünürlük gösterdi, ancak reaksiyon ilerledikçe çözünür (Şekil 2). Ancak, substratlar reaktör gemisinde herhangi bir ölçülebilir ölçüde çözülemez, bu sıkışmış olmak ve başarısız bir reaksiyon yol karıştırın Bar neden olabilir. Tüm mikrodalga reaksiyonları gibi, uygun karıştırma reaksiyon başarısı için kritik, en dalga kılavuzları çözeltinin üst radyasyon doğrudan, ısı dağıtma ve üniforma ısı dağıtım profili sürdürmek için önemli bir karıştırılarak çözüm yapma. Bu durumlarda, çözeltinin doğru karıştırma sağlamak için daha fazla çözücü kullanılabilir. HCl yüksek konsantrasyonları da kullanılabilir iken, biz ya reaksiyon süreleri ya da reaktif çözünürlüğünün herhangi bir farkedilebilir fark gördük. HCl daha düşük konsantrasyonlarda, ancak, verimli karıştırılmış olamazdı kalın süspansiyonlar yol açtı. Reaksiyon basified sonra, bileşiklerin çoğunluğu kolayca solüsyondan Çöktürme ve kolay vakum filtrasyon ile yakalanır. Bazı bileşikler, ancak, çözüm petrol dışarı olabilir. Bu durumlarda, ürünü izole etmek için etil asetat veya diklorometan ile sıvı-sıvı ekstraksiyonu gereklidir.
Sonuç olarak, Bu metodoloji, diğer bildirilen prosedürde bulunan geniş arıtma protokollerine gerek kalmadan 1-aryl-1H-pyrazole-5-aminlerin hızlı hazırlanması için izin verir. Prosedür ve tetkik kolaylığı çoğu ürün 1 saat daha az izole edilmesi ve solvent olarak su kullanımı güvenliğini artırmak ve çevresel etki ve bertaraf maliyetini azaltmak için yardımcı olur sağlar. Bu prosedür çok çeşitli işlevsel grupları toleye eder ve bu metodolojisi kullanan yeni bileşiklerin daha fazla üretimini bekliyoruz.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.
Acknowledgments
Bu araştırma Bill ve Linda Frost Fund tarafından destekleniyordu.
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.
