Yöntem makalesi

Claisen-Schmidt Yoğuşma Yaklaşımı Kullanılarak pH Bağımlı Pyrazole, Imidazol ve İzinolon Dipyrrinone Flor Floroforlarının Sentezi

5.2K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/61944

⸱

10 Haziran 2021

 ,  , 
1Department of Physical and Life Sciences, Nevada State College, 2Department of Humanities, Nevada State College

Bu makalede

Özet

Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyoni, metin köprülü konjuge bisiklik aromatik bileşiklerin üretimi için önemli bir metodolojidir. Aldol reaksiyonunun baz aracılı bir varyantı kullanılarak, genellikle ucuz ve operasyonel olarak basit sentetik bir yaklaşımla bir dizi floresan ve/ veya biyolojik olarak ilgili moleküle erişilebilir.

Özet

Metin köprülü konjuge bisiklik aromatik bileşikler porfirinler, diptirrinonlar ve farmasötikler gibi biyolojik olarak ilgili bir dizi molekülün ortak bileşenleridir. Ek olarak, bu sistemlerin kısıtlı dönüşü genellikle 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2',1'-f]pyrimidin-3-bir'lerde gözlendiği gibi yüksek ila orta derecede floresan sistemlerle sonuçlanır, xanthoglows, pyrroloindolizinedione analogları, BODIPY analogları ve Yeşil Floresan Protein (GFP) fenolik ve imidazolinon halka sistemleri. Bu makalede, bir dizi floresan pH bağımlı pirazol/imidazol/izoindolone diptirrinon analogu oluşturmak için Claisen-Schmidt yoğuşması gerçekleştirmenin ucuz ve operasyonel olarak basit bir yöntemi açıklanmaktadır. Metodoloji diptirrinon analoglarının sentezini gösterirken, çok çeşitli konjuge bisiklik aromatik bileşikler üretmek için çevrilebilir. Bu yöntemde kullanılan Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonunun kapsamı, temel koşullar (nükleofili bileşeni) ve enolize edilemeyen aldehitler (elektrofil bileşeni) altında enolize edilebilen nükleofiller ve elektrofiller ile sınırlıdır. Ek olarak, hem nükleofilik hem de elektrofilik reaseptörler yanlışlıkla hidroksit ile reaksiyona girecek fonksiyonel gruplar içermelidir. Bu sınırlamalara rağmen, bu metodoloji biyolojik veya moleküler prob olarak kullanılabilen tamamen yeni sistemlere erişim sunar.

Giriş

İki aromatik halkanın monometrin bir köprü ile bağlandığı bir dizi konjuge bisiklik sistem, bir fotonla heyecanlandığında bağ dönüşü ile izomerizasyona uğrar (Şekil 1A) 1 ,2,3, 4,5. Heyecanlı izomer genellikle radyal olmayan çürüme süreçleri ile zemin durumuna gevşeyecektir6. Bağ dönüşüne karşı enerji bariyeri yeterince büyük ölçüde artırılırsa, fotoisomerizasyonun kısıtlanması veya önlenmesi mümkündür. Bunun yerine, fotonik heyecan genellikle radyal olmayan çürüme yerine floresan yoluyla gevşeyen heyecanlı bir singlet durumu ile sonuçlanır (Şekil 1B). Kısıtlayıcı fotoisomerizasyon en yaygın olarak, iki aromatik halka sistemini kovalent bağlantılarla bağlayarak bağ dönüşünü mekanik olarak kısıtlayarak ve böylece molekülü belirli bir izorik duruma kilitleyerek gerçekleştirilir. Bu yaklaşım, 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2',1'-f]pyrimidin-3-ones(1 ), x gibi birkaç farklı floresan trisiklik dipyrrinone ve dipyrrolemethane analogları oluşturmak için kullanılmıştır. ( 2 )6,7,pirroindolizinedione analogları (3)8ve BODIPY analogları9 (4, Şekil 2) ile pirrolidin ve/veya pirole halka sistemlerinin metilen, karbonil, veya bor difluoro bağlayıcılar. Tipik olarak, 1-4 ΦF > 0.7'ye sahiptir ve bu sistemlerin florofor üniteleri olarak çok verimli olduğunu düşündürmektedir.

Halka sistemlerini kovalent olarak bağlamak dışında araçlarla fotoisomerizasyonu kısıtlamak da mümkündür. Örneğin, Yeşil Floresan Proteinin (GFP) fenolik ve imidazolinon halkaları (Şekil 2) protein ortamı tarafından rotasyonla sınırlanır; kısıtlayıcı ayar, kuantum verimini serbest çözelti10'dakiaynı kromofor birimine kıyasla üç büyüklük sırasına göre artırır. GFP'nin protein iskelesinin sterik ve elektrostatik etkiler yoluyla dönme bariyeri sağladığına inanılmaktadır11. Son zamanlarda, Nevada Üniversitesi'ndeki Odoh grubu ile işbirliği içinde grubumuz, Reno, dipyrrinone tabanlı xanthoglow sistemlerine yapısal benzerlik taşıyan başka bir florofor sistemi keşfetti (Şekil 2)12. Bununla birlikte, bu diptirrinon analogları, kovalent bağlar yerine, bu intramoleküler hidrojen bağlarındaki xanthoglow sisteminden farklıdır, fotoisomerizasyonu caydırır ve floresan bisiklik sistemle sonuçlanır. Ayrıca, pirazol, imidazol ve izoindolone diptirrinon analogları protonlu ve deprotonated durumlarda hidrojen bağı yapabilir; deprotonasyon, muhtemelen sistemin elektronik yapısındaki bir değişiklik nedeniyle hem eksitasyon hem de emisyon dalga boylarının kırmızıya kaymasına neden olur. Hidrojen bağlanmasının sınırlı rotasyon 13 ,14,15,16olsa da kuantum verimini artırdığı bildirilirken, kısıtlı izomerizasyonun molekülün hem protonlu hem de deprotonated durumlarında floresan modu olarak hizmet ettiği başka bir florofor sisteminden haberimiz yoktur. Bu nedenle, bu pH bağımlı dipyrrinone flor floroforları bu açıdan benzersizdir.

Bu videoda floresan diptirin analog serisinin sentezine ve kimyasal karakterizasyonuna odaklanıyoruz. Özellikle, floresan analogların tam serisini oluşturmak için kullanılan Claisen-Schmidt yoğuşma metodolojisine vurgu yapılmıştır. Bu reaksiyon, daha sonra ortadan kaldırılmasına neden olan bir alkol üretmek için bir aldehit grubuna saldıran baz aracılı vinylog enolate iyonunun üretilmesine dayanır. Dipyrrinone analog serisi için, bir piretrolon / izoindolon, bir pirezol veya imidazol halkasına bağlı bir aldehit grubuna saldırıyı kolaylaştırmak için bir enolate dönüştürülür (Şekil 3); ortadan kaldırmadan sonra, bir metin köprüsü ile birbirine bağlı tamamen konjuge bir bisiklik sistem oluşturulur. Tüm dipirrinon analog serisinin hazır ticari malzemelerden oluşturulabilmesi ve tipik olarak orta ila yüksek verimlerde tek bir tencere reaksiyon dizisinde üretilebilmesi dikkat çekicidir (verim yaklaşık% 50-95 arasındadır). Dipirrinon analoglarının çoğu doğada oldukça kristal olduğundan, analitik olarak saf numuneler üretmek için standart çalışma koşulları dışında çok az saflaştırma gerekir. Sonuç olarak, bu florofor sistemi hazır bulunan ticari malzemelerden erişmek için sadece birkaç adım gerektirir ve nispeten kısa bir zaman diliminde analitik veya biyolojik çalışmalar için sentezlenebilir, saflaştırılabilir ve hazırlanabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Dipyrrinone Analoglarının Sentezi için Genel Prosedür 16-25

  1. Pirrolinon/ izoindolone (1.00 mmol) ve ilgili pirazol / imidazol aldehitini (1.00 mmol) yuvarlak bir alt şişede 5.0 mL etanol içinde çözün.
  2. Şişeye bir porsiyonda sulu KOH (24,0 mmol, 10 M, 2,40 mL) ekleyin.
  3. Reaksiyonun tamamlanması TLC tarafından onaylanana kadar karışımı karıştırın ve reflüyün (Reaksiyon sürelerinin listesi için Tablo 1'e bakın). Dikloromethanede %10 metanol tlc elüent kullanılmış ve analogların 0.62 ila 0.86 aralığında veya civarında Rf değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Kondenserin camının ve yuvarlak alt şişenin yüksek sıcaklıklar ve temel koşullar altında ele girmesini önlemek için yeterli miktarda vakum yağı uygulayın veya cam eklemlerin ara fazında bir PTFE manşon kullanın.
  4. Reaksiyon karışımının oda sıcaklığına soğumasını ve döner evaporatör kullanarak azaltılmış basınç altında uçucuları buharlaştırmasını bekleyin.
  5. Reaksiyon karışımını bir buz banyosu kullanarak 0 °C'ye soğutun.
  6. Bir porsiyona asetik asit (30,0 mmol, 1,70 mL) ekleyerek kalan yağlı karışımı nötralize edin.
  7. Elde edilen ürün malzemesini vakum filtrasyonu kullanarak arındırın (bkz. Adım 2a, bileşikler için: 17, 18, 20-22, 24 ve 25) veya sıvı-sıvı ekstraksiyonu / sütun kromatografisi kullanın (bkz. Adım 2b, bileşikler için: 16, 19ve 23).

2. Prosedür Saflaştırma

  1. Vakum Filtrasyonu ile
    1. Hirsch hunisini, takılmış bir lastik adaptör kullanarak yan kol şişesine takin.
    2. Hirsch hunisine bir parça yuvarlak filtre kağıdı uygulayın ve hunine yapışmasını sağlamak için deiyonize su kullanarak hafifçe ıslatın.
    3. Şişenin yan koluna bir vakum kaynağı bağlayın ve cam eşyaların hiçbirinin vakum altındayken parçalanamayacağından emin olarak yeterli bir vakum contası olduğundan emin olun.
    4. Kristalize ürünü içeren şişeyi vakum filtresinin üzerine dökün ve filtrelemeye izin verin. Kristalleri 10 mL buz gibi deiyonize su ile durulayın.
    5. Filtrelenmiş kristallerin, tüm sıvıların filtrasyonundan sonra vakum kaynağına bağlıyken filtre kağıdının üstünde kurumaya devam etmesine izin verin.
    6. Filtrelenmiş kristalleri toplayın ve 25 mL yuvarlak tabanlı bir şişeye yerleştirin.
    7. Yuvarlak alt şişeyi fritted zemin camı bağlantı/vakum hattı adaptörüne takın. Cam eklem birliğini bir omurga klipsi ile sabitleyin.
    8. Cam yüksek vakum hattı adaptörünün nervürlü ucuna, yüksek vakum pompasına yönlendirilmiş bir vakum hattı takın ve kristal malzemeden buharlaşabilecek uçucu malzemeleri yoğunlaştırmak için bir vakum tuzağını (sıvı azot veya kuru buz/ aseton gibi soğutucu kullanarak) yeterince soğutun. Kristallerden kalan çözücülerin eser miktarda tamamen buharlaşmasını sağlamak için yüksek vakum pompasını açın.
    9. Kristallerin yüksek vakum altında en az 1 saat kurumasını bekleyin. Yuvarlak alt şişeyi vakum hattından/adaptöründen çıkarın, yüksek vakum pompasını kapatın ve vakum tuzağını temizleyin.
  2. Sütun Kromatografisi ile Prosedür Saflaştırma
    1. Asetik asitle işlenmiş reaksiyon karışımı içeriğini (adım 1.6'dan itibaren) 10 mL deiyonize su ile seyreltin ve ayırıcı bir huniye aktarın. Ayırıcı hunilere 10 mL dikloromethane ekleyin. İki katmanı ayırmak için ayırıcı huniyi hafifçe sallayın ve havalandırmayı yapın.
    2. Dikloromethanenin sonraki kısımlarını (3 x 5 mL) kullanarak sulu tabakayı çıkarın. Organik fraksiyonları birleştirin ve susuz Na2SO 4 kullanarakkurutun. Bir döner evaporatör kullanarak azaltılmış basınç altında tüm uçucuları boşaltın ve çıkarın.
    3. Adım 2.2.2'den elde edilen kalıntıyı seyreltin. 5 mL CH2Cl2ile . Yaklaşık 75 g silika jel kullanarak flaş sütun kromatografisi gerçekleştirin. Örneği dikloromethanede% 10 metanol çözeltisi ile elute edin.
    4. Döner evaporatör kullanarak azaltılmış basınç altında toplanan çözücü fraksiyonlarını çıkarın. Katı kalıntıyı yaklaşık 10 mL CH 2Cl2 kullanarak25mL yuvarlak tabanlı bir şişeye aktarın. Çözücüyü bir döner evaporatör kullanarak azaltılmış basınç altında çıkarın.
    5. Kalan katı kalıntıyı daha önce 2.1.7 - 2.1.9 adımlarında açıklandığı gibi yüksek vakum altında kurutun.

3. Molar Absorptivite Kazanımı ve UV/Vis pK Analoglar içinÇalışmalar 16-25

  1. Analoglar için UV/Vis Spektrofotometri için bileşik stok çözümleri oluşturun 16 - 25.
    1. Seçilen dipyrrinone analogunun 10 μmol'unu(16 - 25)tartın ve 10 mL hacimsel şişeye ekleyin.
    2. Hacimsel şişedeki 10,0 mL işaretine DMSO ekleyin.
      NOT: Bileşik tamamen çözülmezse, şişeyi bir ısı tabancası kullanarak ısıtın ve bileşiği tamamen çözmek için şişeyi gerektiği gibi ajite edin.
  2. Çeşitli pH seviyelerinde fosfat tamponlu salin (PBS) çözeltileri yapın. Analoglar, pH'da yaklaşık 4 ila 15 arasında değişen PBS tamponlarında karakterize edildi.
    1. 1 L hacimsel silindir kullanarak, 900 mL deiyonize suda 100 mL PBS (x100) seyrelterek 1 L PBS stok çözeltisi oluşturun.
    2. Hazırlanan PBS stok çözeltisinin 50 mL'lik kısmını (adım 3.2.1) 100 mL'lik bir behere aktarın ve manyetik bir karıştırma çubuğu ekleyin. Daha sonra pH'daki değişiklikleri izlemek için kalibre edilmiş bir pH ölçer kullanarak PBS tamponu sulu 1,0 M NaOH (pH > 7,0 ile tampon elde etmek için) veya 1,0 M HCl (pH < 7,0 ile tampon elde etmek için) ile titratın.
      NOT: İyi tanımlanmış bir titrasyon eğrisi ile sonuçlanan verileri elde etmek için, beklenen çekim noktasının 0,5'i ± içinde 0,1 pH birimlik artışlarla pH arabellekleri oluşturmanızı ve beklenen çekim noktasının dışında 0,5 artışlar oluşturmanızı öneririz.
  3. PBS (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH (pH 14.0) çözeltilerinde 16 - 25 analogları için molar absorptivity spektrası üzün.
    1. Temiz ve kuru bir kuvars cuvette kullanarak bir "boş" hazırlayın, ardından 100 - 1000 μL mikropipette kullanarak cuvette'e 2,0 mL PBS stok çözeltisi (pH 7,0) veya sulu 1,0 M NaOH ekleyin.
      NOT: Cuvette çözeltisinde hava kabarcıkları olmadığından emin olmak ve cuvette'in dışındaki toz veya döküntüden kaynaklanan hafif saçılmaları önlemek için cuvette'in kenarlarını kim mendili ile iyice silmek için boş çözelti veri toplama işleminin bütünlüğü için önemlidir. Kabarcıklar devam ederse, sert bir yüzeye yerleştirilmiş bir kağıt havlu üzerindeki cuvette'e hafifçe ve tekrar tekrar dokunun.
    2. UV/Vis spektrofotometre kullanarak, 200 - 800 nm aralığı için seçilen çözümü boş bırakın.
    3. İkinci bir temiz ve kuru kuvars cuvette içine 2.00 mL PBS (pH 7.0) veya 1.0 M NaOH (pH 14) ve ardından 5-50 μL mikropipette ile 10 μL dipyrrinone analog (16 - 25) stok çözeltisi (bkz. adım 3.1) ekleyin. Cuvette üzerine bir kapak yerleştirin ve cuvette ters çevirmeye ek olarak iyi çalkalayın.
      NOT: Cuvette çözeltisinde hava kabarcıkları olmadığından emin olmak ve cuvette'in dışındaki toz veya döküntüden kaynaklanan hafif saçılmaları önlemek için cuvette'in kenarlarını bir Kim mendili ile iyice silmek için örnek çözüm veri toplama işleminin bütünlüğü açısından önemlidir. Kabarcıklar devam ederse, sert bir yüzeye yerleştirilmiş bir kağıt havlu üzerindeki cuvette'e hafifçe ve tekrar tekrar dokunun.
    4. UV/Vis spektrofotometreyi kullanarak, 200 - 800 nm aralığı için dipirrinon analog çözeltisi için bir emilim spektrumu haline alın.
    5. Aynı cuvette için, ek bir 10 μL dipyrrinone analog stok çözeltisi ekleyin ve 3.3.3 ve 3.3.4 adımlarını tekrarlayın.
    6. En az beş heyecan dalga boyu veri noktası elde etmek için cuvette'e toplam 50 μL dipirrinon analog stok çözeltisi eklenene kadar 3.3.5 adımını tekrarlayın. Pbs (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH'da 16 - 25 tüm stok çözümleri elde edilene kadar 3.3.1 - 3.3.6 adımlarını tekrarlayın.
  4. En uygun doğrusal regresyon analizini kullanarak PBS'de (pH 7.0) 16 - 25 ve 1.0 M NaOH için molar absorpsiyon değerleri elde edin.
    1. GraphPad Prism 7 gibi bir grafik programı kullanarak, ölçülen emiciliği (y ekseni) dipyrrinone analog konsantrasyonuna (x ekseni) karşı çizin. Çizilen beş nokta için en uygun doğrusal regresyon analizini oluşturun. Doğrusal bir ilişki gözlenmeli ve istatistiksel analiz0.98 ≥ bir R 2 değeri göstermelidir.
    2. PBS (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH'daki 16 - 25 analogları için 3.4.1 adımlarını yineleyin.
    3. En uygun doğrusal eğriden tahmin edilen eğim değerini kullanarak PBS'de 16 - 25 (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH için azı dişleri emilimini hesaplayın.
  5. pK'nın UV/Vis Spektrofotometri kullanarak 16 - 25 Etüt değerlerini belirleme
    1. Temiz ve kuru bir kuvars cuvette içine, 100 - 1000 μL mikropipette kullanarak seçilen pH seviyesinde (Adım 3.2'de hazırlanan) 1.900 μL PBS tamponu aktarın.
      NOT: Depolama sırasında bazı tamponlarda beyaz bir çökeltici oluşabileceğini fark ettik. Tamponun tamamen homojen olduğundan ve herhangi bir çökelti görünürse, kullanımdan hemen önce herhangi bir çökeltiyi çıkarmak için yerçekimi filtrasyonu kullanın. 3.3.1 adımından sonraki nota bakın.
    2. UV/Vis spektrofotometresini kullanarak, seçilen PBS tampon çözümünü 200 - 800 nm aralığı için boş edin.
    3. İkinci bir temiz ve kuru kuvars cuvette içine, seçilen PBS tamponunun 1.900 μL'lik kısmını aktarın, ardından 5-50 μL mikropipette kullanarak seçilen analog stok çözeltisinin 100 μL'sini ekleyin. Cuvette üzerine bir kapak yerleştirin ve cuvette ters çevirmeye ek olarak iyi çalkalayın.
      NOT: 3.3.3 adımından sonraki önceki nota bakın.
    4. UV/Vis spektrofotometresini kullanarak, 200 - 800 nm aralığında dipirrinon analogu için emilim spektrumunu elde edin.
    5. 3.2 adımında oluşturulan PBS arabelleklerinin her birinde 16 - 25 için 3.5.1 - 3.5.4 adımlarını yineleyin.
  6. En uygun sigmoidal eğri montaj işlevini kullanarakpK değerini 16 - 25 için belirleyin.
    1. Bir grafik programı kullanarak, çeşitli pH seviyelerinde 16 - 25 için ölçülen emicilik ve dalga boyu (nm) grafiğini alın.
    2. Daha düşük pH seviyelerinde (< 7.0) emiciliğin küçük (0-0.1 birim) ve daha büyük pH'da (> 12.0) emiciliğin önemli ölçüde daha büyük olduğu (0.8-1.0 birim) 380-415 nm arasında bir dalga boyu seçin. Emiciliği seçilen dalga boyunda ve pH'da çizin.
    3. Bir sigmoidal eğri işlevi kullanarak, 16 - 25analoglarının her biri için en uygun eğriyi oluşturun. Tahmin edilen pH'ı eğrinin yarı yüksekliğinde bildirin. Bu bildirilen pKbir değerdir.

4. Kuantum Verim Alımı ve Floresan Çalışmaları

  1. Dipyrrinone analogları 16 - 18 ve 20 - 25için floresan çalışma stok çözümleri oluşturun.
    1. 3.1 adımında oluşturulan bir dipyrrinone analog stok çözeltisi kullanarak, 2 - 20 μL mikropipette kullanarak 1 mL hacimsel şişeye 10 μL stok çözeltisi ekleyerek stok çözeltisinin seyreltilmesini gerçekleştirin, ardından 1 mL işaretine PBS (pH 7.0) tamponu ekleyin. Hacimsel şişeye bir kapak yerleştirin ve şişeyi ters çevirip sallayarak iyice karıştırın. Bu seyreltilmiş stok çözeltisi floresan spektrumunu üretmek için kullanılacak ve floresan stok çözeltisi olarak adlandırılacaktır.
    2. 16 - 18 ve 20 - 25analogları için 4.1.1 adımlarını yineleyin.
  2. 16 - 18 ve 20 - 25analogları için farklı konsantrasyonlarda floresan emisyon spektrumu elde edin. 18dışındaki tüm analoglar için, pH 7 ve 14 çözeltilerinde her analog için beş spektra 19.96, 39.84, 59.64, 79.37 ve 99.01 nM konsantrasyonlarında elde edin. Analog 18 için, pH 7 çözeltisinde 49,75, 99,01, 147,8, 196,1 ve 243,9 nM konsantrasyonlarında beş spektrum elde edin. pH 14 çözeltisinde analog 18 için beş spektra 99.01, 196.1, 291.3, 384.6, 476.2 nM konsantrasyonlarında elde edin.
    1. Şeffaf dört taraflı kuvars cuvette içine, üç adet 1.000 μL'lik artışta 100 -1.000 μL mikropipette kullanarak 3,00 mL PBS (pH 7,0) veya 1,0 NaOH ekleyin.
      NOT: 3.3.1 adımından sonraki nota bakın.
    2. Florometreyi ve florometre yazılım programı FluorEssence'ı kullanarak, seçilen çözüm için bir emisyon spektrumu alıp bunu "boş" çözüm olarak etiketle.
    3. Aynı cuvette, 0,5-10 μL mikropipette kullanarak seçilen dipyrrinone analogu (Bölüm 4,1) için 6 μL floresan stok çözeltisi ekleyin. Kapağı cuvette üzerine yerleştirin ve cuvette ters çevirip hafifçe sallayarak iyice karıştırın.
      NOT: 3.3.3 adımından sonraki nota bakın.
    4. Florometreyi kullanarak, ekscitasyon dalga boyu olarak φmax abs kullanarak seçilen bileşik çözelti için bir emisyon spektrumu elde edin. Heyecanlanma yoğunluğu, heyecan dalga boyunun 15 nm ötesinden başlayarak 200 nm aralığında ölçüldü (floresan yoğunluğunun taban çizgisine dönmesi için genellikle 200 nm aralığı gerekir).
    5. Cuvette'e toplam 30 μL floresan stok çözeltisi eklenene kadar 4.2.3 - 4.2.4 adımlarını tekrarlayın.
    6. PBS (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH'da 16 - 25 analogları için 4.2.1 - 4.2.5 adımlarını yineleyin.
      NOT: Cuvette konsantrasyonları analog 18 için değiştirildi ve veriler şu şekilde elde edildi: 2.0 mL PBS, nötr (pro) için beş ardışık 10 μL floresan stok çözeltisi artışı ile temel (deprotonated 18)çözelti için eklenen bileşik stok çözeltisinin beş 20 μL artışı ile 1.0 M NaOH'un 2.0mL'si ve taşlanmış 18 ) çözeltisi.
  3. Williams, A. T. ve ark.17 yöntemini kullanarak kuantum verimini belirleyin
    1. Bir elektronik tablo yazılım programı (örneğin, Microsoft Excel) kullanarak, çeşitli konsantrasyon düzeylerinde tek bir dipyrrinon analogu (PBS [pH 7.0] veya 1.0 M NaOH'da çekilmiş) için emisyon spektrumu için verileri (emisyon yoğunluğu veri noktaları) içe aktarın.
    2. Veri noktalarını "boş" çözümün emisyon spektrumundan (adım 4.2.1 - 4.2.2) içe aktarın ve çeşitli konsantrasyon seviyelerinde elde edilen ilgili dalga boylarında emisyon yoğunluğu veri noktalarından "boş" emisyon yoğunluğu veri noktalarını çıkarın.
    3. "Boş" düzeltilmiş emisyon yoğunluğu veri noktalarını GraphPad Prizması 7 gibi bir grafik programına aktarın ve emisyonu dalga boylarına göre çizin. Çeşitli konsantrasyon seviyelerinde elde edilen eğrilerin her biri için eğrinin altındaki alanı hesaplayın.
    4. Williams tarafından belirtilen tekniğin ardından, A. T. ve ark. Bu, hesaplanan molar absorpsiyon değerinin (en uygun doğrusal regresyon analizinden, bkz. adım 3.4) 4.2.3-4.2.5 adımlarında kullanılan her dipirrinon analog konsantrasyonu ile çarpılmasıyla gerçekleştirilir.
    5. GraphPad Prism 7 gibi bir grafik programı kullanarak, en büyük emisyon değerine karşılık gelen emisyon dalga boyu için her konsantrasyon eğrisinin (adım 4.3.4) altındaki hesaplanan alana karşı analogun tahmin edilen emiciliğinin (x ekseni) bir grafiğini oluşturun. r2 ≥ 0.96 ile doğrusal bir ilişki gözlenmelidir.
    6. Standartlar için veri elde etmek için 0,5 M H2SO 4 (ΦF = 0,55) 18'de kinin için 3,1-3,4 ve 4,1-4,3,5 ve etanol (ΦF = 0,27) 18, 19'da şarbona benzer adımlar gerçekleştirin.
    7. Aşağıdaki denklemde 4.3.5 ve 4.3.6 adımlarından elde edilen tahmin edilen eğimleri kullanarak PBS 'de (pH 7.0) 16 - 25 ve 1.0 M NaOH için kuantum verim değerlerini elde edin:
      Φx =Φst(Gradx/Gradst)(η2x/η2st)
      burada Φst standardın kuantum verimini temsil eder, Φx bilinmeyenin kuantum verimini temsil eder, Grad en iyi doğrusal uyumun eğimidir ve η kullanılan çözücünün kırılma indisi (kırılma indis oranı etanol için η = 1.36 ve η = 0.5 M H2SO4için 1.35 kullanılarak hesaplanmıştır).
    8. Pbs (pH 7.0) ve 1.0 M NaOH'da 16 - 18 ve 20 - 25 için kuantum verimini kinin ve şarbon için elde edilen Φx'in ortalaması olarak bildirin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonu, protokol bölümünde açıklanan tek pot prosedürünü kullanarak dipirrinon analoglarına (16-25, Şekil 4) erişim sağladı (bkz. adım 1). Analoglar 16-25 tüm yoğuşmalı pirrolinon 9,bromoisoindolone 10veya izoindolon 11 ile 1H-imidazol-2-karboksit (12), 1H-imidazol-5-karboksit (13), 1H-p...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Claisen-Schmidt yoğuşma yaklaşımı, nispeten operasyonel olarak basitleştirilmiş bir protokolle pirazol, imidazol ve izoindolone dipyrrinone floroforları üretmek için oldukça sağlam bir araç sağlar. Floresan dipirrinon analoglarının sentezi bu çalışmanın odak noktası olmakla birlikte, dipyrrinones23 , 24,25 ve pirole-furan adduc gibi diğer bisiklik metinin bağlantılı halka sistemlerine erişmek için benzer koşulların uygulanabilec...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

Z.R.W. ve N.B. NIH'ye (2P20 GM103440-14A1) cömert fonlarının yanı sıra Jungjae Koh ve Nevada Üniversitesi, Las Vegas'a 1H ve 13C NMR satın almadaki yardımları için teşekkür eder. Ayrıca, NSC görsel medya öğrencilerine, Arnold Placencia-Flores, Aubry Jacobs ve Alistair Cooper'a bu makalenin sinematografi bölümlerindeki film ve animasyon süreçlerinde yardımcı olmaları için teşekkür ederiz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
3-etil-4-metil-3-pirolin-2-onKombi Blokları [ 766-36-9]Sarı katı reaktif
izoindolin-1-onArkPharm [ 480-91-1]Kirli beyaz katı reaktif
5-bromoizoindolin-1-onKombi Blokları [ 552330-86-6]Pembe katı reaktif
2-formilimidazolKombi Blokları [ 10111-08-7 ]Kirli beyaz katı reaktif
Imidazol-4-karbaldehitArkPharm [ 3034-50-2]Katı reaktif
1-H-pirazol-4-karbaldehitMeşe Ağacı Kimyasalları [ 35344-95-7]Katı reaktif
1-H-pirazol-5-karbaldehitMatrisi Bilimsel [ 3920-50-1]Katı reaktif
Katı KOH PeletleriBeanTown Chemicals[1310-58-3]Beyaz katı peletler
Siliflash Silika JelScilicycleR12030Bİnce beyaz toz
Fosfat Tamponlu Salin (PBS) (x10)GrowcellsMRGF-6235Renksiz yarı saydam sıvı
Beckman Coulter DU-800 UV/Vis Spektrofotometre ve YazılımBeckman CoulterN/ASpektroskopi Cihazı ve Yazılımı
Fluoromax-4 SpektroflorometreHoriba Scientific N/ASpektroskopi
FluorEssence Floremetri Yazılımı V3.5Horiba ScientificN/ASpektroskopi Yazılımı
Finnpipette II Mikropipet (boyutlar: 100-1.000, 20-200 ve 0.5-10 &mikro; L)FischerbrandN/AEkipmanı
Wilmad-LabGlass Döner Evaporatör (Model: WG-EV311-V-PLUS)SP SciencewareN/AEkipmanı
DuoSeal Vakum Pompası (Model Numarası: 1405)WelchN/AEkipmanı
GraphPad Prism 4GraphPad/AVeri Analiz Yazılımı
SympHony pH Metre (Model: Sb70P)VWRN/AEkipman
Cihazı N

Kaynaklar

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

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Dipirrinon SentezipH Ba ml FloroforlarVinilojik EnolatFloresan Dipirrinon AnaloglarPotasyum Hidroksit Refl snce Tabaka KromatografisiFla Kolon KromatografisiUV Vis SpektroskopisiFloresans Spektroskopisi

İlgili makaleler