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

Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyoni, ilk olarak 1881'de Claisen ve Schmidt tarafından aynı anda bildirilen asırlık bir reaksiyondur. Kırmızı ile gösterilen aromatik bir aldehit içine mavi ile gösterilen bir keton veya aldehitin taban destekli enolate eklenmesini içerir. Başlangıçta, enolatenin eklenmesi, braketlerde gösterildiği gibi bir alkol oluşumuna neden olur.

Bununla birlikte, sonraki bir dehidrasyon sonuçta bir enone üretir. Aro-aldehit alfa hidrojeni içermediği için bir enolate oluşturamaz. Sonuç olarak, hidroksit gibi genellikle zayıf bazlar enolateyi üretmek için kullanılabilir.

Claisen-Schmidt yoğuşması yıllar içinde bir dizi bileşik üretmek için kullanılmıştır. Bununla birlikte, kırmızı ve mavi renkte gösterilen chalcones ve flavanonların aromatik halka sistemlerine katılmak için yaygın olarak kullanılmıştır. Mavi kısım, enolattan türetilen ve kırmızının aromatik kısımdan olduğunu gösterir.

Chalcones ve flavanones, ikame modeline bağlı olarak anti-bakteriyel, anti-mantar, antienflamatuar ve anti-tümör gibi çeşitli aktivitelere sahip bir dizi biyolojik aktif molekülün temel çekirdeğidir. Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonundan üretilen bir başka geniş molekül sınıfı, bu çalışmada örnek verdiğimiz metin köprülü bileşiklerdir. Laboratuvarımız, doğal olarak heme'nin bozulma ürününü üreten pigment bilirubin'in floresan bileşenleri ile ilgi ilgimektedir.

Bilirubin ve bileşenlerinin çoğu sentezi, mavi enolate ve kırmızı aromatik aldehit bileşenleri tarafından görüntülenen yapılarda görselleştirilebilen Claisen-Schmidt tipi yoğuşma etrafında döner. Tipik olarak, difırrinonlar gibi bilirubinin doğrudan bileşenleri floresan olmayandır. Bununla birlikte, biri iki azot grubunu bir metilen veya karbonil grubuyla köprülerse, ortaya çıkan moleküller, ksanthoglows örneğinde olduğu gibi yüksek derecede floresan hale gelir.

Normalde, dipyrrinones UV veya mavi ışığı emer, bu da Z'den E'ye izomerizasyon işlemiyle sonuçlanır. Kısaltılmamış dipyrrinonlar gibi, köprülü dipyrrinonlardaki N de UV veya mavi ışığı emer, ancak floresan yoluyla heyecanlı bir durumda rahatlamaları bakımından farklılık gösterir. Son zamanlarda iki azot grubuna bağlanan kovalent bir köprü olmadan floresan bir dizi diptirrinon türevi keşfettik.

Bunun yerine, bir hidrojen bağı Z'den E'ye izomerizasyon sürecini caydırıyor gibi görünüyor ve bu da floresan moduna yol açmaktadır. Buna ek olarak, bu moleküllerin temel medyada deprotonasyona neden olabileceğine dair beklenmedik bir keşif yapıldı ve bu da deprotonated durumlarda yeniden derlenmiş emilim emisyon spektrumlarına yol açtı. Sonuç olarak, bu moleküller oranmetrik pH probları olarak değere sahip olabilir.

Floresan diptirrinon türevleri kullanılır ve geleneksel Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonunda hafif bir adaptasyon oluşturur. Bu protokol, bir pirrolinon veya izoindolondan elde edilen vinyolog bir enolatın nükleofilik kaynak olması nedeniyle geleneksel Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonundan sapmaktadır. Vinylogous enolate, küçük bir dipyrrinone analogları kütüphanesi oluşturmak için bir pirazol veya imidazol aldehit ekler.

Bu kitaplığı oluşturmak için kullanılan yordam videoda gösterilmiştir. Bununla birlikte, geleneksel Claisen-Schmidt reaksiyonun gerçekleştirilmesi için benzer adımlar kullanılabilir. Claisen-Schmidt reaksiyonu yaygın olarak kullanılan sentetik bir reaksiyon olsa da, bu, farkında olduğumuz bu yöntemin ilk video sayısıdır.

Aldol yoğuşması yoluyla floresan bir dipirrinon analogunun sentezine hazırlanmak için, seçilen nükleofili ve elektrofilin eşit eşdeğerlerini tartın. Ardından bunları manyetik bir karıştırma çubuğu içeren 25 mililitre yuvarlak bir alt şişeye ekleyin. Mezun silindir kullanarak beş mililitre etanol ölçün.

Daha sonra etanol yuvarlak alt şişeye ekleyin. Mezun silindir kullanarak daha önce hazırlanmış 10 molar potasyum hidroksit 2,4 mililitre ölçün. Daha sonra potasyum hidroksitini şişeye ekleyin.

Matarayı reflüye ayarlamak için, zemin camı derzlerinin ele geçirildiği yeri önlemek için bir reaksiyon kondenserinin zemin camı eklemine yeterli miktarda vakum yağı uygulayın. Kondensi soğuk bir su kaynağına bağlayın, ardından kondenserin yağlanmış eklemini yuvarlak alt şişeye takın. Daha sonra şişeyi bir yağ banyosuna veya sıcak bir plaka karıştırıcı ile termal çift aracılığıyla sabit bir sıcaklığı koruyabilen alüminyum bir ısıtma bloğuna yerleştirin.

Reaksiyonun karıştırmasını sağlarken reflü sıcaklığına ısıtın. Reaksiyon oranını ölçmek ve başlangıç malzemelerinin tam tüketimini kontrol etmek için reaksiyon karışımı bir, üç, altı, 12 ve 24 saatte ince tabaka kromatografisi ile izlenmelidir. Şişenin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin, ardından bir döner evaporatör kullanarak etanol çözücüyü buharlaştırin.

Matarayı bir buz banyosuna yerleştirin ve şişenin beş dakika boyunca buz banyosunun sıcaklığına dengelenebilmesini bekleyin. Tek bir porsiyona 1,7 mililitre asetik asit ekleyerek şişede kalan potasyum hidroksiti nötralize edin. Nötralizasyondan sonra kristal oluşumu meydana geldiyse, vakum filtrasyon arıtma prosedürünü izleyin.

Kristal oluşumu gözlenmediyse, flaş kolon kromatografisi saflaştırma prosedürünü izleyin. Huni üzerine yuvarlak bir filtre kağıdı yerleştirin ve huniye yapışmak için deiyonize su kullanarak kağıdı hafifçe ıslatın. Kristallerin vakum filtrasyonuna hazırlanmak için, takılmış bir lastik adaptör kullanarak yan kol şişesine bir Hirsch veya Buchner hunisi takın.

Filtrasyona engel olabilecek filtre kağıdının tıkanmasını önlemek için, benzer ölçek filtrasyon işlemlerinde tipik olandan daha büyük bir Hirsch veya Buchner hunisi kullandık. Yuvarlak alt şişedeki içeriği filtre kağıdının üzerine dökün ve karışımın filtrelenmesine izin verin. Filtrasyon işlemi sırasında kristalleri 10 mililitre buz gibi deiyonize su kullanarak durulayın.

Filtrasyondan sonra kristalleri 25 mililitre yuvarlak alt şişeye aktarın. Yüksek güçlü vakum hattı cam adaptörüne hafif bir vakum yağı uygulayın, ardından adaptörü yuvarlak alt şişeye bağlayın. Cam eklemi bir Keck klipsi ile sabitleyin.

Herhangi bir artık çözücünün kristallerini kurutmak için yüksek güçlü vakum hazırlamak için, cam vakum tuzağını kuru buz ve aseton karışımı ile yeterince soğutun. Yuvarlak alt şişeye bağlı cam adaptöre yüksek güçlü bir vakum hattı bağlayın. Yüksek güçlü vakum pompasını açın ve kristallerin en az bir saat kurumasını bekleyin.

Kristaller vakum altında yeterince kuruduktan sonra, yuvarlak alt şişeyi çıkarmak için vakum pompasını kapatın ve vakum contasını serbest bırakın. Reaksiyon yüzde verimini bildirmek için kurutulmuş kristalleri tartın. Flaş kolon kromatografisi ile saflaştırmaya hazırlanmak için sentez prosedüründen kristal oluşturmayan asitle işlenmiş karışımı ayırıcı bir huniye ekleyin.

Mezun silindir kullanarak 10 mililitre dikloromethane ölçün ve bunu ayırıcı hunideki asitle işlenmiş karışımı seyreltmek için kullanın. Sık sık havalandırmayı yaparken ayırıcı huniyi kapatın ve hafifçe sallayın. Bundan sonra, ayırıcı hunide iki ayrı katman görünmelidir.

Ek beş mililitre diklorometan kullanarak sulu tabakayı çıkarın. Bu adımı iki kez daha tamamlayın. Tüm organik fraksiyonları birleştirin ve organik fraksiyonları kurutmak için yeterli miktarda susuz sodyum sülfat ekleyin.

Kurutulmuş organik fraksiyonları yuvarlak bir alt şişeye aktarın ve bir döner evaporatör kullanarak dikloromethaneyi çıkarın. Kalan kalıntıyı beş mililitre daha diklorometan ile seyreltin. Yaklaşık 75 gram silika jel kullanarak bir sütun hazırlayın ve bunu, atık su olarak dikloromethanede% 10 metanol kullanarak numune üzerinde flaş sütunu kromatografisi yapmak için kullanın.

Toplanan kesirlerden gelen elülü bir döner evaporatör kullanarak buharlaştır. Vakum filtrasyon arıtma prosedüründe daha önce açıklandığı gibi yüksek güçlü vakum pompasını ve cam çözücü tuzağını hazırlayın ve toplanan katının en az bir saat boyunca yüksek vakum altında kurumasını bekleyin. Kristaller vakum altında yeterince kurutulduktan sonra, reaksiyon yüzde verimini bildirmek için kurutulmuş kristalleri tartın.

Kütüphanedeki diptirrinon analoglarının her birinin yapısını doğrulamak için, nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, kızılötesi spektroskopi ve yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi dahil olmak üzere çeşitli spektroskopik yöntemler kullanılmıştır. Floresan dipyrrinon analoglarının fotofiziksel karakterizasyonunda UV-Vis ve floresan spektroskopi kullanılmıştır. Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonunu kullanarak, 10 bileşiklik küçük bir kütüphane sentezleyebildik, buna intermoleküler hidrojen bağlarına giremeyen bir kontrol bileşiği de dahil.

Dipyrrinone analogları için verim kabaca% 40'tan neredeyse nicel olarak değişmektedir ve her molekülün altında listelenmiştir. Hem protonlu hem de deprotonated formlarda en yüksek kuantum verimlerine sahip bileşikler 2 formylimidazolden türetilmiştir ve pembe kutularda görüntülenir. Floresanmayan kontrol bileşiği bir siyan kutusundadır.

Standart 365 nanometre uzun dalga boyu lambası altındaki diptirrinon türevleri gözlenen floresan verir. Deprotonasyondan kaynaklanan yeniden derme çatma floresan görsel olarak gözlemlenebilir. Şişelerin renginden, maviden siyan rengine geçerler.

Dipyrrinone türevlerinin fotofiziksel ve diğer fiziksel özellikleri hakkında daha nicel veriler için izleyicileri makalenin yazılı bölümünde ikinci tabloya yönlendiriyoruz. Genel olarak, Claisen-Schmidt yoğuşma reaksiyonı, bir dizi metine bağlı bisiklik aromatik bileşime erişim sağlar. Ancak, bazı sınırlamalar vardır.

Reaksiyon, başarılı bir yoğuşma geçirmek için hem enolize edilebilir bir nükleofili hem de aro-aldehit gibi enolize edilemez bir aldehit elektrofilinin kullanılmasına bağlıdır. Bu temel gereksinimi karşılayamamaları halinde, bu reaksiyonun gerçekleştirilmesi, büyük olasılıkla halka sistemlerinin birbirine bağlanamamasına ve/veya rakip yan ürünlerin üretilmesine neden olacaktır. Diğer bir husus, hidroksit ile reaksiyonlara duyarlı fonksiyonel gruplarla uyumsuzluklar yaratabilen enolate nükleofilisini üretmek için temel koşulların kullanılmasıdır.

Bu gibi durumlarda, hidroksiti DBU, trietilamin, piperidin, Hunig'in tabanı ve sodyum karbonat ile gerçekleştirilen azotlu bazlar veya karbonat ile değiştirmek mümkündür. Sadece kullanılabilirliği ve göreceli giderleri nedeniyle potasyum hidroksit kullanmayı seçtik. Bu sınırlamalara rağmen, protokolde belirtilen yöntem, prosedürel olarak basit ve uygun maliyetli tek adımlı reaksiyon yoluyla çok sayıda sistem için aromatik halkaları bir bağlama aracı sağlayabilir.

Sentezlediğimiz dipyrrinone analogları durumunda, Claisen-Schmidt yoğuşması, bugüne kadar tarif edilen pH'a bağımlı floroforlara en erişilebilir rotalardan birini etkinleştirdi. Bununla birlikte, daha güçlü intermoleküler hidrojen yapıştırma kapasitesine ve daha düşük pKa değerlerine sahip floresan bileşikler üretmek için özetlenen prosedür kullanılarak dipyrrinone analoglarının gelecekteki tasarımları geliştirilecektir. Bu gelişmiş pH bağımlı probların daha yüksek kuantum verimine sahip olacağını tahmin ederken, daha geniş bir hücre içi olay yelpazesi için pH dalgalanmalarının görselleştirilmesini sağlar.