Isoquinolineialah sebatian organik yang mengandungi dua struktur cincin spiro, satu daripadanya ialah cincin benzena dan satu lagi ialah sebatian nitrogen hidrogen. Isoquinoline mempunyai sifat kimia yang unik dan pelbagai aplikasi. Ia memainkan peranan penting dalam sintesis ubat, sintesis produk semulajadi dan sintesis organik. Sebatian juga memainkan peranan penting dalam bidang sintesis organik. Oleh kerana struktur unik isoquinoline, ia biasanya digunakan dalam kimia organik sebagai ferus (ferus ialah sebatian organik yang memudahkan pembentukan ikatan CC). Sebatian isoquinoline boleh disintesis dengan pelbagai kaedah yang berkesan, seperti menggunakan tindak balas nukleofilik aromatik dan tindak balas pengurangan di bawah keadaan kinetik dan termodinamik.
Isoquinoline ialah sebatian organik penting dengan aplikasi luas dan nilai penyelidikan. Kaedah sintesis Gattermann-Skita adalah salah satu kaedah yang berkesan untuk menyediakan Isoquinoline. Artikel ini akan memperkenalkan langkah dan mekanismenya secara terperinci.
1. Sintesis Gattermann-Skita
Prinsip sintesis:
Dalam sintesis Gattermann-Skita, aldehid aromatik dipekatkan dengan ammonia atau amina di bawah pemangkinan garam kuprum atau tembaga untuk membentuk bes Schiff. Selepas itu, bes Schiff ini ditambah kepada substrat di bawah pemangkinan asid Lewis untuk menjana badan interpolar N-Heterocyclic. Dengan kehadiran air, jasad interpolar mendapat ricih air dan menghasilkan Isoquinoline yang dikehendaki.
Langkah-langkah khusus:
Sintesis Cycloheptenone:
Cycloheptenone boleh disintesis dengan pelbagai kaedah, kaedah yang paling biasa digunakan ialah kaedah sintesis Kettlewell dan Robinson. Langkah-langkah khusus adalah seperti berikut:
Langkah 1: Campurkan 3-fenilacetone dan natrium isopropil oksida (IBX) dan bertindak balas dalam keadaan ringan untuk mendapatkan 3-fenil-5-isopropil-siklohepten-2-satu.
Langkah 2: benzena dalam larutan tindak balas dikeluarkan untuk mendapatkan produk sasaran sikloheptil
Sintesis Gattermann-Skita adalah satu lagi kaedah tradisional untuk penyediaan isoquinoline. Kaedah ini memerlukan aldehid aromatik dan sumber ammonia (seperti ammonia atau amina) sebagai bahan permulaan, dan ia mempunyai selektiviti dan keberkesanan yang baik.
2. Kefungsian CH bermangkin Pd:
Kefungsian CH bermangkin Pd merujuk kepada tindak balas kefungsian langsung pada ikatan karbon-hidrogen molekul organik. Dalam tindak balas ini, Pd-mangkin dimasukkan ke dalam tindak balas sebagai mangkin, dan ikatan CH dalam molekul diaktifkan melalui mekanisme penambahan oksidatif, merealisasikan gabungan ikatan CH diaktifkan dan kumpulan berfungsi, dengan itu merealisasikan kumpulan berfungsi pada atom karbon. menyambung. Teknologi ini tidak memerlukan penggunaan pengaktif, boleh dijalankan secara langsung di udara, dan mempunyai selektiviti tinggi, yang merupakan teknologi reaksi hijau dan mesra alam. Teknologi pefungsian CH pemangkin Pd mempunyai prospek aplikasi yang luas, dan telah mencapai kemajuan penting dalam bidang farmaseutikal, racun perosak, sains bahan dan sintesis organik.
Kaedah sintesis kefungsian Pd-mangkin CH boleh dibahagikan kepada langkah-langkah berikut:
Langkah pertama: pilihan pemangkin Pd:
Dalam kefungsian CH bermangkin Pd, adalah sangat penting untuk memilih mangkin Pd yang sesuai. Pemangkin Pd biasa termasuk PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3, dsb. PPh3PdCl2 biasanya digunakan dalam tindak balas kefungsian, manakala Pd(OAc)2 digunakan dalam tindak balas pengoksidaan dan tindak balas radikal bebas kompleks.
Langkah kedua: pilihan bahan tindak balas:
Dalam kefungsian CH bermangkin Pd, ia juga sangat penting untuk memilih bahan tindak balas yang sesuai. Isoquinoline ialah molekul yang mengandungi cincin aromatik dan heteroatom nitrogen aromatik. Terdapat ikatan NH dan CH dalam struktur molekulnya, yang boleh diaktifkan untuk merealisasikan kefungsian ikatan CH.
Langkah ketiga: mengawal keadaan tindak balas:
Keadaan tindak balas kefungsian CH bermangkin Pd boleh dikawal dengan pilihan mangkin, suhu tindak balas dan masa tindak balas. Antaranya, suhu tindak balas merupakan faktor penting yang mempengaruhi kadar tindak balas. Biasanya, semasa sintesis Isoquinoline, suhu tindak balas dikawal antara 100-180 darjah . Masa tindak balas biasanya beberapa jam.
Langkah 4: Tambah ejen tambahan:
Dalam kefungsian CH bermangkin Pd, agen tambahan juga merupakan faktor penting. Ejen tambahan boleh menggalakkan pertukaran antara ikatan CH yang diaktifkan dan kumpulan berfungsi dalam tindak balas, dan menyedari sambungan kumpulan berfungsi. Ejen tambahan biasa termasuk sumber paladium, bes, ligan, dsb. Contohnya, Hünig's Base, K3PO4, dsb. boleh digunakan sebagai agen bantu asas untuk mengambil bahagian dalam tindak balas.
Langkah 5: Mekanisme tindak balas:
Dalam kefungsian CH bermangkin Pd, mekanisme tindak balas termasuk pengaktifan ikatan CH, lampiran kumpulan berfungsi, dan kitaran pemangkin, dll. Mangkin Pd dibubarkan dalam sistem tindak balas dan memperkenalkan mekanisme penambahan oksidatif untuk mengaktifkan ikatan CH. Selektiviti semasa tindak balas terutamanya bergantung kepada kitaran pemangkin yang dibentuk oleh gabungan mangkin Pd, agen tambahan dan bahan tindak balas. Jika keadaan tindak balas dan pemangkin yang sesuai dipilih, sintesis isoquinoline dengan kecekapan tinggi, selektiviti tinggi dan hasil tinggi boleh dicapai.
Kefungsian CH bermangkin Pd ialah kaedah yang lebih baru untuk sintesis isoquinoline, yang menggunakan pemangkin Pd baru untuk menjalankan tindak balas kefungsian CH dengan cekap. Ia mempunyai kelebihan operasi mudah, keadaan tindak balas ringan dan kecekapan tinggi. Sintesis isoquinoline dengan hasil tinggi, selektiviti tinggi, dan kecekapan tinggi boleh dicapai dengan memilih pemangkin Pd, bahan tindak balas, dan keadaan tindak balas yang sesuai. Kaedah ini boleh digunakan untuk meningkatkan aktiviti kimia beberapa tapak yang difungsikan dalam isoquinoline, dan mempunyai prospek aplikasi yang luas.
Mekanisme tindak balas konkrit adalah seperti berikut:
Di bawah tindakan mangkin, kaedah kefungsian Pd-mangkin CH boleh digunakan untuk mengaktifkan ikatan CH aromatik dan membentuk ikatan Pd-C. Melalui keadaan tindak balas tertentu, ikatan Pd-C boleh bertindak balas selanjutnya dengan nuklida seperti nitrogen dan oksigen, dan akhirnya membentuk struktur kimia baharu.
Ringkasnya, kaedah penyediaan isoquinoline sangat kaya, termasuk sintesis Pictet-Spengler, sintesis Bischler-Napieralski, sintesis Gattermann-Skita, kefungsian CH bermangkin Pd dan kaedah kimia lain. Kaedah ini mempunyai ciri tersendiri, dan kaedah yang sepadan boleh dipilih mengikut keperluan sebenar. Pada masa yang sama, dengan perkembangan teknologi kimia yang berterusan, adalah dipercayai kaedah penyediaan Isoquinoline yang lebih cekap dan mesra alam akan muncul pada masa hadapan.