איזוקינוליןהיא תרכובת אורגנית המכילה שני מבני טבעת ספירו, שאחד מהם הוא טבעת בנזן והשני הוא תרכובת חנקן מימן. לאיזוקינולין תכונות כימיות ייחודיות ומגוון רחב של יישומים. הוא ממלא תפקיד חשוב בסינתזת תרופות, סינתזה של מוצרים טבעיים וסינתזה אורגנית. תרכובות ממלאות תפקיד חשוב גם בתחום הסינתזה האורגנית. בשל המבנה הייחודי של איזוקינולינים, הם משמשים בדרך כלל בכימיה אורגנית בתור ברזליות (ברזליות הן תרכובות אורגניות המקלות על יצירת קשרי CC). ניתן לסנתז תרכובות איזוקינולין בשיטות יעילות שונות, כגון שימוש בתגובות נוקלאופיליות ארומטיות ותגובות הפחתה בתנאים קינטיים ותרמודינמיים.
איזוקינולין היא תרכובת אורגנית חשובה בעלת ערך יישום ומחקר רחב. שיטת הסינתזה של Gattermann-Skita היא אחת השיטות היעילות להכנת איזוקינולין. מאמר זה יציג את השלבים והמנגנון שלו בפירוט.
1. סינתזה של Gattermann-Skita
עקרון הסינתזה:
בסינתזה של Gattermann-Skita, אלדהידים ארומטיים מתעבים עם אמוניה או אמינים תחת קטליזה של מלחי נחושת או נחושת ליצירת בסיסים שיף. לאחר מכן, בסיס שיף זה מתווסף למצע תחת קטליזה של חומצת לואיס כדי ליצור גוף אינטרפולרי N-Heterocyclic. בנוכחות מים, הגוף הבין-קוטבי מקבל גזירת מים ומייצר את האיסוקווינולין הרצוי.
שלבים ספציפיים:
סינתזה של Cycloheptenone:
ניתן לסנתז ציקלוהפטנון במגוון שיטות, השיטה הנפוצה ביותר היא שיטת הסינתזה של קטלוול ורובינסון. השלבים הספציפיים הם כדלקמן:
שלב 1: מערבבים 3-פניל-אצטון ונתרן איזופרופיל אוקסיד (IBX) ומגיבים בתנאים מתונים לקבלת 3-פניל-5-איזופרופיל-ציקלוהפטן-2-אחד.
שלב 2: בנזן בתמיסת התגובה מוסר כדי להשיג את מוצר היעד cycloheptyl
סינתזה של Gattermann-Skita היא שיטה מסורתית נוספת להכנת איזוקינולין. שיטה זו דורשת אלדהידים ארומטיים ומקורות אמוניה (כגון אמוניה או אמינים) כחומרי מוצא, ויש לה סלקטיביות ויעילות טובה.
2. פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd:
פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd מתייחסת לתגובת הפונקציונליזציה הישירה על קשר פחמן-מימן של מולקולות אורגניות. בתגובה זו, Pd-catalyst מוכנס לתגובה כזרז, והקשר CH במולקולה מופעל באמצעות מנגנון הוספה חמצונית, תוך מימוש השילוב של הקשר CH המופעל והקבוצה הפונקציונלית, ובכך מממש את הקבוצה הפונקציונלית על אטום הפחמן. לְחַבֵּר. טכנולוגיה זו אינה מצריכה שימוש במפעילים, ניתנת לביצוע ישירות באוויר ובעלת סלקטיביות גבוהה, שהיא טכנולוגיית תגובה ירוקה וידידותית לסביבה. לטכנולוגיית פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd יש סיכויי יישום רחבים, והיא עשתה התקדמות חשובה בתחומי התרופות, חומרי הדברה, מדעי החומרים וסינתזה אורגנית.
ניתן לחלק את שיטת הסינתזה של פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd לשלבים הבאים:
השלב הראשון: בחירת זרז Pd:
בפונקציונליזציה של CH מזורזת Pd, חשוב מאוד לבחור זרז Pd מתאים. זרזי Pd נפוצים כוללים PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3 וכו'. PPh3PdCl2 משמש בדרך כלל בתגובות פונקציונליזציה, בעוד Pd(OAc)2 משמש בתגובות חמצון ותגובות מורכבות של רדיקלים חופשיים.
השלב השני: בחירת המגיבים:
בפונקציונליזציה של CH מזורזת Pd, חשוב מאוד גם לבחור את המגיב המתאים. איזוקינולין היא מולקולה המכילה טבעת ארומטית והטרואטום חנקן ארומטי. ישנם קשרי NH ו-CH במבנה המולקולרי שלו, אותם ניתן להפעיל כדי לממש את הפונקציונליזציה של קשרי CH.
השלב השלישי: שליטה בתנאי התגובה:
ניתן לשלוט בתנאי התגובה של פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd על ידי בחירת הזרז, טמפרטורת התגובה וזמן התגובה. ביניהם, טמפרטורת התגובה היא גורם חשוב המשפיע על קצב התגובה. בדרך כלל, במהלך הסינתזה של איזוקינולין, טמפרטורת התגובה נשלטת בין 100-180 מעלות. זמן התגובה הוא בדרך כלל מספר שעות.
שלב 4: הוסף סוכן עזר:
בפונקציונליזציה של CH מזורזת Pd, סוכן עזר הוא גם גורם חשוב. סוכן העזר יכול לקדם את ההחלפה בין הקשר CH המופעל לקבוצה התפקודית בתגובה, ולממש את הקשר של הקבוצה התפקודית. חומרי עזר נפוצים כוללים מקורות פלדיום, בסיסים, ליגנדים וכו'. לדוגמה, Hünig's Base, K3PO4 וכו' יכולים לשמש כחומר עזר בסיס להשתתף בתגובה.
שלב 5: מנגנון התגובה:
בפונקציונליזציה של CH מזורזת Pd, מנגנון התגובה כולל הפעלה של קשר CH, הצמדת קבוצה פונקציונלית ומחזור קטליטי וכו'. זרז Pd מומס במערכת התגובה ומכניס מנגנון הוספה חמצוני להפעלת הקשר CH. הסלקטיביות במהלך התגובה תלויה בעיקר במחזור הקטליטי הנוצר בשילוב של זרז Pd, חומר עזר ומגיבים. אם נבחרים תנאי תגובה וזרזים מתאימים, ניתן להגיע לסינתזה של איזוקינולין עם יעילות גבוהה, סלקטיביות גבוהה ותשואה גבוהה.
פונקציונליזציה של CH מזורזת Pd היא שיטה חדשה יותר לסינתזה של איזוקינולין, המשתמשת בזרז Pd חדש כדי לבצע ביעילות תגובות פונקציונליזציה של CH. יש לו את היתרונות של פעולה פשוטה, תנאי תגובה מתונים ויעילות גבוהה. ניתן להשיג סינתזה של איזוקינולין עם תשואה גבוהה, סלקטיביות גבוהה ויעילות גבוהה על ידי בחירת זרזי Pd, מגיבים ותנאי תגובה מתאימים. ניתן להשתמש בשיטה זו כדי לשפר את הפעילות הכימית של כמה אתרים מתפקדים באיזוקווינולין, ויש לה סיכויי יישום רחבים.
מנגנון התגובה הקונקרטי הוא כדלקמן:
תחת פעולתו של זרז, ניתן להשתמש בשיטת הפונקציונליזציה של CH מזורזת Pd כדי להפעיל את הקשר CH ארומטי וליצור קשר Pd-C. באמצעות תנאי תגובה ספציפיים, הקשר Pd-C יכול להגיב עוד יותר עם נוקלידים כמו חנקן וחמצן, ולבסוף ליצור מבנה כימי חדש.
בקיצור, שיטות ההכנה של isoquinoline עשירות מאוד, כולל סינתזת Pictet-Spengler, Synthesis Bischler-Napieralski, Gattermann-Skita סינתזה, Pd-catalyzed CH functionalization ושיטות כימיות נוספות. לשיטות אלו מאפיינים משלהן, וניתן לבחור את השיטה המתאימה בהתאם לצרכים בפועל. יחד עם זאת, עם התפתחות מתמשכת של הטכנולוגיה הכימית, מאמינים כי בעתיד יופיעו שיטות הכנה יעילות יותר וידידותיות יותר לסביבה של Isoquinoline.