क्लैसेन-श्मिट संघनन दृष्टिकोण का उपयोग करके पीएच डिपेंडेजोल, इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस का संश्लेषण
Summary
क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया मेथिन-ब्रिजित वैंक्यूगेट साइकिल चक्रीय सुगंधित यौगिकों की पीढ़ी के लिए एक महत्वपूर्ण कार्यप्रणाली है। एल्डोल प्रतिक्रिया के आधार-मध्यस्थता संस्करण का उपयोग करने के माध्यम से, फ्लोरोसेंट और/या जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं की एक श्रृंखला को आम तौर पर सस्ती और परिचालन रूप से सरल सिंथेटिक दृष्टिकोण के माध्यम से पहुंचा जा सकता है ।
Abstract
मेथिन-ब्रिजित वैंजिग्टेड साइकिल से जुड़े सुगंधित यौगिक जैविक रूप से प्रासंगिक अणुओं जैसे पोर्फिरिन, डाइपिरिन और फार्मास्यूटिकल्स की एक श्रृंखला के आम घटक हैं। इसके अतिरिक्त, इन प्रणालियों के प्रतिबंधित रोटेशन के परिणामस्वरूप अक्सर अत्यधिक मामूली फ्लोरोसेंट सिस्टम होते हैं जैसा कि 3H, 5H-dipyrrolo [1,2-c:2′, 1′-f]pyrimidin-3-ones में मनाया जाता है, एक्सनथोग्लो, पाइरोलोइंडोलिज़ीन एनालॉग, बॉडीपी एनालॉग, और ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) के फेनोलिक और इमिडाजोलिनोन रिंग सिस्टम। यह पांडुलिपि फ्लोरोसेंट पीएच निर्भर पायराजोल/इमिडाजोल/आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन एनालॉग की एक श्रृंखला उत्पन्न करने के लिए क्लेसेन-श्मिट संघनन का प्रदर्शन करने की एक सस्ती और परिचालन रूप से सरल विधि का वर्णन करती है। जबकि पद्धति डिपिर्रिनोन एनालॉग के संश्लेषण को दर्शाती है, इसका अनुवाद वैंजुगाए साइकिल से सुगंधित यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। इस विधि में उपयोग की जाने वाली क्लेसेन-श्मिट संघनन प्रतिक्रिया न्यूक्लियोफिले और इलेक्ट्रोफिले के दायरे में सीमित है जो बुनियादी परिस्थितियों (न्यूक्लियोफिले घटक) और गैर-एनोलिनेबल एल्डिहाइड (इलेक्ट्रोफिले घटक) के तहत एनोलिजेबल हैं। इसके अतिरिक्त, न्यूक्लियोफिलिक और इलेक्ट्रोफिलिक रिएक्टिव दोनों में कार्यात्मक समूह होने चाहिए जो अनजाने में हाइड्रोक्साइड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेंगे। इन सीमाओं के बावजूद, यह पद्धति पूरी तरह से उपन्यास प्रणालियों तक पहुंच प्रदान करती है जिन्हें जैविक या आणविक जांच के रूप में नियोजित किया जा सकता है।
Introduction
कई संयुग्मित साइकिल प्रणालियां, जिनमें दो सुगंधित छल्ले एक मोनोमेथीन पुल से जुड़े होते हैं, बांड रोटेशन के माध्यम से आइसोमेराइजेशन से गुजरते हैं, जब एक फोटॉन(चित्रा 1A)1,2,3,4,5से उत्साहित होते हैं। उत्तेजित आइसोमर आम तौर पर गैर-रेडिएटिव क्षय प्रक्रियाओं के माध्यम से जमीनी राज्य में आरामकरेगा 6। यदि बांड रोटेशन के लिए ऊर्जा बाधा काफी हद तक बढ़ जाती है, तो फोटोयुक्तीकरण को प्रतिबंधित या रोकना संभव है। इसके बजाय, फोटोनिक उत्तेजन के परिणामस्वरूप एक उत्साहित एकल स्थिति होती है जो अक्सर गैर-रेडिएटिवक्षय (चित्रा 1B)के बजाय फ्लोरेसेंस के माध्यम से आराम करती है। फोटोइसोमराइजेशन को रोकना सबसे अधिक यांत्रिक रूप से सहसंयोजक संबंधों द्वारा दो सुगंधित रिंग सिस्टम को तार के माध्यम से बांड रोटेशन को प्रतिबंधित करके पूरा किया जाता है, जिससे अणु को एक विशेष आइसोमेट्रिक राज्य में लॉक किया जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग कई अलग-अलग फ्लोरोसेंट ट्राइसाइक्लिनिक डिपिरिनोन और डिपिएरोलेथेन एनालॉग बनाने के लिए किया गया है जैसे: 3H, 5H-dipyrrolo [1,2-c:2′, 1′-f]pyrimidin-3-ones(1),xanthoglows(2)6,7,pyrroloindolizinedione एनालॉग(3)8,और BODIPY अनुरूप9 (4, चित्रा 2)जिसके तहत पाइरोलिडीन और/या पायरोल रिंग सिस्टम मेथिलीन, कार्बोनिल के साथ सीमित हैं, या बोरोन डिफ्लोरो लिंकर्स। आमतौर पर, 1–4 एफ > 0.7 सुझाव Φएफ के अधिकारी फ्लोरोफोर इकाइयों के रूप में बहुत कुशल हैं।
रिंग सिस्टम को सहसंयोजक रूप से जोड़ने के अलावा अन्य साधनों के माध्यम से फोटोयुक्तीकरण को प्रतिबंधित करना भी संभव है। उदाहरण के लिए, ग्रीन फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जीएफपी) के फेनोलिक और इमिडाजोलिनोन रिंग्स(चित्रा 2)प्रोटीन वातावरण द्वारा रोटेशन तक सीमित हैं; प्रतिबंधात्मक सेटिंग फ्री सॉल्यूशन10में एक ही क्रोमोफोर यूनिट की तुलना में परिमाण के तीन आदेशों से क्वांटम यील्ड बढ़ जाती है . ऐसा माना जाता है कि जीएफपी का प्रोटीन पाड़11को स्टेरिक और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रभाव के माध्यम से एक घूर्णन बाधा प्रदान करता है । हाल ही में, हमारे समूह ने नेवादा विश्वविद्यालय में ओडोह समूह के सहयोग से, रेनो ने एक और फ्लोरोफोर प्रणाली की खोज की जो डिपिर्रिनोन-आधारित xanthoglow सिस्टम(चित्रा 2)12में संरचनात्मक समानता वहन करती है। हालांकि, ये डिपिर्रिनोन एनालॉग उस इंट्रामोल्यूलर हाइड्रोजन बांड में xanthoglow प्रणाली से भिन्न होते हैं, न कि सहसंयोजक बांड के बजाय, फोटोयुक्तीकरण को रोकते हैं और परिणामस्वरूप फ्लोरोसेंट साइकिल सिकोइकलिक प्रणाली होती है। इसके अलावा, पायराजोल, इमिडाजोल, और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन एनालॉग प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड राज्यों में हाइड्रोजन बॉन्ड कर सकते हैं; प्रणाली की इलेक्ट्रॉनिक प्रकृति में बदलाव के कारण होने वाली गति और उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य दोनों के लाल-स्थानांतरण में विकृति परिणाम होता है। जबकि हाइड्रोजन संबंध को क्वांटम पैदावार में वृद्धि करने की सूचना दी गई है, हालांकि प्रतिबंधित रोटेशन13,14,15,16,हम किसी अन्य फ्लोरोफोर प्रणाली से अनजान हैं जिसमें प्रतिबंधित आइसोमोराइजेशन अणु के प्रोटोनेटेड और डिप्रोटोनेटेड दोनों राज्यों में फ्लोरेसेंस की एक विधा के रूप में कार्य करता है । इसलिए, ये पीएच निर्भर डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस उस संबंध में अद्वितीय हैं।
इस वीडियो में, हम फ्लोरोसेंट डिपिर्रिनोन एनालॉग श्रृंखला के संश्लेषण और रासायनिक लक्षण वर्णन पर ध्यान केंद्रित करते हैं। विशेष रूप से, क्लेसेन-श्मिट संघनन पद्धति पर जोर दिया गया है जिसका उपयोग फ्लोरोसेंट एनालॉग की पूरी श्रृंखला के निर्माण के लिए किया गया था। यह प्रतिक्रिया एक आधार-मध्यस्थता वाले विनायलॉग आयन की पीढ़ी पर निर्भर करती है जो एक एल्डिहाइड समूह पर हमला करती है, एक शराब का उत्पादन करने के लिए जो बाद में उन्मूलन से गुजरती है। डाइपिर्रिनोन एनालॉग श्रृंखला के लिए, एक पायरोलिनोन/आइसोइंडोलोन को एक पायराजोल या इमिडाजोल रिंग(चित्र 3)से जुड़े एल्डिहाइड समूह पर हमले की सुविधा प्रदान करने के लिए एक एनोलेट में परिवर्तित किया जाता है; उन्मूलन के बाद एक पूरी तरह से संयुग्मित साइकिलवाला प्रणाली, एक मेथिन-पुल से जुड़ी, का गठन किया है। यह उल्लेखनीय है कि डिपिर्रिनोन एनालॉग की पूरी श्रृंखला का निर्माण आसानी से उपलब्ध वाणिज्यिक सामग्रियों से किया जा सकता है और आमतौर पर मध्यम से उच्च पैदावार (पैदावार लगभग 50-95% से लेकर) में एक ही एक बर्तन प्रतिक्रिया अनुक्रम में उत्पादित किया जा सकता है। चूंकि अधिकांश डिपिर्रिनोन एनालॉग प्रकृति में अत्यधिक क्रिस्टलीय होते हैं, इसलिए विश्लेषणात्मक रूप से शुद्ध नमूनों का उत्पादन करने के लिए मानक वर्कअप स्थितियों के बाहर बहुत कम शुद्धि की आवश्यकता होती है। नतीजतन, इस फ्लोरोफोर सिस्टम को आसानी से उपलब्ध वाणिज्यिक सामग्रियों से उपयोग करने के लिए केवल कुछ चरणों की आवश्यकता होती है और इसे अपेक्षाकृत कम समय सीमा में विश्लेषणात्मक या जैविक अध्ययन के लिए संश्लेषित, शुद्ध और तैयार किया जा सकता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
क्लेसेन-श्मिट संघनन दृष्टिकोण अपेक्षाकृत परिचालन सरलीकृत प्रोटोकॉल के माध्यम से पायराजोल, इमिडाजोल और आइसोइंडोलोन डिपिर्रिनोन फ्लोरोफोरस पैदा करने का एक काफी मजबूत साधन प्रदान करता है। जबकि फ्लो?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Z.R.W. और N.B. NIH (2P20 GM103440-14A1) उनके उदार धन के साथ ही Jungjae Koh और नेवादा विश्वविद्यालय, लास वेगास 1एच और 13सी एनएमआर प्राप्त करने में उनकी सहायता के लिए धन्यवाद । इसके अतिरिक्त, हम इस पांडुलिपि के सिनेमेटोग्राफी भागों के भीतर फिल्मांकन और एनीमेशन प्रक्रियाओं में उनकी मदद के लिए एनएससी विजुअल मीडिया छात्रों, अर्नोल्ड प्लेसेसिया-फ्लोर्स, ऑब्रे जैकब्स और एलिस्टेयर कूपर को धन्यवाद देना चाहते हैं।
Materials
| 3-ethyl-4-methyl-3-pyrrolin-2-one | Combi-Blocks | [766-36-9] | Yellow solid reagent |
| isoindolin-1-one | ArkPharm | [480-91-1] | Off-white solid reagent |
| 5-bromoisoindolin-1-one | Combi-Blocks | [552330-86-6] | Pink solid reagent |
| 2-formylimidazole | Combi-Blocks | [10111-08-7 ] | Off-white solid reagent |
| Imidazole-4-carbaldehyde | ArkPharm | [3034-50-2] | Solid reagent |
| 1-H-pyrazole-4-carbaldehyde | Oakwood Chemicals | [35344-95-7] | Solid reagent |
| 1-H-pyrazole-5-carbaldehyde | Matrix Scientific | [3920-50-1] | Solid reagent |
| Solid KOH Pellets | BeanTown Chemicals | [1310-58-3] | White solid pellets |
| Siliflash Silica Gel | Scilicycle | R12030B | Fine white powder |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) (x10) | Growcells | MRGF-6235 | Colorless translucent liquid |
| Beckman Coulter DU-800 UV/Vis Spectrophotometer and Software | Beckman Coulter | N/A | Spectroscopy Instrument and Software |
| Fluoromax-4 Spectrofluorometer | Horiba Scientific | N/A | Spectroscopy Instrument |
| FluorEssence Fluoremetry Software V3.5 | Horiba Scientific | N/A | Spectroscopy Software |
| Finnpipette II Micropipette (sizes: 100-1,000, 20-200, and 0.5-10 µL) | Fischerbrand | N/A | Equipment |
| Wilmad-LabGlass Rotary Evaporator (Model: WG-EV311-V-PLUS) | SP Scienceware | N/A | Equipment |
| DuoSeal Vacuum Pump (Model Number: 1405) | Welch | N/A | Equipment |
| GraphPad Prism 4 | GraphPad | N/A | Data Analysis Software |
| SympHony pH Meter (Model: Sb70P) | VWR | N/A | Equipment |
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