克莱森-施密特凝结反应是一种古老的反应,最早由克莱森和施密特于1881年同时报道。它涉及在基座辅助下将以蓝色显示的酮或醛加入芳香醛中,以红色显示。最初,加入该归国物会导致酒精的形成,如括号所示。
然而,随后的脱水最终产生一种衰减。由于芳烃不含α氢,因此不能形成一种单体。因此,通常弱碱基,如氢氧化物,可用于生成该网。
多年来,克莱森-施密特凝结剂被用来产生许多化合物。然而,它已被广泛用于加入黄锥和黄烷酮的芳香环系统,这些系统以红色和蓝色显示。蓝色部分表示来自外壳和红色是芳香部分。
根据替代模式,小木屋和黄酮是一系列生物活性分子的基本核心,这些分子具有一系列活性,如抗菌、抗真菌、抗炎和抗肿瘤。从克莱森-施密特凝结反应产生的另一类广泛的分子是甲氨酸桥接化合物,我们在这项研究中举了一个例子。我们的实验室对色素胆汁的荧光成分感兴趣,胆汁素是天然产生的下限降解产物。
胆红素及其许多成分的合成围绕克莱森-施密特型凝结,可以在蓝色肠剂和红色芳香醛成分显示的结构中可视化。通常,胆汁素的直接成分,如二苯酮,是非荧光的。然而,如果一个人用甲基或碳基组将两个氮群连接起来,产生的分子就会变得高度荧光,例如在xanthoglows的情况下。
通常,二苯酮吸收紫外线或蓝光,从而产生 Z 到 E 等位素化过程。与未桥接的二苯酮一样,桥接二苯酮中的 N 也吸收紫外线或蓝光,但不同的是,它们通过荧光在兴奋状态下放松。我们最近发现了一系列二苯酮衍生物,它们实际上荧光,没有连接两个氮群的共价桥。
相反,氢键似乎阻碍了Z到E等位化进程,导致荧光模式。此外,还意外地发现,这些分子可以在基本介质中脱质,导致脱质状态下的吸收辐射光谱出现红移。因此,这些分子可能具有作为比例pH探针的价值。
使用荧光二苯酮衍生物,在传统的克莱森-施密特凝结反应中产生轻微的适应。该协议偏离了传统的克莱森-施密特凝结反应,因为从皮罗林酮或异丙酮中提取的恶毒的浓缩物是核嗜血源。恶毒的文书增加了皮拉佐尔或硫化物,以产生一个小图书馆的二苯酚类比。
用于创建此库的程序在视频中进行了说明。然而,类似的步骤可以用来执行传统的克莱森-施密特反应。虽然克莱森-施密特反应已经而且仍然是一种广泛使用的合成反应,但这是该方法的第一个视频计数,我们对此有所了解。
要准备通过阿尔多尔冷凝合成荧光二甲苯酮模拟物,权衡所选核嗜血杆菌和电嗜电物的等价物。然后将其添加到包含磁性搅拌棒的 25 毫升圆形底部烧瓶中。使用分级气缸测量五毫升乙醇。
然后将乙醇添加到圆形底部烧瓶中。使用分级气缸测量先前准备的 10 摩尔氢氧化钾的 2.4 毫升。然后将氢氧化钾添加到烧瓶中。
要将烧瓶设置为反流,请将足够的真空润滑脂涂抹在反应凝结器的地面玻璃接头上,以防止抓住地面玻璃接头。将冷凝器连接到冷水供应,然后将冷凝器的润滑接头连接到圆形底部烧瓶上。然后将烧瓶放在油浴或铝制加热块上,通过热耦合器和热板搅拌器保持恒温。
加热以反流温度,同时允许反应搅拌。反应混合物应在一、三、六、十二和二十四小时内通过薄层色谱仪进行监测,以测量反应速率,并检查起始材料是否完全消耗。让烧瓶冷却到室温,然后使用旋转蒸发器蒸发乙醇溶剂。
将烧瓶放在冰浴中,让烧瓶在五分钟内与冰浴温度平衡。通过在单个部分中加入1.7毫升醋酸,中和烧瓶中剩余的氢氧化钾。如果晶体形成后中和,然后按照真空过滤净化程序。
如果没有观察到晶体形成,则遵循闪光柱色谱净化程序。将一张圆形滤纸放在漏斗顶部,用除离子水轻轻弄湿纸张,将其粘附在漏斗上。为了准备晶体的真空过滤,使用安装的橡胶适配器将赫希或布赫纳漏斗放入侧臂烧瓶中。
为了避免过滤纸堵塞,可能会阻碍过滤,我们使用了比类似比例过滤过程更大的赫希或布赫纳漏斗。将圆底烧瓶中的内容倒入滤纸上,让混合物过滤。在过滤过程中使用10毫升冰冷的除离子水冲洗晶体。
过滤后,将晶体转移到25毫升圆的底部烧瓶中。将轻薄的真空润滑脂涂抹在高功率真空线玻璃适配器上,然后将适配器连接到圆形底部烧瓶。用凯克夹子固定玻璃接头。
要准备高功率真空来干燥任何剩余溶剂的晶体,请用干冰和调子的混合物充分冷却玻璃真空陷阱。将大功率真空管连接到连接到圆形底部烧瓶的玻璃适配器。打开大功率真空泵,让晶体干燥至少一小时。
一旦晶体在真空下充分干燥,关闭真空泵并释放真空密封,以去除圆形底部烧瓶。称一下干晶体,报告反应百分比。要通过闪光柱色谱法为净化做好准备,请将未形成合成过程晶体的酸处理混合物添加到分离漏斗中。
使用分级气缸测量 10 毫升二氯甲烷,并用它来稀释分离漏斗中的酸处理混合物。关闭并轻轻摇动分离漏斗,同时确保经常通风。在此之后,在分离漏斗中应可见两个独立的层。
使用额外的五毫升二氯甲烷提取水层。再完成此步骤两次。将所有有机成分混合,加入足够的硫酸钠,以干燥有机成分。
将干燥的有机馏分转移到圆形底部烧瓶中,然后使用旋转蒸发器去除二氯甲烷。再稀释剩余的二氯甲烷五毫升。使用大约 75 克硅凝胶准备一个列,并用它来对样品进行闪光柱色谱,使用二氯甲烷中的 10% 甲醇作为弹性物。
使用旋转蒸发器从收集的分数中蒸发。按照真空过滤净化程序的先前描述,准备大功率真空泵和玻璃溶剂陷阱,使收集的固体在高真空下干燥至少一小时。一旦晶体在真空下充分干燥,称重干燥的晶体以报告反应百分比。
为了确认库中每个二苯酮模拟器的结构,组合使用了多种光谱方法,包括核磁共振光谱、红外光谱和高分辨率质谱法。紫外线-维斯和荧光光谱学用于荧光二苯酮模拟的光物理特征。利用克莱森-施密特凝结反应,我们能够合成一个包含10种化合物的小库,包括一种不能参与分子间氢键的控制化合物。
二苯酮模拟的产量从大约40%到几乎定量不等,并列在每个分子下面。量子产量最高的化合物,无论是质子形式还是去质形式,都来自2-原体,并显示在粉红色的盒子中。控制化合物,不荧光,是在一个青色盒。
标准 365 纳米长波长灯下的二苯酮衍生物为观测到的荧光提供了光。人们可以直观地观察脱质产生的红移荧光。通过小瓶的颜色,它们从蓝色过渡到青色。
有关二苯酮衍生物的光物理和其他物理特性的更多定量数据,我们引导观众在手稿的书面部分显示两个。总的来说,克莱森-施密特凝结反应提供了一系列与甲辛相关的双环芳香化合物。但是,存在一些限制。
反应取决于使用可溶性核嗜血杆菌和不可溶性醛电嗜血杆菌,如芳烃,以进行成功的凝结。如果不能满足这一基本要求,尝试执行此反应可能导致无法将环系统和/或竞争侧产品的生成连接在一起。另一个考虑是,基本条件用于产生封闭的核嗜好者,这种核嗜好可能与容易与氢氧化物反应的功能组产生不兼容性。
在这种情况下,可以用DBU、三聚氰胺、烟斗素、胡尼格碱和碳酸钠代替氮基或碳酸氢化合物。我们只是选择使用氢氧化钾,因为它的可用性和相对费用。尽管有这些限制,但协议中概述的方法可以通过程序简单且具有成本效益的单步反应,为许多系统提供芳香环耦合的手段。
在我们合成的二苯酮模拟中,克莱森-施密特凝结已使迄今为止描述的pH依赖氟化物的最容易获得的途径之一。然而,未来的二苯酮模拟物设计将采用概述的程序,以产生荧光化合物,具有更强的分子间氢粘合能力和更低的pKa值。预期这些增强的 pH 依赖型探针将具有更高的量子产量,同时能够可视化 pH 波动,从而实现更广泛的细胞内事件。