Name: a direct, regioselective and atom-economical synthesis of 3-aroyl-n-hydroxy-5-nitroindoles by cycloaddition of 4-nitronitrosobenzene with alkynones
Uploaded: 2020-01-21T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Direct, Regioselective and Atom-Economical Synthesis of 3-Aroyl-N-hydroxy-5-nitroindoles by Cycloaddition of 4-Nitronitrosobenzene with Alkynones at JoVE.co

Dr. Enrica Alberti og Dr. Marta Brucka er anerkjent for innsamling og registrering av NMR Spectra. Vi takker Dr. Francesco Tibiletti og Dr. Gabriella Ieronimo for nyttige diskusjoner og eksperimentell assistanse.

1. foreløpige utarbeidelse av Jones reagens
<ol><li>Tilsett 25 g (0,25 mol) av krom trioksyd ved hjelp av en slikkepott i et 500 mL beger som inneholder en magnetisk gripende bar.</li>
	<li>Tilsett 75 mL vann og hold løsningen under magnetisk omrøring.</li>
	<li>Tilsett langsomt 25 mL konsentrert svovelsyre med forsiktig omrøring og kjøling i et isvannbad. Merk: nå er løsningen klar og er stabil og brukbar for mange oksidasjons prosedyrer; konsentrasjonen av løsningen utarbeidet av denne prosedyren er 2,5 M....

Reaksjonen for indol syntese mellom nitrosoarenes og alkynones viser en meget høy allsidighet og en sterk og bred anvendelse. I en tidligere rapport, kunne vi generalisere vår syntetiske protokoll som arbeider med forskjellige C-nitrosoaromatics og erstattet Terminal arylalkynones eller heteroarylalkyones72. Prosedyren viser en dyp substrat undersøkelse og en høy funksjonell gruppe toleranse og både elektron-uttak grupper og elektron-donor grupper var til stede både i nitrosoarene o...

Aromatiske C-nitroso forbindelser1 og alkynones2 er allsidige reaktantene som er kontinuerlig og dypt brukt og studert som starter materialer for utarbeidelse av høye verdifulle forbindelser. Nitrosoarenes spiller en stadig voksende rolle i økologisk syntese. De brukes til mange forskjellige formål (f. eks, hetero Diels-alder reaksjon3,4, Nitroso-Aldol reaksjon5,6, Nitroso-ene reaksjon7, syntese av azocompounds8,9,10). Nylig de ble selv brukt som utgangspunkt materialer til å ha råd til ulike heterosykliske forbindelser11,12,13. I de siste ti årene, ble bøyd ynones undersøkt for sin rolle som svært interessant og nyttig stillaser i oppnåelse av mange høye verdifulle derivater og heterosykliske produkter14,15,16,17,18. C-Nitrosoaromatics kan gis ved oksidasjon reaksjoner av tilsvarende og kommersielt tilgjengelige aniliner bruke ulike Oksiderende stoffer som kalium peroxymonosulfate (KHSO5· 0.5 KHSO4· 0.5 k2so4)19, na2wo4/H2o220, Mo (vi)-komplekser/H2o221,22,23, selen derivater 24. Alkynones er lett utarbeidet av oksidasjon av de tilsvarende alkynols ved hjelp av ulike oksidanter (CrO325 selv kjent som Jones ' reagens eller mild reaktantene som MnO226 og dess-Martin periodinane27). Alkynols kan oppnås ved direkte reaksjon av ethynylmagnesium bromide med kommersielt tilgjengelige arylaldehydes eller heteroarylaldehydes28.
Indol er trolig den mest studerte heterosykliske sammensatte og indol derivater har bred og ulike anvendelser i mange forskjellige forskningsfelt. Både medisinske kjemikere og materielle vitenskapsmenn produserte mange indol produkter som dekker ulike funksjoner og potensielle aktiviteter. Indol forbindelser har blitt undersøkt av mange forskningsgrupper og både naturlig forekommende produkter og syntetiske derivater som inneholder indol rammeverket viser relevante og særegne egenskaper29,30,31,32. Blant overflod av indol forbindelser, 3-aroylindoles har en relevant rolle blant molekyler som viser biologiske aktiviteter (figur 1). Ulike indol produkter tilhører ulike klasser av farmasøytiske kandidater til å bli potensielle romanen narkotika33. Syntetisk og naturlig forekommende 3-aroylindoles er kjent for å spille en rolle som antibakteriell, antimitotic, smertestillende, antivirale, anti-inflammatorisk, antinociceptic, antidiabetika og anticancer34,35. The ' 1-hydroxyindole hypotese ble utfordrende introdusert av Somei og kollegaer som en interessant og stimulerende antakelse å støtte den biologiske rollen til N-hydroxyindoles i biosyntesen og funksjonalisering av indol alkaloider36,37,38,39. Denne antakelsen ble nylig forsterket av observasjon av mange endogen N-AHA heterosykliske forbindelser som viser relevante biologiske aktiviteter og en interessant rolle for mange formål som Pro-narkotika40. I de siste årene har jakten på romanen aktive farmasøytiske ingredienser avdekket at ulike N-hydroxyindole fragmenter ble oppdaget og oppdaget i naturlige produkter og bioaktive forbindelser (figur 2): Stephacidin B41 og Coproverdine42 er kjent som antitumor alkaloider, Thiazomycins43 (A og D), Notoamide G44 og Nocathacins45,46,47 (I, III og IV) er dypt studert antibiotika, Opacaline B48 er en naturlig alkaloid fra ascidian Pseudodistoma Opacum og Birnbaumin a og B er to pigmenter fra Leucocoprinus birnbaumii49. Nye og effektive N-hydroxyindole hemmere av LDH-a (melkesyre DeHydrogenase-a) og deres evne til å redusere glukose til melkesyre konvertering inne i cellen ble utviklet50,51,52,53,54,55,56. Andre forskere gjentok at indol forbindelser, som ikke viser biologiske aktiviteter, ble nyttig Pro-narkotika etter innsetting av en N-aha gruppe57.
Et motiv av debatten var stabiliteten i N-hydroxyindoles og noen av disse forbindelsene ga lett en dehydrodimerization reaksjon som fører til dannelsen av en klasse av romanen forbindelser, senere omdøpt til kabutanes58,59,60,61, ved dannelsen av en ny c-c Bond og to nye c-O obligasjoner. På grunn av viktigheten av stabile N-hydroxyindoles studiet av ulike syntetiske tilnærminger for enkel utarbeidelse av slike forbindelser blir et grunnleggende tema. I en tidligere forskning av noen av oss, en intramolekylær syklisering av en Cadogan-sundberg-type reaksjon ble rapportert ved hjelp av nitrostyrenes og nitrostilbene som starter materialer62. I de siste ti årene har vi utviklet en roman sykloaddisjonsreaksjoner mellom Nitro-og nitrosoarenes med ulike alkynes i en Intermoleylære mote og indoler, n-AHA-og N-alkoxyindoles som viktige produkter (Figur 3).
I begynnelsen, ved hjelp av aromatiske og alifatiske alkynes63,64,65,66,67 reaksjonene ble utført i stort overskudd av alkyne (10 eller 12-fold) og noen ganger under alkylative forhold for å unngå dannelse av kabutanes. 3-erstattede indol produkter ble oppnådd regioselectively i moderat til god avkastning. Bruke elektron dårlig alkynes, som 4-ethynylpyrimidine derivater som privilegert underlag vi kunne utføre reaksjonene for denne One-Pot syntetiske protokollen ved hjelp av en 1/1 nitrosoarene/alkyne molar ratio68. Med denne protokollen, en interessant klasse av kinase hemmere som meridianins, marine alkaloider isolert fra Aplidium meridianum69, var forberedt viser en annen tilnærming til meridianins gjennom en indolization prosedyre (Figur 4)68. Meridianins var vanligvis produsert så langt med syntetiske verktøy fra preformed indol reaktantene. Til beste av vår kunnskap, bare et par metoder rapporterte den totale syntesen av meridianins eller meridianin derivater gjennom en indolization prosedyre68,70.
I en nyere utvikling på bruk av Electron fattig alkynes det var verdt å teste ansette av Terminal alkynones som underlag for indolization prosedyren og dette førte oss til å avsløre en Intermoleylære syntetisk teknikk for å ha råd til 3-aroyl-N-hydroxyindole produkter71,72. Analogt til prosessen studert for fremstilling av meridianins, ved hjelp av Terminal arylalkynone forbindelser 1/1 AR-N = O/AR-(C = O)-C ≡ CH molar forholdet ble brukt (figur 5). Arbeide med alkynones som privilegert Start materialer, den generelle indol syntese ble utført med ulike reaktantene utforske et bredt substrat undersøkelse og endre arten av substituentene både på nitrosoarenes og på aromatiske ynones. Electron-uttak av grupper på C-nitrosaromatic sammensatte førte oss til å observere en forbedring både i reaksjonstid og i produkter gir. En interessant syntetisk tilnærming som gjør lett tilgjengelig et stabilt bibliotek av disse forbindelsene kan være svært nyttig, og etter en foreløpig studie, optimaliserte vi våre syntetiske protokollen ved hjelp av denne støkiometriske reaksjonen mellom alkynones og 4-nitronitrosobenzene å ha råd til stabile 3-aroyl-N-AHA-5-nitroindoles. I utgangspunktet denne lett tilgang til N-hydroxyindoles førte oss til bevis som sykloaddisjonsreaksjoner reaksjonen mellom nitrosoarene og alkynone er en svært Atom-økonomisk prosess.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>4-Nitroaniline</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>N0119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>A0054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Phenyl-2-propyne-1-ol</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>P0220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celite 535</td>
			<td>Fluorochem</td>
			<td>44931</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>D3478</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydrogen carbonate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5761</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>746398</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfate anhydrous</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>239313</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxone</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>O0310</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>M0628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>T0260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chromium Trioxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>236470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichloromethane anhydrous</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>D3478</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane anhydrous</td>
			<td>TCI Chemicals</td>
			<td>H1197</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a direct, regioselective and atom-economical synthesis of 3-aroyl-n-hydroxy-5-nitroindoles by cycloaddition of 4-nitronitrosobenzene with alkynones

Vi introduserte en regioselektive og Atom-økonomisk prosedyre for syntese av 3-erstattede indoler ved annulation av nitrosoarenes med ethynyl ketoner. Reaksjonene ble utført oppnå indoler uten katalysator og med gode regioselectivity. Ingen spor av 2-aroylindole produkter ble oppdaget. Arbeide med 4-nitronitrosobenzene som starter materiale, det 3-aroyl-N-AHA-5-nitroindole produkter utløst fra reaksjonen blandinger og ble isolert ved filtrering uten ytterligere rensing teknikk. Forskjellig fra tilsvarende N-AHA-3-aryl indoler som spontant i løsningen, gi dehydrodimerization produkter, N-AHA-3-aroyl indoler er stabile og ingen dimerization forbindelser ble observert.

Utarbeidelse av 4-nitronitrosobenzene 2 ble oppnådd ved oksidasjon av 4-nitroaniline 1 ved reaksjon med kalium Peroxymonosulfate som rapportert i figur 6. Produktet 2 ble innhentet i 64% yield etter Omkrystallisering i MeOH (to ganger) med 3-5% forurensning av 4, 4 '-BIS-Nitro-azoxybenzene 6. Strukturen av produkt 2 ble bekreftet av 1H-NMR (figur 7). 1 den...

Watch this Scientific Journal Video about A Direct, Regioselective and Atom-Economical Synthesis of 3-Aroyl-N-hydroxy-5-nitroindoles by Cycloaddition of 4-Nitronitrosobenzene with Alkynones at JoVE.co

A Direct, Regioselective and Atom-Economical Synthesis of 3-Aroyl-N-hydroxy-5-nitroindoles by Cycloaddition of 4-Nitronitrosobenzene with Alkynones

3-Aroyl-N-AHA-5-nitroindoles ble syntetisert ved sykloaddisjonsreaksjoner av 4-nitronitrosobenzene med en bøyd Terminal alkynone i en ett-trinns termisk prosedyre. Utarbeidelse av nitrosoarene og alkynones ble tilstrekkelig rapportert og gjennom oksidasjon prosedyrer på tilsvarende anilin og på alkynol.

En direkte, Regioselektive og Atom-økonomisk syntese av 3-Aroyl-N-AHA-5-Nitroindoles av sykloaddisjonsreaksjoner av 4-Nitronitrosobenzene med Alkynones

We introduced a regioselective and atom-economical procedure for the synthesis of 3-substituted indoles by annulation of nitrosoarenes with ethynyl ...

Denne nye teknikken kan brukes til å forberede n-hydroxy 3-aroyl indole forbindelser. Disse produktene er spesielt interessante for deres bruk som antibiotika, antinociceptics, antidiabetes og kreft medisiner. Selv om n-hydroksyindoler ofte anses som ustabile og unnvikende produkter, har vi kjøpt et svært stabilt bibliotek av n-hydroksyindolderivater.Reaksjonen av cycloaddition av nitrosaminer med alkyner kan brukes til selektivt å forberede et bredt bibliotek av gratis substituerte indolprodukter. Denne metoden gir en enkel og potensielt bioaktive produkter. Vi anser denne protokollen for å være en interessant forbedring og fremskritt innen syntetisk organisk kjemi.For 1-fenyl-2-propyne-1-one syntese, først legge til 75 milliliter aceton og to gram 1-fenyl-2-propyne-1-ol i en friluft rund bunnkolbe som inneholder en magnetisk rørebar. Plasser reaksjonsblandingen på null grader Celsius med omrøring og legg til en løsning av Jones reagensdråpe klok til en vedvarende oransje farge observeres. Tilsett 2-propanol dråpe klok til overskuddet av heksavalent kromreaktant forbrukes og løsningen viser en grønn farge og filtrerer løsningen gjennom en pute av diatoméjord.Konsentrer vaskene ved roterende fordampning til en olje oppnås og oppløs oljen i 100 milliliter diklormetan. Tilsett løsningen i en separatory trakt og vask den organiske fasen to ganger med 125 milliliter av en mettet løsning av natriumbikarbonat per vask. Etter den andre vasken vasker du det organiske laget med 125 milliliter saltlake før du tørker den organiske oppløsningen over n-hydronatriumsulfat.Etter filtrering, fordampe løsningen for å gi en gul 1-fenyl-2-propyne-1-one fast og tørk fast under vakuum. For 4-nitronitrosobenzene forberedelse, først tilsett 16 gram kaliumperoksy monosulfat og 150 milliliter vann til et beger og rør løsningen ved null grader Celsius. Når kaliumperoksymonusulfatet er fullstendig oppløst, tilsett 3,6 gram 4-nitroanilin til begeret med en slikkepott og rør suspensjonen ved romtemperatur.For å sjekke reaksjonen ved tynn lagkromatografi, etter 48 timer, filtrer den grove reaksjonsblandingen på en Buchner-trakt inn i en en hals rund bunnkolbe og rekrystallisere fast stoff i 50 milliliter metanol. Bruk en varmepistol til å varme opp suspensjonen til den når kokepunktet for metanol og filtrer umiddelbart den varme suspensjonen i en Erlenmeyer kolbe. Når løsningen når romtemperatur, filtrerer du det andre utfellinget på en Buchner-trakt og tørker faststoffet i et vakuum.For en 3-benzoyl-1-hydroxy-5-nitroindol syntese, første plass en 250 milliliter to hals rund bunn kolbe under vakuum før spyling kolben med nitrogen. La kolben være inert under atmosfæren og tilsett 1,52 gram 4-nitronitrosobenzene og 1,3 gram 1-fenyl-2-propyne-1-one til kolben. Bruk en sprøyte til å tilsette 80 ml toluen og hold reaksjonsblandingen under magnetisk omrøring ved 80 grader Celsius.Etter noen minutter, sjekk fullstendig solubilisering av reaktantene. Etter 30 til 40 minutter, kontroller dannelsen av et oransje bunnspresitat. Etter fullstendig utfelling av det oransje fast, slå av varmen slik at reaksjonen når romtemperatur.Deretter filtrerer du blandingen for å samle 3-benzoyl-1-hydroksy-5-nitroindol på en Buchner trakt og tørke den oransje fast under vakuum. Her er tilberedningen av 4-nitronitrosobenzene to oppnådd ved oksidasjon av 4-nitroanilin en ved reaksjon med kaliumperoksymonosulfat vist. Produktet to kan oppnås i en 64% yield etter rekrystallisering i metanol to ganger med en 3-5% forurensning av fire 4'bis-nitroazoxybenzene-6 og strukturen av produktet kan bekreftes av proton NMR.Her utarbeidelse av 1-fenyl-2-propyne-1-en fire som gis ved oksidasjon av 1-fenyl-2-propyne-1-ol tre med Jones reagens er vist. Produktet fire kan isoleres som en gul fast i 90% yield og strukturen kan bekreftes av proton NMR. Syntesen av 3-benzoyl-1-hydroxy-5-nitroindol oppnås ved termisk reaksjon av 4-nitronitrosobenzene to og 1-fenyl-2-propyne-1-en fire i toluen ved 80 grader Celsius.Etter isolering av azoxy derivat seks i 22% avkastning som det viktigste produktet av mor brennevin etter kromatografi, strukturen av produkt seks kan bekreftes av proton NMR. Strukturen av sammensatte fem kan deretter bestemmes av proton NMR, karbon-13 NMR, og høy oppløsning massespektrometri. De to mest delikate aspektene ved denne prosedyren er rensingen av 4-nitronitrosobenzene ved rekrystallisering og syntesen av indolproduktet under en inert atmosfære.Etter denne prosedyren kan mange forskjellige indolprodukter oppnås. I samarbeid med elektronrike nitroaromatiske derivater er målforbindelsene generelt isolert av kromatografiske renseteknikker. En interessant mekanistisk studie vil bli utviklet i nær fremtid for å studere noen av redoks trinnene som ikke er tydelig forstått.Jones reagensen er veldig stabil, men det er nødvendig å håndtere alle kromreagensene med forsiktighet.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

A Direct, Regioselective and Atom-Economical Synthesis of 3-Aroyl-N-hydroxy-5-nitroindoles by Cycloaddition of 4-Nitronitrosobenzene with Alkynones

Reactions of Aromatic Compounds

SCIENTISTS IN ACTION

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Syntese og karakterisering av funksjon Metal-organisk Rammeverk

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Syntese og Peeling av Discotic Zirkonium Fosfater henter Kolloidalt Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

A Direct, Early Stage Guanidinylation Protocol for the Synthesis of Complex Aminoguanidine-containing Natural Products

En direkte, Early Stage Guanidinylation protokoll for syntese av komplekse aminoguanidin holdig Natural Products

The guanidine functional group, displayed most prominently in the amino acid arginine, one of the fundamental building blocks of life, is an important ...

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by Copper(I)-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Preparation of a Corannulene-functionalized Hexahelicene by CopperI-catalyzed Alkyne-azide Cycloaddition of Nonplanar Polyaromatic Units

Utarbeidelse av en Corannulene-funksjon Hexahelicene av kobber (I) -catalyzed alkyn-azid cykloaddisjon av plane Polyaromatiske Units

The main purpose of this video is to show 6 reaction steps of a convergent synthesis and prepare a complex molecule containing up to three nonplanar ...

Synthesis of Plant Phenol-derived Polymeric Dyes for Direct or Mordant-based Hair Dyeing

Syntese av Plant Fenol-avledet Polymer-stoffer til direkte eller Mordant basert Hår farging

Effective hair dyeing through in situ incubation of keratin hair with the products of fungal laccase-catalyzed polymerization of plant phenols has been ...

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks (COFs): A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks COFs: A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Mikrofluidbasert syntese av kovalente organiske rammer (COF): Et verktøy for kontinuerlig produksjon av COF-fibre og direkte utskrift på overflaten

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

Syntese av porøse Barium Titanate tynn Film og termisk stabilisering av Ferroelectric fase av porøsitet-indusert stamme

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

En rask syntese metode for Au og Pd Pt Aerogels Via direkte Solution-baserte reduksjon

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides

Regioselective O- glykosylering av Nucleosides via den midlertidige 2', 3-Diol beskyttelse av en Boronic Ester for syntese av smakløst Nucleosides

Disaccharide nucleosides, which consist of disaccharide and nucleobase moieties, have been known as a valuable group of natural products having ...

Synthesis and Structure Determination of &#181;-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

Syntese og proteinstrukturer av μ-Conotoxin PIIIA isomerene med forskjellige Disulfide Connectivities

Peptides with a high number of cysteines are usually influenced regarding the three-dimensional structure by their disulfide connectivity. It is thus ...