Name: cercosporin-photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-annulations of azoalkenes under mild conditions
Uploaded: 2020-07-17T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions at JoVE.com

Vi takker for National Key R & D Program of China (2018YFA0901700), Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grants No. BK20160167), Thousand Talents Plan (Young Professionals), Fundamental Research Funds for the Central Universities (JUSRP51712B), National First-class Discipline Program of Light Industry Technology and Engineering (LITE2018-14) og Postdoctoral Foundation i Jiangsu-provinsen (2018K153C) for finansieringsstøtte.

MERK: α-Halo-N-acyl-hydrazones ble utarbeidet i henhold til en publisert prosedyre60. Alle løsemidler og andre kjemiske reagenser ble hentet fra kommersielle kilder uten ytterligere rensing. Vi beskrev først syntesen av α-Halo-N-acyl-hydrazones og biosyntesen til cercosporin som en metallfri fotokatalysator. Deretter illustrerte vi protokollene til cercosporin-fotokatalyserte reaksjoner for syntese av 1,2,3-tiadizoler og 1,4,5,6-tetrapyhydroridazines.
<p...

Nitrogenholdige heterosykluser er viktige motiver for mange nye legemidler og ble tradisjonelt syntetisert gjennom termiske cycloaddition reaksjoner. På grunn av stor interesse er en ny fotokatalytisk metode for syntese av disse forbindelsene svært ønsket. For å dra nytte av de utmerkede fotosensibiliseringsegenskapene til cercosporin, brukte vi cercosporin som en metallfri fotokatalysator i to kategorier av annulleringsreaksjoner for å syntetisere nitrogenholdige heterosykluser.
Først r...

Nitrogenholdige heterosykluser har trukket mye oppmerksomhet siden de ikke bare er viktige skjeletter for et bredt spekter av naturlige produkter med bioaktiviteter, men også de syntetiske forløperne for agrokjemikalier og legemiddelmolekyler1,2. Blant de ulike N-heterocycles, 1,2,3-tiadizoler3,,4 og 1,4,5,6-tetrahydropyridazines5,6 er de viktigste molekylene, som benyttes som allsidige mellomprodukter i syntetisk kjemi (Figur 1). N Siden modifisering av deres funksjonelle grupper alltid induserer særegne farmakologiske aktiviteter, har omfattende innsats vært viet til å utvikle effektive strategier for syntese av nitrogenholdige heterosykluser, og de ble for det meste syntetisert gjennom termiske cycloaddition reaksjoner7,8,9,10. I dag, for å møte kravene til bærekraftig utvikling og grønn kjemi, fotokaslyse har utøvet stor betydning ogfordeler 11,12,13,14, som inkluderer effektivitet15,16,17,18,19 og unngåelse av stoichiometriske reagenser for aktivering20,21. De kraftige og allsidige mellomprodukter med fire enheter, azoalkenes (1,2-diaza-1,3-dienes)22,23,24,25,26,27,28,29, har vært ansatt som forløpere i metallbaserte Ru(bpy)3Cl2-fotokatalyserte reaksjoner med høy effektivitet for annulering av halogeno hydrazin og ketokarbonyl30. Videre ble det også brukt i det metallfrie Eosin Y fotokatalyserte systemet, men ga det ønskede produktet i bare 7% avkastning. Siden metallfrie fotokatalysatorer viser stor fordel over overgang metallbaserte fotokatalyster, med hensyn til miljøfaktoren samt billigere priser18,19,er det svært viktig å utvikle nye metallfrie fotokatalytiske systemer for syntese av N-heterocycles.
Cercosporin31,32,33,34,35, hypocrellin36,37,38,39,40, elsinochrome41 og fekalrom42,43 ( Figur2) tilhører perylenequinonoid pigmenter (PQPs) i naturen og produseres av endodotiske sopp, som har blitt mye undersøkt om deres fotofysiske og fotobiologiske egenskaper, og brukt i fotodynamisk terapi og fotofysisk diagnose, på grunn av deres sterke absorpsjon i UV-vis-regionen og unike egenskaper av fotosensibilisering36,44,45,46,47. Ved bestråling kan disse PQPs bli bedt om å begeistre tilstand og deretter generere aktive arter gjennom energioverføring (EnT) og elektronoverføring (ET)35,38,44,48,49,50,51,52,53,54. Dermed så vi for oss at disse naturlige PQPs kan benyttes som "metallfrie" fotokatalyster for å drive organiske reaksjoner, som sjelden har blitt undersøkt55,56,57,58,59.
Her rapporterer vi protokollen for biosyntesen av cercosporin fra flytende gjæring og deretter bruke den som en metallfri fotokatalysator for [4+1] annulasjonsreaksjonen av azoalkenes og KSCN, samt [4+2] cyklodimerisering av azoalkenes, som leverer henholdsvis 1,2,3-tiadizoler og 1,4,5,6- tetrahydropyridazines med høy effektivitet under milde forhold (figur 3).

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>2,4&#39;-Dibromoacetophenone</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>D0500850050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2&#39;-bromo-4-chloroacetophenone</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>A0500400050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Bromo-4&#39;-fluoroacetophenone</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>A050037-5g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Bromoacetophenone</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>A0500870050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Bromobenzhydrazide</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>B0103390010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Chlorobenzhydrazide</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>D0511130050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Fluorobenzhydrazide</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>B010461-5g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5 W blue LED</td>
			<td>PHILIPS</td>
			<td>29237328756</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzoyl hydrazine</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>D0500610250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CH2Cl2</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>80047360</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CH3CN</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>S3485101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CH3OH</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>100141190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cs2CO3</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>E060058-25g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl acetate</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>40065986</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>freeze dryer</td>
			<td>LABCONCO</td>
			<td>7934074</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HPLC</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>1260 Infinity II</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KSCN</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>E0104021000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2SO4</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>51024461</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>organic microfiltration membrane</td>
			<td>SINOPHARM</td>
			<td>92412511</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S-7 medium</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Gluose 1g; Fructose 3g; Sucrose 6g; Sodium acetate 1g; Soytone 1g; Phenylalanine 5mg; Sodium benzoate 100mg; 1M KH2P04 buffer ph6.8; Biotin 1mg; Ca(NO3)2 6.5mg; Pyridoxal 1mg; Calcium pantothenate 1mg; Thiamine 1mg; MnCl2 5mg; FeCl3 2mg; Cu(NO3)2 1mg; MgSO4 3.6mg; ZnSO4 2.5mg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Schlenk tub</td>
			<td>Synthware</td>
			<td>F891910</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sephadex LH-20 column</td>
			<td>GE</td>
			<td>17009001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>shaker</td>
			<td>Lab Tools</td>
			<td>BSH00847</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>silica gel</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>E011242-1kg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tBuOK</td>
			<td>ENERGY</td>
			<td>E0610551000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vacuum bump</td>
			<td>Greatwall</td>
			<td>SHB-III</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vacuum evaporator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cercosporin-photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-annulations of azoalkenes under mild conditions

Interessen for nitrogenholdige heterosykluser har ekspandert raskt i det syntetiske samfunnet siden de er viktige motiver for nye stoffer. Tradisjonelt ble de syntetisert gjennom termiske cycloaddition reaksjoner, mens i dag er fotokaslyse foretrukket på grunn av de milde og effektive forholdene. Med dette fokuset er en ny fotokatalytisk metode for syntese av nitrogenholdige heterosykluser svært ønsket. Her rapporterer vi en protokoll for biosyntesen til cercosporin, som kan fungere som en metallfri fotokatalysator. Vi illustrerer deretter cercosporin-fotokatalyserte protokoller for syntese av nitrogenholdige heterosykluser 1,2,3-tiadiazoles gjennom annullering av azoalkenes med KSCN, og syntese av henholdsvis 1,4,5,6-tetrahydropyridaziner [4+2] gjennom cyklodimerisering av azoalkener under milde forhold. Som et resultat er det en ny bro mellom mikrobiell gjæringsmetode og organisk syntese på en mild, kostnadseffektiv, miljøvennlig og bærekraftig måte.

Syntese av α-Halo-N-acyl-hydrazones: De syntetiseres i henhold til protokoll 1.
Syntese av cercosporin: Det ble syntetisert og renset i henhold til protokoll 2. 1.1 H NMR (400 MHz, CDCl3): δ ppm 14,82 (s, 2H, ArH), 7.06 (s, 2H, ArH), 5.57 (s, 2H, CH2), 4.20 (s, 6H, 2OCH 3 ), 3.62-3.57 (m, m, 6H, 2OCH 3 ), 3.62-3.57 (m, m, 6H, 2OCH 3 ), 3.62-3....

Watch this Scientific Journal Video about Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions at JoVE.com

Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- and [4+2]-Annulations of Azoalkenes Under Mild Conditions

Nye ruter for syntese av nitrogenholdige heterosykluser som utnytter cercosporin som en metallfri fotokatalysator ble utviklet.

Cercosporin-Photocatalyzed [4+1]- og [4+2]-Annulations av Azoalkenes under milde forhold

The interest on nitrogen-containing heterocycles has expanded rapidly in the synthetic community since they are important motifs for new drugs. ...

Denne protokollen kan brukes til biosyntese av cercosporiner gjennom mikrobiell gjæring, som igjen kan brukes til å syntetisere nitrogenholdige heterocycles i de grønne og milde forholdene. En fordel med denne teknikken er at den kan brukes som en bro mellom mikrobielle gjæringsmetoder og de organiske syntetiserte prosessene. Nitrogenholdige heterocycles er ikke bare viktig skjelett for mange naturlige produkter med bioaktiviteter, men de er syntetiske forløpere for mange agrokjemikalier og narkotika.Å demonstrere prosedyren med Philippe Icyishaka vil være Yan Zhang, en tekniker fra laboratoriet mitt. For alfa-Halo-N-acyl-hydrazon forberedelse, veie ut 10 millimolar keton og 10 millimolar benzoyl hydrazin i en kolbe. Tilsett 20 milliliter metanol i kolben, og utstyr kolben med en rørestang og en gummipropp.Injiser sakte 250 mikroliter saltsyre i blandingen, og inkuber kolben i luft ved romtemperatur. Etter en time, samle utfelling etter reaksjon ved filtrering, og vask produktet med aceton. Tørk deretter bunnsugeret ved vakuum, og identifiser produktet med NMR.For å forberede cercosporin, lad en tre-liters ristekolbe med en liter S-7 medium, og inokuler den cercosporinproduserende belastningen inn i ristekolben. Kultur blandingen under lysforhold ved 135 omdreininger per minutt og 25 grader Celsius i to uker. På slutten av inkubasjonen, bruk en vakuumpumpe til å utsette gjæringsbuljongen for vakuumfiltrering, og trekk ut pelleten og supernatanten separat med tre 50-milliliter volumer diklormetan.Samle pellet for tørking i en fryser tørketrommel, og kombinere organiske faser. Vask de organiske fasene med vann to til tre ganger, og konsentrer løsningen under vakuum. Redissolve rester med analytisk metanol, og filtrere produktet gjennom en 18-mikrometer, organisk mikrofiltrering membran.Rens deretter cercosporin med en Sephadex LH-20-kolonne, og identifiser produktet med HPLC i henhold til standardprotokoller. For å forberede 1, 2, 3-tiadiazol, tilsett hele volumet av alfa-Halo-N-acyl-hydrazon, ett milligram cercosporin, 27 milligram kaliumtert-butoksid, og 39 milligram kaliumtiocyanat i et 10-millimeter Schlenk-rør utstyrt med en gummipropp og en rørebar. Tøm Schlenk-røret med oksygen tre ganger før du injiserer to milliliter tørr acetonitril i røret.Utvis røret til en fem-watts, blå LED fra bunnen i 16 timer før vask fire ganger med 15 milliliter mettet natriumkloridoppløsning. Etter den siste vasken, kombinere vandig fase, og re-trekke ut vandig fase med fire 15-milliliter volumer av etylacetat. Kombiner den organiske fasen, og tørk med vannfri natriumsulfat.Fjern oppløsningsvæsken med en vakuumfordamper. For å rense produktet med tynnlags kromatografi, tegn en rett linje på silikaplaten, og legg det oppløste produktet til linjen. Sett silikaplaten i kromatografisylinderen med 10 til en PE til EA. Deretter oppløses silikaen i DCM.Fjern silikaen fra produktet ved filtrering, og tørk DCM med en roterende fordamper. Deretter identifisere sammensatte av NMR i henhold til standard protokoll. For å forberede 1, 4, 5, 6-tetrahydropyridazin, tilsett hele volumet av alfa-Halo-N-acyl-hydrazon, 2,7 milligram cercosporin og 195 milligram cesiumkarbonat i et 10-milliliter Schlenk-rør utstyrt med en gummiproppe og en rørebar.Tøm Schlenk-røret tre ganger med nitrogen, og injiser to milliliter acetonitril i vann i røret. Utvis Schlenk-røret til en fem-watts, blå LED fra bunnen i 16 timer etterfulgt av fire vasker med 15 milliliter mettet natriumklorid per vask. Kombiner vandig fase, og trekk ut vandig fase med fire 15-milliliter volumer av etylacetat.Kombiner den organiske fasen, og tørk med vannfri natriumsulfat. Fjern oppløsningsvæsken med en vakuumfordamper. For å rense produktet med tynnlags kromatografi, tegn en rett linje på silikaplaten, og legg det oppløste produktet til linjen.Sett silikaplaten i kromatografisylinderen med 10 til en PE til EA. Deretter oppløses silikaen i DCM. Fjern silikaen fra produktet med filtrering, og tørk DCM med en roterende fordamper. Deretter identifisere sammensatte av NMR i henhold til standard protokoll.Disse representative resultatene viser hvordan 4-aryl-1, 2, 3-tiadiazoler og 1, 4, 5, 6-tetrahydropyridaziner enkelt kan syntetiseres av cercosporin-katalyserte fotokatalytiske reaksjoner fra alfa-Halo-N-acyl-hydrazon. 4-aryl-1, 2, 3-tiadiazoles oppkjøpsprosedyren er egnet for substrater som bærer både elektron-donering og elektron-aksepterende grupper i fenylringen, og gir de ønskede produktene moderat til gode utbytter. Husk alltid å bruke nitrogen og oksygen for to forskjellige kategorier av reaksjonene.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Particles without a Box: Brush-first Synthesis of Photodegradable PEG Star Polymers under Ambient Conditions

Partikler uten en boks: Brush-første Syntese av Fotonedbrytbar PEG-stjerners Polymers under omgivelsene

Convenient methods for the rapid, parallel synthesis of diversely functionalized nanoparticles will enable discovery of novel formulations for drug ...

Split-and-pool Synthesis and Characterization of Peptide Tertiary Amide Library

Split-and-pool Syntese og karakterisering av Peptide Tertiær Amide Library

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid ...

Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-(phosphinetriyl)tripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Mizoroki-Heck Cross-coupling Reactions Catalyzed by Dichloro{bis[1,1',1''-phosphinetriyltripiperidine]}palladium Under Mild Reaction Conditions

Mizoroki-Heck Cross-kobling reaksjoner katalysert av Dichloro {bis [1,1 &#39;, en&#39;&#39; - (phosphinetriyl) tripiperidine]} palladium Under mild reaksjon betingelser

Dichloro-bis(aminophosphine) complexes of palladium with the general formula of [(P{(NC5H10)3-n(C6H11)n})2Pd(Cl)2] (where n = 0-2), belong to a new family ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

En enkel metode for størrelsen Kontrollert Syntese av Stabile Oligomere Klynger av gull nanopartikler under omgivelses

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Syntese og karakterisering av supra Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

Laser-oppvarming og utstråling massespektrometri for studier av kjernefysisk materiale i forhold simulere en kjernekraftverk ulykke

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

Fabrikasjon og Testing av fotoniske termometre

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Phase Behavior of Charged Vesicles Under Symmetric and Asymmetric Solution Conditions Monitored with Fluorescence Microscopy

Fase virkemåten til ladet blemmer Under symmetriske og asymmetriske løsning forhold overvåket med fluorescens mikroskopi

Phase-separated giant unilamellar vesicles (GUVs) exhibiting coexisting liquid-ordered and liquid-disordered domains are a common biophysical tool to ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Extraction of Lignin with High ÃƒÆ’Ã…Â½Ãƒâ€šÃ‚Â²-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Utvinning av Lignin med høy β-O-4 innhold av Mild etanol utvinning og dens effekt på Depolymerization avkastningen

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Synthesis of Terpolymers at Mild Temperatures Using Dynamic Sulfur Bonds in Poly(S-Divinylbenzene)

Synthesis of Terpolymers at Mild Temperatures Using Dynamic Sulfur Bonds in PolyS-Divinylbenzene

Syntese av Terpolymers ved milde temperaturer ved hjelp av dynamiske svovel obligasjoner i Poly (S-Divinylbenzene)

Elemental sulfur (S8) is a byproduct of the petroleum industry with millions of tons produced annually. Such abundant production and limited applications ...