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

Agradecemos el Programa Nacional de I+D Clave de China (2018YFA0901700), Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Jiangsu (Subvenciones No. BK20160167), el Plan de Los Mil Talentos (Jóvenes Profesionales), los Fondos De Investigación Fundamental para las Universidades Centrales (JUSRP51712B), el Programa Nacional de Disciplina de Primera Clase de Tecnología e Ingeniería de la Industria Ligera (LITE2018-14) y la Fundación Postdoctoral en la provincia de Jiangsu (2018K153C) para el apoyo de financiación.

NOTA: -Halo-N-acil-hydrazones se prepararon de acuerdo con un procedimiento publicado60. Todos los disolventes y otros reactivos químicos se obtuvieron de fuentes comerciales sin purificación adicional. Primero describimos la síntesis de-Halo-N-acil-hydrazones y la biosíntesis de la cercosporina como un fotocatalán libre de metal. A continuación, ilustramos los protocolos de las reacciones cercosporina-fotocatalizaron para la síntesis de 1,2,3-tidiazoles ...

Los heterociclos que contienen nitrógeno son motivos importantes para muchos fármacos nuevos y tradicionalmente se sintetizaron a través de reacciones de cicloadición térmica. Debido a un gran interés, un nuevo método fotocatalítico para la síntesis de estos compuestos es muy deseado. Para aprovechar las excelentes propiedades de fotosensibilización de la cercosporina, aplicamos la cercosporina como fotocatalista libre de metales en dos categorías de reacciones de anulación para sintetizar heterociclos que co...

Los heterociclos que contienen nitrógeno han llamado mucho la atención ya que no sólo son esqueletos importantes para una amplia gama de productos naturales con bioactividad, sino también los precursores sintéticos para agroquímicos y moléculas de fármacos1,,2. Entre los diversos N-heterociclos, 1,2,3-tidiazoles3,4 y 1,4,5,6-tetrahidropiroridazinas5,6 son las moléculas más importantes, que se utilizan como intermedios versátiles en la química sintética (Figura 1). N Dado que la modificación de sus grupos funcionales siempre induce actividades farmacológicas distintivas, se han dedicado grandes esfuerzos al desarrollo de estrategias eficaces para la síntesis de heterociclos que contienen nitrógeno y se sintetizaron principalmente a través de reacciones de cicloadición térmica7,,8,,9,,10. Hoy en día, para cumplir con los requisitos de desarrollo sostenible y química verde, la fotocatálisis ha ejercido gran importancia y ventajas11,12,13,14, que incluye la eficacia15,16,17,18,19 y la evitación de reactivos estequiométricos para la activación20,,21. Los potentes y versátiles intermedios de cuatro unidades, azoalkenes (1,2-diaza-1,3-dienes)22,23,24,25,26,27,28,29, han se han empleado como precursores en Ru(bpy) 3 Cl2-photocatalyzed reacciones con alta eficiencia para la annulación de la hidrazina halogeno y ketocarbonyls30.2 Además, también se utilizó en el sistema fotocatalizado Eosin Y libre de metal, pero ofreciendo el producto deseado en sólo 7% rendimiento. Dado que los fotocatalárstas libres de metal muestran una gran ventaja sobre los fotocatalístas a base de metal de transición, en cuanto al factor ambiental, así como los precios más baratos18,,19, es muy importante desarrollar nuevos sistemas fotocatalíticos libres de metales para la síntesis de N-heterociclos. N
Cercosporina31,32,33,34,35, hipocrellin36,37,38,39,40, elsinochrome41 y phleichrome42,43 ( Figura2) pertenecen a pigmentos perilenquinonoides (PPsQ) en la naturaleza y son producidos por hongos endofíticos, que han sido ampliamente investigados con respecto a sus propiedades fotofísicas y fotobiológicas, y aplicados en terapia fotodinámica y diagnóstico fotofísico, debido a su fuerte absorción en la región UV-vis y propiedades únicas de fotosensibilización36,,44,,45,,46,,47. Tras la irradiación, esos PQPs pueden ser impulsados a estado excitado y luego generar especies activas a través de la transferencia de energía (EnT) y la transferencia de electrones (ET)35,38,44,48,49,50,51,52,53,54. Por lo tanto, preveíamos que estos PQPs naturales pueden ser utilizados como fotocatallíticos "sin metales" para impulsar reacciones orgánicas, que rara vez se han investigado55,,56,57,58,59.
Aquí, informamos del protocolo para la biosíntesis de la cercosporina a partir de la fermentación líquida y luego lo aplicamos como fotocatalista libre de metales para la reacción de anulación [4+1] de los azoalkenes y KSCN, así como la ciclodimerización [4+2] de azoalkenes, que suministran 1,2,3-tidiazoles y 1,4,5,6- tetrahidroridazinas con alta eficiencia en condiciones leves, respectivamente (Figura 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

El interés por los heterociclos que contienen nitrógeno se ha expandido rápidamente en la comunidad sintética, ya que son motivos importantes para nuevas drogas. Tradicionalmente, se sintetizaban a través de reacciones de cicloadición térmica, mientras que hoy en día, la fotocatálisis es preferida debido a las condiciones leves y eficientes. Con este enfoque, un nuevo método fotocatalítico para la síntesis de heterociclos que contienen nitrógeno es muy deseado. Aquí, informamos de un protocolo para la biosíntesis de la cercosporina, que podría funcionar como un fotocatalista libre de metales. A continuación, ilustramos los protocolos de cercosporina-fotocatalizador para la síntesis de heterociclos que contienen nitrógeno 1,2,3-tidiazoles a través de la anulación de azoalkenes con KSCN, y la síntesis de 1,4,5,6-tetrahidrodiridazinas [4+2] a través de la ciclodimerización de azoalkenes en condiciones leves. Como resultado, hay un nuevo puente entre el método de fermentación microbiana y la síntesis orgánica de una manera suave, rentable, respetuosa con el medio ambiente y sostenible.

Síntesis de -Halo-N-acil-hydrazones: Se sintetizan de acuerdo con el Protocolo 1.
Síntesis de cercosporina: Fue sintetizado y purificado de acuerdo con el Protocolo 2. 1 H NMR (400 MHz, CDCl3):ppm 14,82 (s, 2H, ArH), 7,06 (s, 2H, ArH), 5,57 (s, 2H, CH2), 4,20 (s, 6H, 2OCH3), 3,62-3,57 (m, 20 2H, CH2), 3,42-3,37 (m, 2H, CH...

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

Se desarrollaron nuevas rutas para la síntesis de heterociclos que contienen nitrógeno utilizando cercosporina como fotocatalista libre de metales.

Cercosporina-Fotocatalizado [4+1]- y [4+2]-Anulaciones de Azoalkenes bajo condiciones leves

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

Este protocolo se puede utilizar para la biosíntesis de cercosporinas a través de la fermentación microbiana, que a su vez se puede utilizar para sintetizar heterociclos que contienen nitrógeno en condiciones verdes y suaves. Una ventaja de esta técnica es que se puede utilizar como puente entre los métodos de fermentación microbiana y los procesos orgánicos sintetizados. Heterociclos que contienen nitrógeno no sólo son esqueleto importante para muchos productos naturales con bioactividades, pero son precursores sintéticos para muchos agroquímicos y drogas.Demostrando el procedimiento con Philippe Icyishaka será Yan Zhang, un técnico de mi laboratorio. Para la preparación de alfa-Halo-N-acil-hidrazona, pesar 10 milimolar de cetona y 10 milimolar de hidrazina de benzoil en un matraz. Agregue 20 mililitros de metanol al matraz y equipe el matraz con una barra de agitación y un tapón de goma.Inyecte lentamente 250 microlitros de ácido clorhídrico en la mezcla e incubar el matraz en el aire a temperatura ambiente. Después de una hora, recoger el precipitado después de la reacción por filtración, y lavar el producto con acetona. A continuación, seque el precipitado por vacío e identifique el producto por RMN.Para preparar la cercosporina, cargue un matraz de batido de tres litros con un litro de medio S-7 e inocular la cepa productora de cercosporina en el matraz de batido. Cultivo de la mezcla en condiciones de luz a 135 revoluciones por minuto y 25 grados Celsius durante dos semanas. Al final de la incubación, utilice una bomba de vacío para someter el caldo de fermentación a la filtración al vacío, y extraiga el pellet y el sobrenadante por separado con tres volúmenes de 50 mililitros de diclorometano.Recoger el pellet para el secado en un secador de congelador, y combinar las fases orgánicas. Lavar las fases orgánicas con agua de dos a tres veces, y concentrar la solución al vacío. Redissolve el residuo con metanol analítico y filtre el producto a través de una membrana de microfiltración orgánica de 18 micrómetros.A continuación, purifique la cercosporina con una columna Sephadex LH-20 e identifique el producto por HPLC de acuerdo con los protocolos estándar. Para preparar 1, 2, 3-tiadiazole, añadir todo el volumen de la alfa-Halo-N-acil-hidrazona, un miligramo de cercosporina, 27 miligramos de tert-butóxido de potasio, y 39 miligramos de tiocianato de potasio en un tubo Schlenk de 10 milímetros equipado con un tapón de goma y una barra de agitación. Purgue el tubo Schlenk con oxígeno tres veces antes de inyectar dos mililitros de acetonitrilo seco en el tubo.Somete el tubo a un LED azul de cinco vatios desde la parte inferior durante 16 horas antes de lavarlo cuatro veces con 15 mililitros de solución saturada de cloruro sódico. Después del último lavado, combine la fase acuosa y vuelva a extraer la fase acuosa con cuatro volúmenes de 15 mililitros de acetato de etilo. Combine la fase orgánica y seque con sulfato sódico anhidro.Retire el disolvente con un evaporador de vacío. Para purificar el producto con cromatografía de capa fina, dibuje una línea recta en la placa de sílice y agregue el producto disuelto a la línea. Coloque la placa de sílice en el cilindro de cromatografía con 10 a un PE a EA. Después, disolver la sílice en DCM.Retire la sílice del producto por filtración y seque el DCM con un evaporador rotatorio. A continuación, identifique el compuesto por RMN de acuerdo con el protocolo estándar. Para preparar 1, 4, 5, 6-tetrahidropiroridazina, añadir todo el volumen de la alfa-Halo-N-acyl-hydrazone, 2,7 miligramos de cercosporina, y 195 miligramos de carbonato de cesio en un tubo Schlenk de 10 mililitros equipado con un tapón de goma y una barra de agitación.Purgue el tubo Schlenk tres veces con nitrógeno e inyecte dos mililitros de acetonitrilo en agua en el tubo. Sujete el tubo Schlenk a un LED azul de cinco vatios desde la parte inferior durante 16 horas seguido de cuatro lavados con 15 mililitros de cloruro sódico saturado por lavado. Combine la fase acuosa y vuelva a extraer la fase acuosa con cuatro volúmenes de 15 mililitros de acetato de etilo.Combine la fase orgánica y seque con sulfato sódico anhidro. Retire el disolvente con un evaporador de vacío. Para purificar el producto con cromatografía de capa fina, dibuje una línea recta en la placa de sílice y agregue el producto disuelto a la línea.Coloque la placa de sílice en el cilindro de cromatografía con 10 a un PE a EA. Después, disolver la sílice en DCM. Retire la sílice del producto con filtración y seque el DCM con un evaporador rotatorio. A continuación, identifique el compuesto por RMN de acuerdo con el protocolo estándar.Estos resultados representativos demuestran cómo 4-aryl-1, 2, 3-thiadiazoles y 1, 4, 5, 6-tetrahydropyridazines pueden ser convenientemente sintetizados por reacciones fotocatalíticas catalizadas por cercosporina de alfa-Halo-N-acyl-hydrazone. El procedimiento de adquisición de 4-aryl-1, 2, 3-thiadiazoles es adecuado para sustratos que llevan grupos de donación de electrones y aceptadores de electrones en el anillo de fenilo, proporcionando a los productos deseados rendimientos moderados a buenos. Recuerde siempre usar nitrógeno y oxígeno para dos categorías diferentes de las reacciones.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Partículas sin caja: Cepillo-primero Síntesis de fotodegradables PEG estrellas Polímeros bajo Condiciones Ambientales

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

Investigación

Química

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

Síntesis Split-y-piscina y caracterización del péptido Terciario Amida Biblioteca

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 reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por dicloro bis {[1,1 &#39;, 1&#39;&#39; - (phosphinetriyl) tripiperidine]} paladio en condiciones de reacción suaves

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

Un método simple para la síntesis controlada de tamaño estables Clusters oligómeros de nanopartículas de oro bajo condiciones ambientales

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

Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

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

Láser-calefacción y Radiance espectrometría para el estudio de los materiales nucleares en condiciones de simular un accidente de la planta de Energía Nuclear

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

Fabricación y pruebas de termómetros fotónicos

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

Comportamiento de la fase de vesículas cargadas en solución simétrica y asimétrica condiciones monitoreadas con microscopía de fluorescencia

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

Extracción de la lignina con alto contenido de β-O-4 por la extracción de etanol suave y su efecto sobre el rendimiento de despolimerización

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

Síntesis de terpolímeros a temperaturas suaves utilizando enlaces de azufre dinámicos en poli (S-Divinylbenzene)

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