claisen-슈미트 응축 접근법을 이용한 pH 의존피라졸, 이미다졸, 이소인돌론 디피리네 플루오로포레스의 합성
Summary
Claisen-Schmidt 응축 반응은 메틴 브리지 접합 된 비압 방향족 화합물의 생성을위한 중요한 방법론이다. 알돌 반응의 기저 매개 이체를 활용하면 일반적으로 저렴하고 운영적으로 간단한 합성 접근법을 통해 다양한 형광 및/또는 생물학적 관련 분자에 접근할 수 있습니다.
Abstract
메틴-브리지 접합 된 비압 방향족 화합물은 포르피린, 디피린, 제약과 같은 생물학적으로 관련된 분자의 범위의 일반적인 성분이다. 또한, 이러한 시스템의 제한된 회전은 종종 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2′,1’f]피리미딘-3-ones, xanthoglows, 피릴로인소리니존 유사체, BODIPY 유사체 및 페클리노 및 이미드(GFPOR GFPor)의 페클리노 및 이미드(GFPor)의 피프리센소 시스템(Fluorina Greenzoin)에서 관찰되는 것과 같이 적당히 형광 시스템을 초래합니다. 이 원고는 일련의 형광 pH 의존 피라졸 /imidazole /isoindolone dipyrrinone 유사체를 생성하기 위해 Claisen-Schmidt 응축을 수행하는 저렴하고 운영적인 간단한 방법을 설명합니다. 방법론은 dipyrrinone 유사체의 합성을 설명하는 동안, 그것은 공액 비압 방향족 화합물의 넓은 범위를 생산하기 위해 번역 될 수있다. 이 방법에 활용되는 Claisen-Schmidt 응축 반응은 기본 조건(뉴클레오필 성분) 및 비-독열성 알데히드(전기필 성분)에서 열화할 수 있는 뉴클레오필 및 전기필로의 범위가 제한됩니다. 추가적으로, 뉴클레오필과 전기성 반응제는 우연히 수산화와 반응하지 않을 기능성 단을 포함해야 합니다. 이러한 한계에도 불구하고,이 방법론은 생물학적 또는 분자 프로브로 사용할 수있는 완전히 새로운 시스템에 대한 액세스를 제공합니다.
Introduction
두 개의 방향족 고리가 단백골 다리에 의해 연결되는 공해 된 바이실 시스템의 숫자는, 광자(그림 1A)1,2,3,4,5로흥분할 때, 본드 회전을 통해 이소성화를 겪는다. 흥분 된 이소머는 일반적으로 비 방사성 부패 프로세스6을통해 지상 상태로 휴식을 취할 것입니다. 본드 회전에 대한 에너지 장벽이 충분히 크게 증가하면 광소화를 제한하거나 방지할 수 있습니다. 대신, 광탄 흥분은 종종 비 방사성 부패(도 1B)보다는형광을 통해 이완하는 흥분 한 단일 상태를 초래한다. 광소화를 억제하는 것은 동월적 연결에 의해 두 방향족 링 시스템을 테더링하여 결합 회전을 기계적으로 제한함으로써 분자를 특정 이소성 상태로 잠급히게 함으로써 가장 일반적으로 수행됩니다. 이 접근법은 다음과 같은 여러 가지 다른 형광 트리플렉스 디피리네네 및 디피롤메탄 유사체를 만드는 데 활용되었습니다: 3H,5H-dipyrrolo[1,2-c:2′,1’f]피리미딘-3-ones(1),x anthoglows(2)6,7,피렐로인돌리진 네디온 아날로그(3)8,및 BODIPY 유사체9 (4, 도2)이에 의해 피롤리딘 및 / 또는 피르롤 링 시스템은 메틸렌, 카보닐, 또는 붕소 디플루오로 링커. 일반적으로 1–4는 ΦF > 0.7을 가지고 있으며, 이는 이러한 시스템이 플루오로포어 유닛으로 매우 효율적이라는 것을 시사합니다.
또한 링 시스템을 공유적으로 연결하는 것 이외의 수단을 통해 광소화를 제한할 수도 있다. 예를 들어, 녹색 형광 단백질(GFP)의 페놀 및 이미다졸리노네링(도 2)은단백질 환경에 의해 회전하도록 제한됩니다. 제한적인 설정은자유용액(10)에서동일한 크로모포어 유닛과 비교하여 양자 수율을 3배 증가시킨다. GFP의 단백질 비계가 스테릭 및 정전기효과(11)를통해 회전 장벽을 제공하는 것으로 여겨진다. 최근, 네바다 대학의 오도 그룹과 협력하여 우리 그룹은 디피리노네 기반 의 xanthoglow 시스템과 구조적 유사성을 부담하는 또 다른 불소 시스템을 발견(그림 2)12. 그러나 이러한 dipyrrinone 유사체는 공유 결합이 아닌 분자 내 수소 결합의 크anthoglow 시스템과 다르며 광원화를 억제하고 형광성 bicyclic 시스템을 초래합니다. 또한, 피라졸, 이미다졸 및 이소인돌론 디피리네 유사체는 양성자 및 탈화 상태에서 수소 결합할 수 있습니다. 방출은 시스템의 전자적 특성의 변화로 인해 흥분과 방출 파장의 적색 이동을 초래합니다. 수소 결합은제한된회전(13,14,15,16)에도양자 수율을 증가시키는 것으로 보고되었지만, 분자의 양성및 탈화 상태에서 이소성화가 제한된 형광계의 모드역할을 하는 다른 형광계통을 인식하지 못하고 있다. 따라서 이러한 pH 의존성 디피리노네 형광은 그런 면에서 고유합니다.
이 비디오에서는 형광 디피리논 아날로그 시리즈의 합성 및 화학적 특성에 중점을 둡니다. 특히, 전체 형광 유사체 시리즈를 구성하는 데 사용되었던 Claisen-Schmidt 응축 방법론에 중점을 두고 있다. 이 반응은 알데히드 그룹을 공격하는 기본 매개 비닐 압단 이온의 생성에 의존하여 나중에 제거를 받는 알코올을 생산합니다. 디피리네네 아날로그 시리즈의 경우, 피라졸 또는 이미다졸 링에 부착된 알데히드 군에 대한 공격을 용이하게 하기 위해 피롤리네네/이소인돌론을 에놀레이트로변환(도 3); 제거 후 메틴 브리지로 연결된 완전히 공자 된 바이크실 시스템이 형성됩니다. 전체 계열의 디피리네네 아날로그는 쉽게 구할 수 있는 상업용 재료로 구성될 수 있으며, 일반적으로 중간정도의 단일 1-냄비 반응 서열에서 높은 수율(수율은 약 50~95%)으로 생성될 수 있다는 점에 주목할 만하다. 대부분의 디피리네 아날로그는 자연에서 매우 결정적이기 때문에 표준 작업 조건 이외의 정제는 거의 정제가 요구되므로 무분별하게 순수한 샘플을 생성해야합니다. 따라서, 이 불소 계통은 쉽게 이용 가능한 상업적 물자에서 접근하기 위하여 단지 몇 단계만 필요로 하고 상대적으로 짧은 시간 프레임에 있는 분석 또는 생물학 연구 결과를 위해 합성, 정제 및 준비될 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Claisen-Schmidt 응축 접근법은 비교적 운영적인 단순한 프로토콜을 통해 피라졸, 이미다졸 및 이소인돌론 디피리논 형광을 생성하는 상당히 강력한 수단을 제공합니다. 형광 디피리네 종 유사체의 합성이이 연구의 초점이었지만, 유사한 조건이 dipyrrinones23,24,25 및 피롤 – 후란 유도와 같은 다른 bicyclic 메틴 연결된 링 시스템에 액?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Z.R.W.와 N.B.는 NIH (2P20 GM103440-14A1)뿐만 아니라 1 H및 13C NMR을 인수하는 데 도움을 준 코정재 와 네바다 대학, 라스베이거스에 감사드립니다. 또한, 우리는 NSC 비주얼 미디어 학생, 아놀드 플레이스시아 플로레스, Aubry 제이콥스, 알리스테어 쿠퍼가이 원고의 촬영 및 애니메이션 프로세스에 도움을 주셔서 감사합니다.
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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