Isoquinolinelà một hợp chất hữu cơ chứa hai cấu trúc vòng spiro, một trong số đó là vòng benzen và vòng kia là hợp chất nitơ hydro. Isoquinoline có các tính chất hóa học độc đáo và nhiều ứng dụng. Nó đóng một vai trò quan trọng trong tổng hợp thuốc, tổng hợp sản phẩm tự nhiên và tổng hợp hữu cơ. Các hợp chất cũng đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ. Do cấu trúc độc đáo của isoquinolines, chúng thường được sử dụng trong hóa học hữu cơ dưới dạng sắt (sắt là hợp chất hữu cơ tạo điều kiện hình thành liên kết CC). Các hợp chất isoquinoline có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp hiệu quả khác nhau, chẳng hạn như sử dụng phản ứng thế nhân thơm và phản ứng khử trong các điều kiện động học và nhiệt động học.
Isoquinoline là một hợp chất hữu cơ quan trọng với giá trị nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Phương pháp tổng hợp Gattermann-Skita là một trong những phương pháp hiệu quả để điều chế Isoquinoline. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết các bước và cơ chế của nó.
1. Tổng hợp Gattermann-Skita
Nguyên tắc tổng hợp:
Trong quá trình tổng hợp Gattermann-Skita, các aldehyde thơm được ngưng tụ với amoniac hoặc amin dưới xúc tác của đồng hoặc muối đồng để tạo thành bazơ Schiff. Sau đó, bazơ Schiff này được thêm vào chất nền dưới sự xúc tác của axit Lewis để tạo ra thể liên cực N-dị vòng. Khi có nước, cơ thể liên cực bị cắt nước và tạo ra Isoquinoline mong muốn.
Các bước cụ thể:
Tổng hợp Cycloheptenone:
Cycloheptenone có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp, phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp tổng hợp của Kettlewell và Robinson. Các bước cụ thể như sau:
Bước 1: Trộn 3-phenylacetone và natri isopropyl oxit (IBX) và phản ứng trong điều kiện ôn hòa để thu được 3-phenyl-5-isopropyl-cyclohepten-2-one.
Bước 2: benzen trong dung dịch phản ứng được loại bỏ để thu được sản phẩm mục tiêu cycloheptyl
Tổng hợp Gattermann-Skita là một phương pháp truyền thống khác để điều chế isoquinoline. Phương pháp này yêu cầu các nguồn aldehyde thơm và amoniac (như amoniac hoặc amin) làm nguyên liệu ban đầu, và nó có tính chọn lọc và hiệu quả tốt.
2. Chức năng hóa CH xúc tác Pd:
Chức năng hóa CH được xúc tác Pd đề cập đến phản ứng chức năng hóa trực tiếp trên liên kết carbon-hydro của các phân tử hữu cơ. Trong phản ứng này, chất xúc tác Pd được đưa vào phản ứng với vai trò là chất xúc tác và liên kết CH trong phân tử được kích hoạt thông qua cơ chế cộng oxi hóa, tạo ra sự kết hợp giữa liên kết CH được kích hoạt và nhóm chức, từ đó tạo ra nhóm chức trên nguyên tử cacbon. kết nối. Công nghệ này không cần sử dụng chất kích hoạt, có thể thực hiện trực tiếp trong không khí, có tính chọn lọc cao, là công nghệ phản ứng xanh, thân thiện với môi trường. Công nghệ chức năng hóa CH được xúc tác Pd có triển vọng ứng dụng rộng rãi và đã đạt được tiến bộ quan trọng trong lĩnh vực dược phẩm, thuốc trừ sâu, khoa học vật liệu và tổng hợp hữu cơ.
Phương pháp tổng hợp chức năng hóa CH xúc tác Pd có thể được chia thành các bước sau:
Bước đầu tiên: lựa chọn chất xúc tác Pd:
Trong quá trình chức năng hóa CH có xúc tác Pd, điều rất quan trọng là chọn chất xúc tác Pd phù hợp. Các chất xúc tác Pd phổ biến bao gồm PPh3PdCl2, Pd(OAc)2, Pd2(dba)3, v.v. PPh3PdCl2 thường được sử dụng trong các phản ứng chức năng hóa, trong khi Pd(OAc)2 được sử dụng trong các phản ứng oxy hóa và phản ứng gốc tự do phức tạp.
Bước thứ hai: lựa chọn chất phản ứng:
Trong quá trình chức năng hóa CH được xúc tác Pd, việc chọn chất phản ứng thích hợp cũng rất quan trọng. Isoquinoline là một phân tử có chứa một vòng thơm và một dị hợp tử nitơ thơm. Có các liên kết NH và CH trong cấu trúc phân tử của nó, có thể được kích hoạt để thực hiện chức năng hóa các liên kết CH.
Bước thứ ba: kiểm soát các điều kiện phản ứng:
Các điều kiện phản ứng của quá trình chức năng hóa CH được xúc tác Pd có thể được kiểm soát bằng cách lựa chọn chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng và thời gian phản ứng. Trong số đó, nhiệt độ phản ứng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng. Thông thường, trong quá trình tổng hợp Isoquinoline, nhiệt độ phản ứng được kiểm soát trong khoảng 100-180 độ . Thời gian phản ứng thường là vài giờ.
Bước 4: Thêm tác nhân phụ trợ:
Trong quá trình chức năng hóa CH được xúc tác Pd, tác nhân phụ trợ cũng là một yếu tố quan trọng. Tác nhân phụ trợ có thể thúc đẩy quá trình trao đổi giữa liên kết CH được kích hoạt và nhóm chức năng trong phản ứng và nhận ra kết nối của nhóm chức năng. Các tác nhân phụ phổ biến bao gồm nguồn palladi, bazơ, phối tử, v.v. Ví dụ, Hünig's Base, K3PO4, v.v. có thể được sử dụng làm tác nhân phụ bazơ để tham gia phản ứng.
Bước 5: Cơ chế của phản ứng:
Trong chức năng hóa CH được xúc tác Pd, cơ chế phản ứng bao gồm kích hoạt liên kết CH, gắn nhóm chức và chu trình xúc tác, v.v. Chất xúc tác Pd được hòa tan trong hệ thống phản ứng và đưa vào cơ chế cộng oxi hóa để kích hoạt liên kết CH. Độ chọn lọc trong quá trình phản ứng chủ yếu phụ thuộc vào chu trình xúc tác được hình thành do sự kết hợp giữa xúc tác Pd, tác nhân phụ và chất phản ứng. Nếu chọn được điều kiện phản ứng và xúc tác phù hợp thì có thể tổng hợp được isoquinoline với hiệu suất cao, độ chọn lọc cao và năng suất cao.
Chức năng hóa CH được xúc tác Pd là một phương pháp mới hơn để tổng hợp isoquinoline, sử dụng chất xúc tác Pd mới để thực hiện hiệu quả các phản ứng chức năng hóa CH. Nó có ưu điểm là hoạt động đơn giản, điều kiện phản ứng nhẹ và hiệu quả cao. Việc tổng hợp isoquinoline với năng suất cao, độ chọn lọc cao và hiệu quả cao có thể đạt được bằng cách chọn chất xúc tác Pd, chất phản ứng và điều kiện phản ứng thích hợp. Phương pháp này có thể được sử dụng để cải thiện hoạt động hóa học của một số vị trí được chức năng hóa trong isoquinoline và có triển vọng ứng dụng rộng rãi.
Cơ chế phản ứng bê tông như sau:
Dưới tác dụng của chất xúc tác, phương pháp chức năng hóa CH do Pd xúc tác có thể được sử dụng để kích hoạt liên kết CH thơm và tạo thành liên kết Pd-C. Thông qua các điều kiện phản ứng cụ thể, liên kết Pd-C có thể tiếp tục phản ứng với các hạt nhân như nitơ và oxy, cuối cùng hình thành cấu trúc hóa học mới.
Nói tóm lại, các phương pháp điều chế isoquinoline rất phong phú, bao gồm tổng hợp Pictet-Spengler, tổng hợp Bischler-Napieralski, tổng hợp Gattermann-Skita, chức năng hóa CH được xúc tác Pd và các phương pháp hóa học khác. Các phương pháp này có các đặc điểm riêng và phương pháp tương ứng có thể được lựa chọn theo nhu cầu thực tế. Đồng thời, với sự phát triển không ngừng của công nghệ hóa học, người ta tin rằng các phương pháp điều chế Isoquinoline hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn sẽ xuất hiện trong tương lai.