Исатин – C8H5NO2 формулалы индол туындысы. Қасиеттері, қолданылуы (антитуморлық, антивирустық заттар синтезі) және "Майя көгі" бояуындағы ролі туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Изатин, сондай-ақ трибулин деп те аталады, C8H5NO2 формуласы бар индолдан туындаған органикалық қосылыс. Бұл қосылысты алғаш рет 1840 жылы Отто Лине Эрдман және Огюст Лоран индиго бояуының азот қышқылы мен хром қышқылымен тотығуынан алынған өнім ретінде синтездеген. Изатин – Isatis туысына жататын өсімдіктерде, Couroupita guianensis-те, сондай-ақ адам организмінде адреналиннің метаболикалық туындысы ретінде кездесетін белгілі бір табиғи зат. Ол қызыл-қоңыр түсті ұнтақ түрінде болады және көбінесе ісікке қарсы, вирустыққа қарсы, ВИЧ-қа қарсы және туберкулезге қарсы препараттарды қоса алғанда, әртүрлі биологиялық белсенді қосылыстарды синтездеу үшін құрылыс блогы ретінде қолданылады. Изатин ядросы «Майя көгілдірі» және «Майя сарысы» бояуларының түсіне де жауап береді.
Isatin, also known as tribulin, is an organic compound derived from indole with formula C8H5NO2. The compound was first obtained by Otto Linné Erdman and Auguste Laurent in 1840 as a product from the oxidation of indigo dye by nitric acid and chromic acids. Isatin is a well known natural product which can be found in plants of the genus Isatis, in Couroupita guianensis, and also in humans, as a metabolic derivative of adrenaline. It looks like a red orange powder, and it is usually employed as building block for the synthesis of a wide variety of biologically active compounds including antitumorals, antivirals, anti HIVs, and antituberculars. The isatin core is also responsible for the color of “Maya blue” and “Maya yellow” dyes.
Сандмейер әдістемесі
Сандмейер әдісі – изатин синтезінің ең көне және тікелей жолы. Бұл әдіс хлорал гидраты мен біріншілік ариламиннің (мысалы, анилиннің) арасында гидроксиламин гидрохлориді қосылған судағы натрий сульфатында α-изонитрозоацетанилидті түзу үшін конденсацияны қамтиды. Осы аралық затты оқшаулау және күшті қышқылдармен (мысалы, күкірт қышқылымен) итермеленген келесі электрофильді циклдену изатинге >75% өніммен әкеледі.
The Sandmeyer methodology is the oldest and straightforward way for the synthesis of isatin. The method involves the condensation between chloral hydrate and a primary arylamine (e. g. aniline), in the presence of hydroxylamine hydrochloride, in aqueous sodium sulfate to form an α‐isonitrosoacetanilide. Isolation of this intermediate and subsequent electrophilic cyclization promoted by strong acids (e. g. sulfuric acid) furnishes isatin in >75% yield.
Stolle әдістемесі
Столле әдісі алмастырылған және алмастырылмаған изотиндерді синтездеу үшін Sandmeyer әдісіне ең жақсы балама деп есептеледі. Осы жағдайда, біріншілік немесе екіншілік ариламиндер оксалил хлоридімен конденсацияланып, хлорооксалиланилид аралық қосылысын құрайды, ол Льюис қышқылының (мысалы, алюминий трихлориді, титан тетрахлориді, бор трифториді сияқты) қатысуымен циклға түседі.
The Stolle procedure is considered the best alternative to Sandmeyer methodology for the synthesis of both substituted and unsubstituted isatins. In this case primary or secondary arylamines are condensed with oxalyl chloride to form a chlorooxalylanilide intermediate which can then cyclize in the presence of a Lewis acid (e. g. aluminium trichloride, titanium tetrachloride, boron trifluoride, etc. ).
Басқа процедуралар
N-субституцияланған изотиндерді синтездеуге қатысты жаңа тәсілдер коммерциялық түрде қол жетімді, субституцияланған индольдер немесе оксидольдерді TBHP, IBX SO3K, tBuONO сияқты әртүрлі тотықтырғыш заттармен тікелей тотықтыруды қамтиды.
More recent approaches to the synthesis of N substituted isatins involves the direct oxidation of commercially available, substituted indoles or oxindoles with different oxidizing agents such as TBHP, IBX SO3K, tBuONO etc.
Реактивтілік
Ароматты сақинаның, кетон және γ-лактам тобының болуы изотинге электрофил және нуклеофил ретінде қолданудың сирек кездесетін мүмкіндігін береді: шындығында, ол N-субституциялар, фенил сақинасының C-5 және C-7 позицияларында электрофильдік ароматтық алмастыру, C-3 карбонил тобына нуклеофильдік қосылу, хемоселективті тотығу-тотықсыздану реакциялары, тотығулар, сақина кеңейтулер және спироаннуляциялар сияқты көптеген реакцияларға түседі. Осы ерекше реакциялық қабілетінің арқасында изотин органикалық синтездегі ең бағалы құрылыс блоктарының бірі деп есептеледі.
The presence of an aromatic ring, a ketone and a γ lactam moiety, gives to isatin the rare potential to be used as both an electrophile and a nucleophile: indeed, it undergoes an enormous number of reactions, such as N substitutions, electrophilic aromatic substitution at positions C 5 and C 7 of the phenyl ring, nucleophilic additions onto the C 3 carbonyl group, chemoselective reductions, oxidations, ring expansions and spiro annulations. Because of this unique reactivity, isatin is considered one of the most valuable building blocks in organic synthesis.
N-орын ауыстыру
Изатин ядросының N функционализациясы амино тобын депротондау арқылы, тиісті натрий немесе калий тұздарын түзетін және одан кейін электрофил (мысалы, алкил немесе ацил галоидтары) қосу арқылы оңай жүзеге асырылады. Ал N арилденуі әдетте мыс немесе палладий катализаторларын қолдана отырып, арил галоидтарымен кросс-байланыс реакциялары арқылы қол жеткізіледі.
The N functionalization of the isatin core can be readily obtained by the deprotonation of the amino moiety, forming the corresponding sodium or potassium salt, and subsequent addition of an electrophile (e. g. alkyl or acyl halides). On the other hand, N arylation is usually achieved by cross coupling reactions with aryl halides using copper or palladium catalysts.
Сақинаның кеңейуі
Органикалық синтез саласында сақина кеңейту реакциялары құнды болып саналады, себебі олар "классикалық" әдістермен синтездеу қиын болатын орташа мөлшердегі сақиналарды (7-9 атом) алуға мүмкіндік береді. Бүгінгі күнге дейін изотин туындыларының сақинасын кеңейтуге қатысты небары бірнеше мақала жарияланған. Алғашқысы – қышқыл катализделген, бір ыдыстағы көпкомпонентті реакция болып табылады, онда изотин, аминурацилдер және изоксазолондар изоксазохинолиндерді құрастырады, бұл дербес химияда маңызды құрылымдық элементтер. Тағы бір бір ыдыстағы көпкомпонентті реакцияда изотин, 1,3-дион инден және N-субституцияланған пиридиний бромидінің өзара әрекеттесуі арқылы екі көміртектің ерекше кеңеюіне қол жеткізілді, нәтижесінде дибензо[b,d]азепин-6-ондар пайда болды.
In the field of organic synthesis, ring expansions are considered valuable reactions since they allow the obtainment medium size ring (7 9 atoms) which are difficult to synthesize through "classical" methods. To date, only few articles concerning the ring expansion of isatin derivatives has been reported. The first one is an acid catalyzed one pot multicomponent reaction involving isatins, aminouracils, and isooxazolones to form isoxazoquinolines, important scaffolds in medicinal chemistry. In another one pot multicomponent reaction, a unique two carbon expansion has been achieved by reacting isatin with indene 1,3 dione and N substituted pyridinium bromide to form dibenzo[b,d]azepin 6 ones.
С-2/С-3 нуклеофилді қосылу
Изатин C2 және C3 позицияларындағы карбонилдерге нуклеофильді қосылуға ұшырайды. Процестің аймақтық таңдаулылығы субстратқа (изатин ядросындағы топтардың қасиеттеріне, әсіресе азот атомына байланысқандарға) және реакция жағдайларына (еріткіш, температура сияқты) күшті түрде байланысты. Кейбір жағдайларда нуклеофильді қосылудан кейін қосымша реакциялар жүруі мүмкін (мысалы, циклдану, сақинаның кеңеюі, сақинаның ашылуы және т.б.).
Isatin suffers nucleophilic addition on carbonyls at C 2 and C 3 positions. The regioselectivity of the process strongly depends both on the substrate (properties of the substituents on the isatin core, especially those bonded to the nitrogen atom) and the reaction conditions (solvent, temperature etc.). In some cases the nucleophilic addition could be followed by secondary reactions (e. g. cyclization, ring expansion, ring opening etc.)
Окистену
Изатинді сутек пероксидімен (Бейер-Виллигер окистендіруі) немесе хромдық ангидридпен окистендіру нәтижесінде изотоикалық ангидрид алынады, ол гербицидтерде және медициналық химияда кеңінен қолданылатын қосылыс. Пероксид дисульфат қышқылын қолдану 1,4-бензоксазин қосылыстарын тудырады. Бұл индиго пигментінің қызыл құрауы және жоғары тиімді цитотоксикалық зат.
The oxidation of isatin using hydrogen peroxide (Baeyer–Villiger oxidation) or chromic anhydride yields isatoic anhydride, a compound widely used either in herbicide products and in medicinal chemistry. The use of peroxydisulfuric acid gives rise to 1,4‑benzoxazine compounds. This represent the indigo pigment's red component and a highly effective cytotoxic compound.
Кішірейту
Амид емес карбонил тобының томендеуі оксиндолдың түзілуіне әкеледі.
Reduction of the non amide carbonyl group obviously occurs to give oxindole, respectively.