بخشی از مقاله
سنتز چندجزئي و تک ظرف آزوپيرانو[c-٢٣]پيرازول در حضور کاتاليزور بازي جامد
خلاصه
انواع مشتقات پيرانو[c-٢٣]پيرازول ترکيبات آلي مهمي به شمار مي روند. بسياري از مشتقات آنها در حوزههاي متنوع درماني کاربردهاي فراواني دارند، از جمله به عنوان ضد ويروس، ضد قارچ، ضد باکتري و ضد حساسيت و ضدسرطان که تنها برخي از موارد کاربرد آنها هستند. نقش بيولوژيکي اين ترکيبات به دليل ساختار آنها داراي اهميت مي باشد.در اين پژوهش ابتدا مشتقات آزوساليسيل آلدئيد سنتز و سپس در واکنش حلقه سازي ٥-پيرازولون و مالونونيتريل در حلال اتانول و کاتاليزور بازي جامد استفاده شدهاند، محصولات واکنش مشتقات پيرانو[c-٢٣]پيرازول مي باشند. نتايج تجربي نشان مي دهد استفاده از کاتاليزور جامد بازي هيدروکسي سوداليت باعث افزايش سرعت و راندمان واکنش مي شود.
واژههاي کليدي: پيرانوپيرازول، نانو کاتاليست ، آزوساليسيل آلدئيد، مالونونيتريل
١. مقدمه
طي سالهاي اخير استفاده از واکنش هاي چند جزئي جايگاه ويژهاي را در سنتز بسياري از ترکيبات آلي پيدا کرده و در مواردي جايگزين واکنش هاي متوالي چند مرحله اي گرديده است . در اين نوع واکنش ها سه و يا بيش از سه جزء واکنشگر به طور مستقيم و به صورت تک ظرفي به محصول نهايي تبديل مي شوند به نحوي که اغلب گروههاي عاملي موجود در مواد اوليه در ساختار محصول نيز به وضوح مشاهده مي شوند. لذا اين واکنش ها از نظر صرفه اتمي بسيار مورد توجه مي باشند.واکنش هاي چند جزئي بدليل پتانسيل بالا و مزاياي بسيار به عنوان تکنيکي قدرتمند در توليد مواد دارويي مورد توجه بسياري از شيميدانها قرارگرفته اند[١].
رنگينه ها و رنگدانه هاي آزو بزرگترين گروه از تمام مواد رنگ کننده سنتزي را تشکيل مي دهند و تقريبا در تمام زمينه هاي کاربردي نقش برجسته اي دارند. سيستم رنگساز آنها اساسا شامل گروه آزو، -N=N-، است که به همراه آن يک يا چند سيستم آروماتيک نيز حضور دارد. ممکن است در يک مولکول رنگينه بيش از يک گروه آزو وجود داشته باشد. گستره فامهايي که اين گروه را تشکيل مي دهند بسيار وسيع و شامل زردها، مقدار زيادي از قرمزها و نارنجي ها، سرمه ايها، بنفش ها و مشکي ها است .
سبزها نيز شناخته شدهاند ولي تعدا آنها نسبتا محدودتر است .
رنگينه هاي آزو تقريبا بدون استثنا بوسيله ديآزو دار کردن آمين هاي آروماتيک نواع اول که منجر به توليد يک ديآزو يا نمک دي آزونيوم مي شود ساخته مي شوند. ترکيب ديآزو سپس با يک ماده ثانوي معمولا يک فنول، يک کتون قابل انولي شدن يا يک آمين آروماتيک جفت مي شود و يک ترکيب آزو ايجاد مي کند[٢].
توسعه کاتاليزورهايجامد بازي جديد براي توليد ترکيبات شيميايي کوچک يکي از مهمترين زمينه هاي اميدوار کننده در زمينه پژوهش در مورد کاتاليزورها مي باشد. واين در حالي است که کاتاليزورهاي اسيدي جامد به طور گستردهاي مورد استفاده قرار مي گيرند. استفاده از کاتاليزورهاي بازي جامد کمتر مورد استفاده قرار گرفته است و احتمالا بدليل اينکه بسياري از واکنش هايي که با باز کاتاليز مي شوند را مي توان با اسيد نيز کاتاليز نمود و کاتاليزورهاي اسيدي به صورت تجاري در دسترس
هستند.کاتاليزورهاي جامد بازي مزاياي بسياري نسبت به بازهاي مايع يا ترکيبات آلي فلزي دارند. از جمله اينکه جداسازي آنها راحت تر بوده و درنتيجه بازيابي محصول يا حلال نيز راحت تر انجام مي شود[٣].
در طول ساليان مشتقات پيران و آنالوگهاي جوشخورده آن با توجه به طيف وسيعي از فعاليت هاي بيولوژيکي همواره از اهميت قابل توجهي برخوردار بودهاند. در ميان آنها، پيرانوپيرازول ها (١) يک گروه مهم از ترکيبات هتروسيکل هستند که نقش مهمي را در زمينه سنتز دارو و ترکيبات فعال بيولوژيکي ايفا مي کنند.بسياري از مشتقات پيرانوپيرازول داراي خواصي بيولوژيکي مهمي
1 همچون ضد ميکروب، ضد قارچ، ضد سرطان، ضد التهاب و ضد درد مي باشند[٤].پيرانوپيرازول (٢) براي اولين بار توسط جونک و همکارانش در سال ١٩٧٣ از واکنش بين ٥-پيرازولون و تتراسيانواتيلن سنتز شد[٥].
روشهاي متعددي براي سنتز مشتقات پيرانو[c-٢٣]پيرازول وجود دارد، اما متداولترين روش براي سنتز آنها بر پايه يک واکنش سه جزئي مي باشد.[٦] روش ديگري که کمتر متداول مي باشد يک واکنش دو مرحله اي است که در آن آريليدنمالونونيتريل به عنوان حد واسط جدا مي شود و در مرحله بعد با ٥-پيرازولون وارد واکنش مي شود.[٧] يکي از مشکلات اين روشها اين بود که بايد ترکيب ٥-پيرازولون را به طور جداگانه از β-کتواستر و هيدرازين مربوطه سنتز کنيم .
با توجه به اين مشکل ، ما تصميم گرفتيم تا يک روش چهار جزئي براي سنتز پيرانوپيرازولها ارائه دهيم . و موفق شديم با استفاده از واکنش چهار جزئي ، اتيل استواستات، هيدرازين هيدرات، مالونونيتريل و آزوساليسيل آلدئيد در حلال اتانول و در حضور کاتاليزور بازي زئوليت هيدروکسي سوداليت ،ترکيب̂Hزوپيرانو[c-٢٣]پيرازول را با بازده و خلوص بالا، در مدت زمان بسيار پايين سنتز نماييم .
٢. بخش تجربي
٣. مواد و دستگاه ها
در اين پژوهش ، مواد اوليه از شرکت مرک ٢ تهيه و بدون هرگونه خالص سازي مورد استفاده قرار گرفت . پيشرفت واکنش با کروماتوگرافي لايه نازک (TLC) مورد بررسي قرار گرفته است ، طيف مادون قرمز با استفاده از دستگاه طيف بيني -FT IRمدلPerkinElmerو به روش تهيه ي قرص KBr گرفته شده، نقطه ذوب با استفاده از دستگاه ( TERMO SCIENTIFIC) اندازهگيري شد، طيف هاي روزنانس مغناطيسي هسته اي پروتون نيز با استفاده از دستگاه Bruker درفرکانس هاي ٣٠٠ مگا هرتز براي هيدروژن ثبت شد.
٤. سنتز آزوساليسيل آلدئيد
ابتدا به يک ارلن ٢٥٠ سي سي ، مقدار ٥ ميلي ليتر آنيلين به همراه ٦ ميلي ليتر اسيدکلريدريک اضافه و در حمام يخ بر روي همزن مغناطيسي قرار مي دهيم . سپس مقدار ٢٠ ميلي ليتر از سديم نيتريت ٢٠% را قطره قطره به مخلوط تهيه شده مي افزاييم . محلول از پيش تهيه شده سالسيل آلدهيد (ml mol٥ ;٠,٠٥)در ١٠٠ميلي ليتر سود ٢% را قطره قطره و در مدت ١ ساعت ، به محلول آنيلين ، سديم نيتريت و اسيدکلريدريک مي افزاييم . بعد از ٢ ساعت رسوب قهوهاي بدست آمده را صاف و با آب کافي شست و شو مي دهيم . در نهايت درون اتانول تبلور مجدد انجام مي شود.
٥. سنتز آزوپيرانو[c-٢٣]پيرازول
در يک بالن ٢٥ ميلي ليتري در حدود ١٠ ميلي ليتر اتانول ريخته و سپس هيدرازين هيدرات، اتيل استواستات، مالونونيتريل و آزوساليسيل آلدئيدبه مقدار ١ميلي مول به آن اضافه گرديد. سپس ١٠% مولي زئوليت هيدروکسي سوداليت به آن اضافه و اجازه داده شد تا واکنش در دماي محيط به مدت ١٥ دقيقه توسط همزن مغناطيسي همزده شود.پيشرفت واکنش توسط TLC دنبال شد.
پس از حذف لکه هاي مربوط به مواد اوليه ي واکنش ، رسوب به دست آمده صاف گرديد و توسط اتانول شستشو داده شد تا محصول خالص به دست آيد، در نهايت محصول مورد نظر به صورت پودري جامد و نارنجي رنگ با نقطه ذوب ٢٣٨-٢٣٦ درجه سانتي گراد با بازده % ٩٥ به دست آمد. داده هاي طيفي محصول با ساختار پيشنهادي مطابقت دارد.
٦. بحث و نتايج
با در نظر گرفتن واکنش سنتزي̂Hزوپيرانو[c-٢٣]پيرازول (طرح ١) به منظور بررسي اثر نوع حلال بر انجام واکنش ، از حلالهاي مختلفي استفاده شد که نتايج در جدول ١ نشان داده شده است .
با توجه با نتايج جدول ١ اتانول مي تواند به عنوان يک حلال ايدهآل براي انجام واکنش در نظر گرفته شود.
به منظور بهينه کردن ميزان کاتاليزور ساير عوامل ثابت نگه داشته شد. در اين واکنش هامقاديريک ميلي مول از مواد اوليه بهکاررفت . بهمنظوربررسي تاثير کاتاليزور، در ابتدا واکنش بدون کاتاليزور، و سپس با درصدهاي مختلفي از کاتاليزور در شرايطيکسان انجام شد. نتايج در جدول ٢ آورده شده است که بيشترين بازده با کاتاليزور١٠% قابل مشاهده مي باشد
براي شناسايي آزوپيرانو[c-٢٣]پيرازول سنتز شده از طيف H NMR١ وIR استفاده شد(شکل ١و٢). جدول ٣ و ٤ اطلاعات به دست آمده از اين طيف ها را نشان مي دهد. ويژگي هاي فيزيکي پيريميدين سنتز شده در جدول ٥ قابل مشاهده مي باشد.
