témavezető: Czompa Andrea
helyszín (magyar oldal): Semmelweis Egyetem helyszín rövidítés: SE
A kutatási téma leírása:
Az aromás azo-vegyületeket általában diazóniúm-soknak aminokkal vagy fenolokkal történő azo-kapcsolásával állítják elő. Ebben az aromás elektrofil szubsztitúciós reakcióban a diazóniúm-só az elektrofil, mely a N-atomon keresztül lép reakcióba az aktívált aromás gyűrűvel. Tehát, az aromás gyűrűn az elektron-küldő szubsztituens, míg a diazóniúm-só aromás gyűrűjén az elektron-vonzó szubsztituens fogja elősegíteni a reakció lejátszódását. Az aromás azo-vegyületek a kiterjedt konjugált kötésrendszer miatt sokszor élénk színűek, számos közülük festékként használatos. Az azokapcsolás fontos reakció a festékek és pH-indikátorok, például a metilvörös előállításában, de a baktériumölő hatású Prontozilt és más szulfonamid gyógyszereket is előállítanak ezzel a reakcióval.
A diazóniúm-sók viszont nem stabilak: ütésre, hevítésre robbanásszerűen bomlanak, ezért célunk az azo-vegyületek előállítása, lehetőleg a diazóniúm-sók mellőzésével. Alapvegyületnek egy olyan nem szimmetrikus azo-származékot választottunk, amely egyazon molekulán belül tartalmazza az elektron-küldő amino-csoportot és egy elektron-szívó karboxil-csoportot, hiszen távlati terveink között szerepel az azo-vegyület további kapcsolása aminosavakhoz. Az azo-vegyület ikerionos szerkezetének köszönhetően, lehetőségünk lesz a pH-függő változások vizsgálatára is.
A jelen téma célkitűzéseként olyan egyszerű és könnyen hozzáférhető anyagokból kívánjuk előállítani az alapvegyületet: 4-[(4-aminofenil)azo]-benzoesav, mint például a p-aminobenzoesav vagy p-nitrobenzoesav és 1,4-feniléndiamin. Abban az esetben, ha a reakciót enyhe lúgos körülmények között kívánjuk végrehajtani, a p-nitrobenzoesavat egyből a primer aminnal reagáltatjuk egy lépésben (1). A reakciót az irodalomban leírt hagyományos melegítés helyett, ultrahangos fürdőben vagy mikrohullámú besugárzás jelenlétében tervezzük végrehajtani. A mikrohullámú berendezés alkalmazásával energiát, időt spórolunk és reménykedünk a jó kémiai hozamban is.
Savas körülmények között már két lépésre lesz szükség a kívánt 4-[(4-aminofenil)azo]-benzoesav előállítására. Első lépésben az amino-csoportot nitrozóvá kívánjuk oxidálni mechanokémiai úton Oxon oxidálószerrel, majd a megnövekedett reaktivitású p-nitrozobenzoesavat kapcsoljuk Mills reakcióban az 1,4-feniléndiaminnal. Ez utóbbi reakciót még nem végezték őrlőmalomban, ezért kipróbálnánk új módszerként, savas közegben. A mechanokémiai oxidációt őrlőmalomban és oldószermentesen akarjuk végrehajtani (2), ez által is csökkentve a környezet szennyezést (3). Amennyiben szükséges, a kapcsolás előtt a kiindulási p-diamin egyik amino-csoportját egyszerű csoportokkal kívánjuk védeni, például: Boc- vagy Fmoc- (4, 5), melyek könnyen eltávolíthatók.
A szerkezet azonosítás érdekében NMR- és UV-Vis spektroszkópiát fogunk alkalmazni, hiszen a termékek a kiindulási anyagoknál nagyobb hullámhosszúságú fényt fognak elnyelni, mivel kiterjedtebb bennük a konjugáció. Vizsgálni kívánjuk továbbá az azo-vegyületek fénnyel való besugárzás következtében lejátszódó transz/cisz (E/Z) fotoizomerizációját, mely tulajdonságukat például bioszenzorok esetében lehet hasznosítani (6).
A vizsgált szintézis utak alapján tervezzük az előállítandó vegyület-család kiterjesztését a már említett amino- és karboxil-funkciós csoportok megtartása mellett. Az újabb aszimmetrikus azo-vegyület mindkét aromás gyűrűjén más-más szubsztituensek lehetnek, mint például: ciano-, hidroxil-, metil-, metoxi-, trifluormetil-, trimetoxi- stb, illetve tervezzük az aromás benzol gyűrű cseréjét heteroaromás gyűrűkre, lehetővé téve az azo-vegyületek mind szélesebb körben való alkalmazását (7).
1. Jörg Auernheimer, Claudia Dahmen, Ulrich Hersel, Andreas Bausch, Horst Kessler, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16107-16110.
2. Rico Thorwirth, Franziska Bernhardt, Achim Stolle, Bernd Ondruschka, Jila Asghari, Chem. Eur. J. 2010, 16, 13236 – 13242.
3. Igor Huskić, Ivan Halasz, Tomislav Friščić, Hrvoj Vančik, Green Chem. 2012, 14, 1597–1600.
4. Jiong Zhang, Jinyi Zhang, Guiyun Hao, Weixiang Xin, Fei Yang, Mingyan Zhu, Huchen Zhou, J. Med. Chem. 2019, 62, 6765−6784.
5. Marc Muller, Xiaoping Wu, Lin Wu: US-2011/0178291 A1.
6. Jovica D. Badjic, Nenad M. Kostic, J. Mater. Chem. 2001, 11, 408-418.
7. Sylvain Grosjean, Patrick Hodapp, Zahid Hassan, Christof Wöll, Martin Nieger, Stefan Bräse, Chemistry Open 2019, 8, 743–759.
Bejelentkezés
