Bereiken van matige druk in verzegelde vaartuigen met behulp van droogijs als een bron van Solid CO2

Summary

Hier presenteren we een protocol voor het uitvoeren van reacties in eenvoudige reactie vaartuigen onder lage tot matige druk van CO₂. De reacties kunnen worden uitgevoerd in een verscheidenheid van vaartuigen gewoon door het toedienen van de kooldioxide in de vorm van droogijs, zonder de noodzaak voor dure of ingewikkelde apparatuur of set-ups.

Abstract

Hierin wordt voorgesteld een algemene strategie voor het uitvoeren van de reacties onder milde tot matige CO₂ druk met droogijs. Deze techniek ondervangt de behoefte aan gespecialiseerde apparatuur om bescheiden druk, en kan zelfs gebruikt worden om hogere druk in de meer gespecialiseerde apparatuur en steviger reactie vaartuigen. Aan het einde van de reactie, kunnen de flesjes gemakkelijk worden depressurized door opening bij kamertemperatuur. In het huidige voorbeeld fungeert CO₂ als zowel een vermeende leiding groep als een manier om passivate amine substraten, waardoor het voorkomen van oxidatie tijdens de organometaal reactie. Naast gemakkelijk worden toegevoegd, de leiding groep ook verwijderd onder vacuüm, het wegnemen van de noodzaak voor uitgebreide zuivering de leiding groep te verwijderen. Deze strategie maakt de facile γ-C(sp³)-H arylation van alifatische amines en heeft het potentieel om te worden toegepast op een verscheidenheid van andere amine gebaseerde reacties.

Introduction

Meestal vereist het gebruik van gasvormige verbindingen in chemische reacties gespecialiseerde apparatuur en procedures^1,2. Bank duurzaame, kunnen sommige gassen rechtstreeks vanuit een tank met een hoge druk regelaar³worden toegevoegd. Een alternatieve methode is om het gas onder Cryogene omstandigheden^4,5te condenseren. Hoewel handig, vereist deze strategieën het gebruik van gespecialiseerde druk reactoren met kleppen, die kosten onbetaalbaar worden kunnen voor vele reacties parallel lopen. Dit kan het tarief op welke reactie screening kunt doorgaan met installeren dus sterk vertragen. Dientengevolge, hebben chemici gevonden het wenselijk om deze verbindingen met alternatieve methodes. Ammoniak kan worden toegevoegd aan reacties met behulp van verschillende carboxylaat ammoniumzouten, profiteren van de zwakke evenwicht tussen deze zouten en vrije ammoniak⁶. Overdracht hydrogenering is een belangrijke strategie voor de vermindering van de reacties van olefinen, carbonyl en nitro groepen die het gebruik van licht ontvlambaar waterstofgas met verbindingen zoals ammonium formate of hydrazine als dragers van H₂^{7 omzeilt}. Een ander gas van belang op dit gebied is koolmonoxide⁸ -CO kan worden gegenereerd in situ door bevrijding van metalen carbonyl complexen^9,10, of als alternatief kan het worden gegenereerd door decarbonylatie van bronnen, zoals formates en formamides^11,12,13 of chloroform^14,15.

Een gas dat belangrijke ontwikkeling in dit verband niet heeft genoten is kooldioxide-¹⁶. Een reden hiervoor is dat vele transformaties waarbij CO₂ ook hoge temperaturen en druk vereisen, en dus automatisch naar gespecialiseerde reactoren^{17,18 degraderen}. Recente inspanningen voor het ontwikkelen van meer reactieve katalysatoren, echter, hebben vergemakkelijkt lopen veel van deze reacties onder atmosferische druk van CO₂^19,20,21,22. Wij ontdekten onlangs een reactie waarin kooldioxide kan worden gebruikt om het bemiddelen van de γ-C (sp³) – H arylation van alifatische amines²³. Deze strategie werd verwacht te combineren de voordelen van een statische leiding groep aanpak, met inbegrip van amide^{24,25,26,27,28}, sulfonamide ^{29 , 30 , 31 , 32}, thiocarbonylhalogeniden^33,34of hydrazon³⁵-gebaseerde groepen (chemische robusticity), met het gemak van een voorbijgaande leiding groep (verminderde stap economie)^{36, leiden 3938, 37,}.

Hoewel de reactie kan plaatsvinden onder atmosferische druk van CO₂, wordt de behoefte aan een Schlenk set-up scherm reacties bleek onbetaalbaar vertragen. Bovendien verhogen de druk lichtjes geleid tot reactie opbrengsten verbeterd, maar niet gemakkelijk kan worden via een Schlenk-lijn. Daarom proberen we een alternatieve strategie, en nadien heeft vastgesteld dat Droogijs kan gemakkelijk worden gebruikt als een vaste bron van CO₂ , dat kan worden toegevoegd aan een verscheidenheid van reactie schepen om de benodigde hoeveelheid kooldioxide tot matig Druk (Figuur 1). Hoewel onderbenut in synthese, is een soortgelijke strategie vrij algemeen als een methode voor het genereren van vloeibare CO₂ voor chromatografie en extractie toepassingen^{40,41,42,43, 44}. Met behulp van deze strategie mogen dat onze fractie snel scherm groot aantal reacties in parallel, terwijl de mogelijkheid om toegang gematigde CO₂ druk van tussen 2-20 atmosferen waren kritisch aan de verbetering van de opbrengsten van de reacties. Onder deze omstandigheden kunnen zowel primaire (1°) en secundaire (2°) aminen arylated met elektron-rijk en elektron arme aryl-halogeniden.

Protocol

Let op: 1) de volgende protocollen geacht veilig door middel van herhaalde proeven. Echter, voorzichtigheid moet worden betracht wanneer verzegelen flesjes, gedurende de reactie, en vooral bij het openen van de reacties, flesjes als heterogeniteit in de reactie kunnen leiden tot equipment mislukking. Flesjes moeten worden geïnspecteerd voor fysieke gebreken vóór gebruik. Flesjes moeten worden geplaatst achter een soort explosie schild of kap sash onmiddellijk nadat de flesjes afdichting om te voorkomen dat de incident…

Representative Results

Naar aanleiding van deze protocollen is het mogelijk te laden een reactie flesje met een passend bedrag van kooldioxide tot chemische reacties die CO vereisen2 atmosferen. De druk bereikt in stap 1 wordt berekend te zijn ongeveer 3 atmosferen (zie bespreking voor bepaling van deze waarde), hoewel als gevolg van de gedeeltelijke was, de waargenomen druk in de nabijheid van 2 sferen bij kamertemperatuur is, en moet ongeveer 2.6 atmosferen onder de voorwaarden van de reactie. Daar…

Discussion

Met behulp van het van der Waals vergelijking van State, kunnen de geschatte druk van deze systemen berekende⁴⁵

EQ. 1:

Onder de voorwaarden in Protocol 1, kunnen we aannemen 26,3 mg CO₂ geeft n = 5.98 x 10^-4 mol

Als een …

Materials

7.5 mL Sample Vial with Screw Cap (Thermoset)	Qorpak	GLC-00984	Can be reused.
40 mL Sample Vial with Screw Cap (Thermoset)	Qorpak	GLC-01039	Can be reused.
Pressure Tube, #15 Thread, 7" Long, 25.4 mm O.D.	Ace Glass	8648-06	Can be reused.
Pie-Block for 2 Dram Vials	ChemGlass	CG-1991-P14	Can be reused.
Pie-Block for 10 Dram Vials	ChemGlass	CG-1991-P12	Can be reused.
3.2 mm PTFE Disposable Stir Bars	Fisher	14-513-93	Can be reused.
C-MAG HS 7 Control Hotplate	IKA	20002695
Analytical Weighing Balance	Sartorius	QUINTIX2241S
Double-Ended Micro-Tapered Spatula	Fisher Scientific	21-401-10
Hei-VAP Advantage – Hand Lift Model with G5 Dry Ice Condenser Rotary Evaporator	Heidolph	561-01500-00
Bump Trap 14/20 Joint	ChemGlass	CG-1322-01
tert-Amyl amine	Alfa Aesar	B24639-14	Used as received.
2-Methyl-N-(3-methylbenzyl)butan-2-amine	N/A	N/A	Prepared from reductive amination of tert-amyl amine and 3-tolualdehyde in the presence of sodium borohydride in methanol.
Palladium Acetate	Chem-Impex International, Inc.	4898	Used as received.
Silver Trifluoroacetate	Oakwood Chemicals	007271	Used as received.
Phenyl Iodide	Oakwood Chemicals	003461	Used as received.
Acetic Acid	Fisher Chemical	A38	Used as received.
1,1,1,3,3,3-Hexafluoroisopropanol	Oakwood Chemicals	003409	Used as received.
Deionized Water			Obtained from in-house deionized water system.
Dry Ice	Carbonic Enterprises Dry Ice Inc.		Non-food grade dry ice.
Concentrated Hydrochloric Acid	Fisher Chemical	A144SI	Diluted to a 1.2 M solution prior to use.
Diethyl Ether, Certified	Fisher Chemical	E138	Used as received.
Hexanes, Certified ACS	Fisher Chemical	H292	Used as received.
Saturated Ammonium Hydroxide	Fisher Chemical	A669	Used as received.
Dichloromethane	Fisher Chemical	D37	Used as received.
Sodium Sulfate, Anhydrous	Oakwood Chemicals	044702	Used as received.
250 mL Separatory Funnel			Prepared in-house by staff glassblower.
100 mL Round Bottom Flask			Prepared in-house by staff glassblower.
Scientific Disposable Funnel	Caplugs	2085136030
Borosilicate Glass Scintillation Vials, 20 mL	Fisher Scientific	03-337-15
5 mm O.D. Thin Walled Precision NMR Tubes	Wilmad	666000575
Chloroform-d	Cambridge Isotope Laboratories, Inc.	DLM-7	Used as received.