At opnå moderat pres i lukkede fartøjer, der anvender tøris som en Solid CO2 kilde

Summary

Her præsenterer vi en protokol for at udføre reaktioner i simpel reaktion fartøjer under lav til moderat pres af CO₂. Reaktionerne kan udføres i en række forskellige fartøjer blot ved at administrere kuldioxid i form af tøris, uden behov for dyre eller omfattende udstyr eller set-ups.

Abstract

Heri præsenteres en generel strategi for at udføre reaktioner under mild til moderat CO₂ pres med tøris. Denne teknik overflødiggør behovet for specialiseret udstyr at opnå beskedne belastninger, og kan endda bruges til at opnå højere pres i mere specialiseret udstyr og mere robuste reaktion fartøjer. For enden af reaktionen kan hætteglassene nemt trykfri ved åbning ved stuetemperatur. I det foreliggende eksempel fungerer CO₂ som både en formodede ledelse gruppe samt en måde at passivering Amin substrater, derved forhindre oxidation under metalorganiske reaktionen. Ud over at være nemt tilføjet, fjernet lede Gruppen også under vakuum, længere er behov for omfattende rensning at fjerne gruppen lede. Denne strategi giver den facile γ-C(sp³)-H arylation af alifatiske aminer og har potentiale til at blive anvendt til en række andre Amin-baserede reaktioner.

Introduction

Anvendelsen af gasformige forbindelser i kemiske reaktioner kræver typisk specialiseret udstyr og procedurer^1,2. På bænken skala, kan nogle gasser tilføjes direkte fra en tank, ved hjælp af et højtryk regulator³. En alternativ metode er at kondensere gas under kryogene betingelser^4,5. Selv om nyttige, kræver disse strategier brug af specialiserede pres reaktorer med ventiler, der kan være omkostningseffektivt uoverkommelige for løb mange reaktioner i parallel. Dette kan derfor høj grad bremse hastigheden på hvilken reaktion screening kan fortsætte. Som et resultat, har kemikere fundet det ønskeligt at indføre disse forbindelser ved hjælp af alternative metoder. Ammoniak kan føjes til reaktioner ved hjælp af forskellige carboxylat ammoniumsalte, udnytter de svage ligevægt mellem disse salte og fri ammoniak⁶. Overførsel hydrogenering er en vigtig strategi for reduktion af reaktioner af olefiner, carbonyl og nitro grupper at omgaas brugen af brandfarlig hydrogengas med forbindelser såsom ammonium formate eller hydrazin som bærere af H₂⁷. En anden gas af interesse på dette område er kulilte⁸ -CO kan være genereret i situ af befrielse fra metal carbonyl komplekser^9,10, eller alternativt kan den genereres af decarbonylation fra kilder som formates og formamides^11,12,13 eller chloroform^14,15.

En gas, som ikke har haft en betydelig udvikling i denne henseende er CO2-¹⁶. En af grundene til dette er, at mange forvandlinger, der involverer CO₂ også kræver høje temperaturer og tryk, og dermed er automatisk henvist til specialiseret reaktorer^17,18. Seneste bestræbelser på at udvikle mere reaktiv katalysatorer, dog, har fremmet kører mange af disse reaktioner under atmosfærisk pres af CO₂^19,20,21,22. Vi har for nylig opdaget en reaktion, hvor CO2 kan bruges til at mægle γ-C (sp³) – H arylation af alifatiske aminer²³. Denne strategi var forventet at kombinere fordelene ved en statisk lede gruppen tilgang herunder akrylamid^{24,25,26,27,28}, sulfonamid ^{29 , 30 , 31 , 32}, thiocarbonyl^33,34eller hydrazone³⁵-baseret lede grupper (kemiske robusticity), med lethed, hvormed et forbigående lede gruppen (nedsat trin økonomi)^{36, 37,38,39}.

Selv om bagstræv kunne ske under atmosfærisk tryk af CO₂, langsom behovet for en Schlenk set-up til skærmen reaktioner viste sig at være uoverkommeligt. Endvidere øge trykket lidt førte til forbedret reaktion udbytter, men kunne ikke blive nemt at opnå ved hjælp af en Schlenk linje. Vi har derfor søgt en alternativ strategi, og efterfølgende identificeret som tøris kunne nemt bruges som en solid kilde til CO₂ der kan føjes til en lang række reaktion fartøjer at indføre den nødvendige mængde af kuldioxid at opnå moderat pres (figur 1). Selvom underudnyttede i syntese, er en lignende strategi ret almindelig som en metode til at generere flydende CO₂ til kromatografi og udvinding programmer^{40,41,42,43, 44}. Udnytte denne strategi er tilladt vores gruppe til hurtigt skærmen stort tal af reaktioner i parallel, mens evnen hen til adgang moderat CO₂ pres af mellem 2-20 atmosfærer var afgørende for at forbedre udbyttet af reaktioner. Disse betingelser kan både primære (1°) og sekundære (2°) aminer være arylated med elektron rige og elektron fattige aryl halogenider.

Protocol

Forsigtig: 1) de følgende protokoller er blevet erklæret sikkert gennem gentagne forsøg. Men, forsigtighed bør udvises, når forsegling hætteglas, i hele reaktionen, og især når du åbner reaktionerne, som uensartethed i reaktionen hætteglas kan føre til udstyr fiasko. Hætteglassene skal inspiceres for fysiske defekter før brug. Hætteglassene skal placeres bag nogle form for blast skjold eller hætte skærf umiddelbart efter forsegling for at forebygge hændelser bør hætteglassene mislykkes. 2) selv om der …

Representative Results

Efter disse protokoller er det muligt at oplade et prøveglas med en passende mængde kuldioxid at opnå kemiske reaktioner, der kræver CO2 atmosfærer. Presset opnåede i trin 1 er beregnet til at være ca 3 atmosfærer (Se diskussion for fastsættelsen af denne værdi), selv om på grund af delvis solvation, den observerede pres er 2 atmosfærer ved stuetemperatur, og bør være cirka 2,6 atmosfærer betingelser reaktion. Derfor, på betingelser i trin 1, 2-Methyl-4-phenyl-b…

Discussion

Ved hjælp af van der Waals ligning af staten, kan den omtrentlige pres af disse systemer være beregnede⁴⁵

EQ. 1:

Under betingelserne i protokol 1, kan vi antage, 26,3 mg af CO₂ giver n = 5.98 x 10^-4 mols

Som et groft s…

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.