Oppnå moderat press i forseglet fartøy bruker tørris som en Solid CO2

Summary

Her presenterer vi en protokoll for å utføre reaksjoner i enkel reaksjon skip under lav til moderat presset av CO₂. Reaksjoner kan utføres i en rekke skip ved administrasjon av karbondioksid i form av tørris, uten behov for dyre eller utdype utstyr eller set-ups.

Abstract

Her vises en generell strategi for å utføre reaksjoner under mild til moderat CO₂ presset med tørris. Denne teknikken obviates behovet for spesialisert utstyr å oppnå beskjeden press, og kan også brukes til å oppnå høyere press i mer spesialisert utstyr og kraftigere reaksjon fartøy. På slutten av reaksjonen, kan hetteglass være lett trykkavlastet av åpningen ved romtemperatur. I eksemplet stede fungerer CO₂ som både en antatte dirigere gruppe så vel som en måte å passivate Amin underlag, og dermed hindre oksidasjon under organometalliske reaksjonen. I tillegg legges lett, er dirigere gruppen også fjernet under vakuum, obviating behovet for omfattende rensing å fjerne gruppen Regi. Denne strategien kan den lettvinte γ-C(sp³)-H arylation av alifatisk aminer og kan brukes til en rekke andre Amin-baserte reaksjoner.

Introduction

Bruk av gass forbindelser i kjemiske reaksjoner krever spesialisert utstyr og prosedyrer^1,2. På benken skala, kan noen gasser legges direkte fra en tank med en høytrykk regulator³. En alternativ metode er å kondensere gassen under kryogene forhold^4,5. Nyttige, krever disse strategiene bruk av spesialiserte press reaktorer med ventiler, som kan være kostnadseffektivt uoverkommelige for å kjøre mange reaksjoner parallelt. Derfor kan dette betydelig redusere hastigheten på som reaksjon screening kan fortsette. Derfor har kjemikere funnet det ønskelig å introdusere disse forbindelsene med alternative metoder. Ammoniakk kan legges til reaksjoner med forskjellige ammonium carboxylate salter, drar nytte av den svake likevekten mellom disse salter og gratis ammoniakk⁶. Overføre hydrogenering er en viktig strategi for reduksjon reaksjoner på olefins, karbonyl og nitro grupper som omgår bruk av brennbare hydrogengass med forbindelser som ammonium formiat eller hydrazine som bærere av H₂⁷. En annen gass rundt i dette området er karbonmonoksid⁸ -CO kan være generert i situ etter frigjøringen fra metall karbonyl komplekser^9,10, eller alternativt det kan genereres ved decarbonylation fra kilder som formates og formamides^11,12,13 eller kloroform^14,15.

En gass som ikke har hatt betydelig utvikling i denne forbindelse er karbondioksid¹⁶. En årsak til dette er at mange transformasjoner som involverer CO₂ også krever høye temperaturer og trykk, og dermed blir automatisk henvist til spesialiserte reaktorer^17,18. Siste innsats for å utvikle mer reaktiv katalysatorer, imidlertid, lettet kjører mange av disse reaksjonene under atmosfærisk trykk CO₂^19,20,21,22. Vi har nylig oppdaget en reaksjon som karbondioksid kan brukes å megle γ-C (sp³)-H arylation alifatisk aminer²³. Denne strategien var ventet å kombinere fordelene med en dirigere gruppen tilnærming inkludert amid^{24,25,26,27,28}sulfonamide ^{29 , 30 , 31 , 32}, thiocarbonyl^33,34eller hydrazone³⁵-basert regi grupper (kjemiske robusticity), med enkelt en forbigående dirigere gruppe (redusert trinn økonomi)^{36, 37,38,39}.

Selv om reaksjonen kan oppstå under lufttrykk CO₂, redusere behovet for en Schlenk oppsett til skjermen reaksjoner viste uoverkommelig. Videre økende press litt førte til forbedret reaksjon avkastning, men enkelt oppnås ikke ved å bruke Schlenk:. Vi søkte derfor en alternativ strategi, og senere identifisert som tørris kan enkelt brukes som en solid CO₂ som kan legges til en rekke reaksjon fartøy å introdusere den nødvendige mengden av karbondioksid å oppnå moderat Press (figur 1). Selv om underutilized i syntese, er en lignende strategi ganske vanlig som metode for å generere flytende CO₂ for kromatografi og utvinning programmer^{40,41,42,43, 44}. Bruker denne strategien tillatt vår gruppe å raskt skjermen stort antall reaksjoner i parallell, mens muligheten til å tilgang moderat CO₂ Trykk på mellom 2-20 atmosfærer var avgjørende for å forbedre avkastningen av reaksjoner. Under disse forholdene, kan både primær (1°) og videregående (2°) aminer være arylated med elektron rike og elektron dårlig aryl halides.

Protocol

FORSIKTIG: 1) følgende protokoller har vært ansett trygt gjennom gjentatte forsøk. Men forsiktighet bør utvises ved tetting ampuller, gjennom reaksjonen, og spesielt når åpning reaksjoner, som inhomogeneity i reaksjonen ampuller fører til utstyrssvikt. Ampuller bør inspiseres for fysiske defekter før bruk. Ampuller plasseres bak noen form for blast skjold eller hette sash straks tetting å forhindre hendelser skal hetteglass mislykkes. 2) selv om det er liten sjanse for kvelning på grunn av små mengder av CO<s…

Representative Results

Etter disse protokollene er det mulig å lade reaksjon ampuller med en passende mengde karbondioksid å oppnå kjemiske reaksjoner som krever CO2 atmosfærer. Trykket i trinn 1 er beregnet til ca 3 atmosfærer (se diskusjon for fastsettelse av denne verdien), men på grunn av delvis solvation, observerte trykket er i 2 atmosfærer ved romtemperatur, og skal ca 2,6 atmosfærer under reaksjonen forhold. Derfor under forholdene i trinn 1, kan 2-Methyl-4-fenyl-butanamine fås i 69%…

Discussion

Bruke van der Waals ligning av staten, kan omtrentlig trykket av disse systemene være beregnede⁴⁵

EQ. 1:

Under forholdene i protokollen 1, kan vi anta 26.3 mg av CO₂ gir n = 5.98 x 10^-4 mols

Som et grovt anslag tyder de…

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.