כאן אנו מציגים פרוטוקול לביצוע תגובות התגובה פשוט כלי תחת לחצים נמוכה עד בינונית של CO2. התגובות יכול להתבצע במגוון כלי פשוט על-ידי ניהול הפחמן הדו חמצני בצורה של קרח יבש, ללא הצורך בציוד יקר או משוכללים או set-ups.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מציגים פרוטוקול לביצוע תגובות התגובה פשוט כלי תחת לחצים נמוכה עד בינונית של CO2. התגובות יכול להתבצע במגוון כלי פשוט על-ידי ניהול הפחמן הדו חמצני בצורה של קרח יבש, ללא הצורך בציוד יקר או משוכללים או set-ups.
במסמך זה מוצגת אסטרטגיה כללית לביצוע תגובות תחת מתון מתון לחצים2 CO בקרח יבש. טכניקה זו obviates את הצורך ציוד מיוחד להשיג לחצים צנוע, יכול לשמש גם כדי להשיג לחצים גבוהים יותר ב ציוד מקצועי יותר יציבות כלי התגובה. בסוף התגובה, הבקבוקונים יכול להיות בקלות נשאר על ידי פתיחת בטמפרטורת החדר. בדוגמה הנוכחית CO2 משמש הן קבוצה בשם לבימוי, כמו גם דרך passivate מצעים אמין, ובכך מונע חמצון במהלך התגובה אורגנומתכתית. בנוסף בקלות הוספה, הקבוצה לבימוי יוסרו גם הם תחת ואקום, obviating את הצורך טיהור מקיף להסיר את הקבוצה לבימוי. אסטרטגיה זו מאפשרת את arylation γ-C(sp3)-ה נתיישב של אמינים אליפטיות, יש את הפוטנציאל להיות מיושם למגוון של תגובות אחרות מבוססות-אמין.
השימוש של תרכובות גזי בתגובות כימיות בדרך כלל דורש ציוד מיוחד הליכים1,2. בקנה מידה ספסל, ניתן להוסיף קצת גזים ישירות מטנק באמצעות וסת לחץ גבוה3. שיטה חלופית היא לדחוס את הגז תחת תנאים קריוגני4,5. למרות שימושי, אסטרטגיות אלו מחייבות השימוש של כורים לחץ מיוחדות עם שסתומים, אשר יכול להיות העלות אוסרני עבור הפעלה תגובות רבות במקביל. זה יכול לכן במידה רבה להאט את הקצב-איזו תגובה בהתקנה ההקרנה. כתוצאה מכך, כימאים מצאו זה רצוי להציג את תרכובות אלו באמצעות שיטות חלופיות. ניתן להוסיף אמוניה תגובות באמצעות מלחי אמוניום שונה carboxylate, מנצל האיזון חלש בין אלה מלחי אמוניה חופשית6. העברת הידרוגנציה היא לאסטרטגיה חשובה עבור הפחתת תגובות של אולפינים, קרבוניל וקבוצות ניטרו העוקפות את השימוש בגז מימן דליק עם תרכובות כגון אמוניום formate או הידרזין להגנה של H27. גז נוסף עניין באזור זה הוא פחמן חד-חמצני8 – CO יכול להיות שנוצר ב באתרו על ידי שחרור קרבוניל מתכת מתחמי9,10, או לחלופין זה יכול להיווצר על ידי decarbonylation מ מקורות כגון formates ו- formamides11,12,13 או כלורופורם14,15.
גז אחד אשר לא נהנתה התפתחות משמעותית מבחינה זו הוא פחמן דו חמצני16. אחת הסיבות לכך היא טרנספורמציות רבות המערבות CO2 גם לדרוש בטמפרטורות גבוהות, לחצים, ולכן באופן אוטומטי בדרגה כורים מיוחדות17,18. במאמצים האחרונים פיתוח זרזים יותר תגובתי, עם זאת, יש הקלה פועל רבות של תגובות אלו תחת הלחץ האטמוספרי של CO219,20,21,22. לאחרונה גילינו תגובה שבו פחמן דו-חמצני יכול לשמש כדי לתווך γ-C (sp3) – H arylation של אמינים אליפטיות23. אסטרטגיה זו אמורה לשלב את היתרונות של גישה של קבוצה כוונת סטטי כולל אמיד24,25,26,27,28, sulfonamide 29 , 30 , 31 , 32,33,thiocarbonyl34או hydrazone35-המבוסס על בימוי קבוצות (robusticity כימי), עם הקלות של קבוצה לבימוי ארעי (שלב ירד הכלכלה)36, 38, 37,39.
למרות התגובה שעלולות להתרחש תחת לחץ אטמוספרי של CO2, להאט הצורך ניתן להימנע schlenk ב מסך תגובות הוכיח מדי. יתר על כן, הגדלת הלחץ מעט הוביל השתפר התשואות התגובה, אבל לא ניתן בקלות להשיג באמצעות שורת schlenk. לכן חיפשנו אסטרטגיית חלופיים, לאחר מכן זיהה את קרח יבש יכולה בקלות לשמש מקור יציב של CO2 יכול להוסיף מגוון רחב של כלי התגובה להציג את הסכום הדרוש של פחמן דו חמצני כדי להשיג בינוני לחצים (איור 1). למרות שאינם מנוצלים במידה מספקת של סינתזה, אסטרטגיה דומה נפוץ למדי כמו שיטה להפקת נוזל CO2 ב ביולוגיה מולקולרית והפקת יישומים40,41,42,43, 44. ניצול אסטרטגיה זו אפשרה שאת הקבוצה שלנו במהירות מסך לכמויות גדולות של תגובות במקביל, בעוד היכולת גישה מתונה CO2 הלחצים של בין 2-20 אטמוספרות היו ביקורתיים כדי לשפר את התשואות של התגובות. בתנאים אלה, ניתן arylated עם אלקטרון עשיר, אלקטרון aryl המסכן הלידים הראשי (1°) והן המשני (2°) אמינים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התראה: 1) הפרוטוקולים הבאים נקבעתם בטוח במבחנים חוזרים ונשנים. עם זאת, יש לנקוט זהירות בעת איטום הבקבוקונים, לאורך כל התגובה, במיוחד בעת פתיחת התגובות, כמו inhomogeneity, בעקבות התגובות בקבוקונים עלול להוביל כשל בציוד. בקבוקונים יש לחפש פגמים פיזיים לפני השימוש. בקבוקונים צריך להיות ממוקם מאחורי צורה כלשהי של המגן הפיצוץ או הוד סאש מיד לאחר איטום למניעת אירועים צריך את הבקבוקונים להיכשל. 2) למרות שיש סיכוי קטן עבור חנק עקב הכמויות קטנות של CO2 משמש, תגובות צריך להיות הגדרת כמו גם באזור מאוורר היטב או בשכונה fume לפתוח. 3) קרח יבש הוא cryogen והוא יכול לגרום נזק לרקמות רציני. טיפול צריך ולכן ניתן לממש זמן מניפולציה כדי למנוע כוויות קור, כגון הגבלת מגע ישיר או באמצעות כפפות ההקפאה. 4) קרח יבש לדחוס את אדי מים, זאת אומרת כי לפני השימוש, הקרח היבש צריך להיות מכנית exfoliated כדי להבטיח המסה של CO2 (s) בלבד. זו יכולה להיות מושגת על ידי שפשוף פשוט הקרח היבש בין אצבעותיו, או בביטחה, לשפשף את זה בין אצבעותיו עם שכבת הגנה כגון הכפפות או מגבת.
1. תגובה בקבוקון 7.5 mL (אוויר לא נשלל)
2. תגובה בקבוקון 7.5 mL (טיהור תנאים – אוויר לא נכלל)
3. תגובה בקבוקון 40 מ"ל (אוויר לא נשלל)
4. תגובה 35 מ ל צינור לחץ (אוויר לא נשלל)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בעקבות פרוטוקולים אלה, זה אפשרי לחייב בקבוקון התגובה עם הכמות המתאימה של פחמן דו חמצני כדי להשיג תגובות כימיות הדורשים CO2 אטמוספרות. הלחץ מושגת בשלב 1 מחושבת להיות כ 3 אטמוספרות (ראה דיון לקביעת ערך זה), למרות עקב יוצרות חלקית, הלחץ שנצפה זה הוא 2 אטמוספרות בטמפרטורת החדר, צריך להיות אטמוספרות כ 2.6 בתנאים התגובה. לכן, תחת התנאים בשלב 1, 2-מתיל-4-phenyl-butanamine ניתן להשיג ב- 69% תשואה (איור 2). מאת הראשון להקאה את הבקבוקון של אוויר דרך הדחק על ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שימוש ואן דר Waals המשוואה של המדינה, הלחץ משוער של מערכות אלה יכול להיות מחושב45
הציוד 1:
תחת התנאים 1 לפרוטוקול, אנחנו יכולים להניח 26.3 מ"ג של CO2 נותן n = 5.98 x 10-4 mols

כמו הערכה גסה, הדבר מצביע על פרוטוקול 1 התגו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש של CO2 כקבוצה הבימוי עבור C-H ההפעלה של סובסטרטים בסיסי לואיס נמצא כעת המוקד של פטנט זמני ארצות הברית #62/608, 074.
המחברים רוצים להכיר סטארט-אפ מימון של האוניברסיטה של טולדו, כמו גם כספים מקרן Frasch של האגודה האמריקנית לכימיה של הרמן בתמיכה חלקית של עבודה זו. מר תומאס קינה הוא הודה על עזרתו עם פיתוח מד לחץ מתאים למדידת הלחץ התגובה. מר סטיב Modar הוא הודה לדיונים שימושי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| בקבוקון מדגם 7.5 מ"ל עם מכסה בורג (תרמוסטי) | Qorpak | GLC-00984 | ניתן לעשות שימוש חוזר. |
| בקבוקון מדגם 40 מ"ל עם מכסה בורג (תרמוסטי) | Qorpak | GLC-01039 | ניתן לעשות שימוש חוזר. |
| צינור לחץ, חוט #15, אורך 7 אינץ', 25.4 מ"מ OD | אייס גלאס | 8648-06 | ניתן לעשות שימוש חוזר. |
| ניתן לעשות שימוש חוזר בבלוק פאי ל-2 בקבוקוני דראם | ChemGlass | CG-1991-P14 | . |
| לעשות שימוש חוזר | בבלוק פאי ל-10 בקבוקוני דראם | ChemGlass | CG-1991-P12 |
| 3.2 מ"מ PTFE מוטות ערבוב חד פעמיים | פישר | 14-513-93 | ניתן לעשות שימוש חוזר. |
| c-mag hs 7 פלטת בקרה | IKA | 20002695 | |
| איזון שקילה אנליטי | Sartorius | QUINTIX2241S | |
| מרית מיקרו מחודדת כפולה | פישר סיינטיפיק | 21-401-10 | |
| Hei-VAP יתרון - דגם הרמת יד עם G5 מעבה קרח יבש מאייד סיבובי | Heidolph | 561-01500-00 | |
| מלכודת בליטות 14/20 Joint | ChemGlass | CG-1322-01 | |
| tert-Amyl amine | Alfa Aesar | B24639-14 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| 2-מתיל-N-(3-מתילבנזיל)בוטאן-2-אמין | N/A | N/A | מוכן מאמינציה רדוקטיבית של tert-אמיל אמין ו-3-טולואלדהיד בנוכחות נתרן בורוהידריד במתנול. |
| פלדיום אצטט | Chem-Impex International, Inc. | 4898 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| כסף טריפלואורואצטט | כימיקלים מעץ אלון | 007271 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| פניל יודיד | כימיקלים מעץ אלון | 003461 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| חומצה אצטית | פישר כימיקל | A38 | משמש כפי שהתקבל. |
| 1,1,1,3,3,3-Hexafluoroisopropanol | כימיקלים מעץ אלון | 003409 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| נטולי יונים | המתקבלים ממערכת מים נטולת יונים in-house | ||
| קרח יבש | קרבוניק אנטרפרייזס קרח יבש בע"מ | לא מתאים למזון קרח יבש. | |
| חומצה הידרוכלורית מרוכזת | פישר כימיקל | A144SI | מדולל לתמיסה של 1.2 מ' לפני השימוש. |
| דיאתיל אתר, מאושר | פישר כימיקל | E138 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| הקסאנים, מאושר ACS | Fisher Chemical | H292 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| אמוניום הידרוקסיד רווי | פישר כימיקל | A669 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| דיכלורומתאן | פישר כימיקל | D37 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| נתרן גופרתי, | כימיקלים אלקונים | 044702 | בשימוש כפי שהתקבל. |
| הפרדה של 250 מ"ל | שהוכן in-house על ידי מפוח זכוכית צוות. | ||
| תחתון עגול 100 מ"ל | שהוכן in-house על ידי מפוח זכוכית צוות. | ||
| פקקי | משפך חד פעמיים מדעיים | 2085136030 | |
| בקבוקוני נצנוץ מזכוכית בורוסיליקט, 20 מ"ל | פישר סיינטיפיק | 03-337-15 | |
| 5 מ"מ OD צינורות תמ"ג מדויקים דקים | Wilmad | 666000575 | |
| Chloroform-d | Cambridge Isotope Laboratories, Inc. | DLM-7 | בשימוש כפי שהתקבל. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה