סינתזה מאוד Stereoselective של 1,6-Ketoesters מתווכת על ידי נוזלים יוניים: תגובת שלושה רכיבי הפעלה מהירה גישה לסוג חדש של נמוך Gelators משקל המולקולרי

המטרה הכללית של הליך זה היא להדגים כיצד ניתן להשתמש בנוזלים יוניים כprecursors של n Heterocyclic Carbine או NHC בסנתזה תלת-רכיבית של six Keto esters, מחלקה חדשה של ג'לים בעלי משקל מולקולרי נמוך. מאוחר יותר, אנו מסתמכים על מולקולות מורכבות בחיי היומיום שלנו, החל מתרופות ועד לחומרים חדשים.

כדי למצוא תכונות מולקולריות חדשות, יש להרחיב את ארגז הכלים הסינתטי. היתרון המרכזי של הטכניקה שאתם תלמדו כאן היום הוא שהיא מאפשרת הנדסה מהירה וזולה של חומרים חדשים בעלי תפקוד רצוי מחומרי מוצא זמינים, כגון נוזלים יוניים, קטונים, אלדהידים ואלכוהולים. באופן כללי, נוזלים יוניים נחשבים כקטליזטורים מקדימים (pre-catalysts) דלים.

עם זאת, לנוזלים יוניים ישנם מעלות רבות, כגון מחיר וזמינות. כאן מוצגת תגובה שבה נוזלים יוניים של ברזל הם סלקטיביים יותר ובעלי תפוקה גבוהה יותר מאשר קטליזטורים מקדימים קונבנציונליים של NHC. כדי להתחיל, ייבשו ethyl three methyl oleum acetate או emac בבקבוק תחתון עגול באמצעות מאייד סיבובי בלחץ של 10 millibar ובטמפרטורה של 40 °C למשך שעה אחת.

לאחר מכן, הוסיפו 2.1 גרם של emac יבש וגרם אחד של calco לבקראו round bottom flask בנפח 100 מיליליטר המצויד במגנט Stir. כמו כן, הוסיפו לבקראו שני מיליליטר של methanol ו-2.3 גרם של aldehyde. סדר ההוספה הוא בעל חשיבות רבה.

יש להוסיף את ה-DBU אחרון כדי להבטיח הדירות בטמפרטורת החדר. המיסו את התערובת ב-60 milliliters של chloro methane על ידי ערבוב למשך דקה אחת. לאחר מכן, הוסיפו 0.37 milliliters של DBU לתערובת המערבבת וסגרו את הבקבוק בעל התחתית העגולה.

ערבבו באמצעות מגנט Stir bar במהירות של 500 RPM בטמפרטורת החדר. בדקו את השלמת התגובה באמצעות תהודה מגנטית גרעינית של פרוטונים או NMR. חפשו את היעלמות הקשר הכפול של Cal C באזור 7.8 PP M.

כאשר התגובה הגיעה לסיומה, הסר את הרכיבים הנדיפים באמצעות מאיד סיבובי בלחץ של 10 millibar ובטמפרטורה של 20 degrees Celsius למשך 15 דקות. הוסף 50 milliliters של methanol לשאריות והמס את ה-EMAC על ידי ערבוב עם מוט ערבוב מגנטי. הסר את המוצקים מדפנות הבקבוק באמצעות ערבוב חזק עם מוט ערבוב מגנטי במהירות של 750 RPM למשך 30 דקות.

במידת הצורך, השתמשו בשפכטל כדי להסיר את השאריות המוצקות מהדפנות. סננו את התערובת דרך פילטר פריץ (fritz) עם גודל נקבים של שלוש. הניחו את התסנן בצד לצורך מיחזור Emmy Mac.

שטפו עם 40 מיליליטרים נוספים של methanol בעודן על המכשיר, וחלקו בעדינות את עיקת הסינון לחתיכות קטנות יותר בעזרת שפכטל. העבירו את המוצקים באמצעות משפך לאבקה לבקבוק תחתית עגולה שנשקל מראש, וייבשו את המוצקים תחת ואקום. שקלו את הבקבוק וחשבו את התפוקה.

נתחו את המוצר באמצעות NMR של פרוטונים והשוו לספקטרום המדווח. הסירו את החומרים הנדיפים מתערובת המתודיול תחת לחץ מופחת של 10 millibar בטמפרטורה של 40 מעלות למשך 30 דקות. נתחו את השמן שהתקבל באמצעות NMR של פרוטונים כדי לוודא נוכחות של EMAC.

ניתן כעת להשתמש שוב ב-EMAC המומחזר. הכין תמיסת מלאי על ידי הוספת 200 מיליגרם של המוצר המסונתז. הוסף מגנט לערבוב למבחנה ו-2.5 מיליליטר של כלורומתאן להמסת הקיטו-אתר; ערבב עד להמסה מלאה של כל הרכיבים.

לאחר מכן, הוסיפו 20 milliliters של Heptane לכלי כימי (beaker) בנפח של 50 milliliter והוסיפו 1.25 milliliters מהתמיסה המרוכזת (stock solution) אל ה-heptane. ערבבו במהירות כדי להבטיח ערבוב הולם, והניחו לתערובת לעמוד ללא ערבוב בטמפרטורת החדר עד להגעה למשך הזמן הנדרש. Dalal Oleum שימשו כקטליזטורים מקדימים (pre catalysts) בתוספת קונג'וגטית פורמלית של Unsaturated Aldehydes ל-Cal cones, אשר הניבה 1,6-Keto esters. Emmy Mac מקדם תגובה סטריאו-סלקטיבית גבוהה בין Aldehyde ל-Cal cone.

התגובה מתרחשת עם העדפה גבוהה ל-anti DSR, ואת ה-one six keto esters ניתן לבודד ובניצחונות של עד 92%. התגובה בעלת שלושת הרכיבים מנוטרת באמצעות proton NMR. היעלמות ה-cal cone מעידה על כך שהתגובה הסתיימה, כפי שמוצג ב-NMR הגולמי לאחר טיהור נוסף של המוצר. מוצר הסיום, ה-one six Keto Eter, מנותח באמצעות proton NMR ו-carbon 13 NMR, ומושווה לספקטראים שדווחו. לאחר השליטה בשיטה, ניתן להגדיל את קנה מידה של התגובה.

בעיות מקובלות הקשורות להרחבת קנה המידה נמנעות הודות לעיבוד (workup) ללא כרומטוגרפיה בעקבות הליך זה. ניתן להשיג אסטרים אחרים של 1,6-קטו. וריאציות מבניות בתוך הטבעות הארומטיות נסבלות היטב, ואף על פי ששום מהריאגנטים שנעשה בהם שימוש אינם דורשים טיפול מיוחד, יש לשמור על פרקטיקה מעבדתית תקינה.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה של אופן ביצוע סינתזה של שישה רכיבי מפתח בתיווך נוזל יוני, וכיצד להכין פורמולציות עם תרכובות אלו.