Versatile trasformazioni di CO₂ in prodotti complessi: una strategia in due fasi in un solo vaso

Questo protocollo è significativo perché possiamo controllare la completa riduzione elettronica della CO2 e possiamo usare la forma del prodotto come intermedio reattivo e versatile nelle reazioni a cascata di un vaso. Grazie alla cruciale fase di riduzione della CO2 e alla strategia a cascata, questa tecnica e il sondaggio inverso della reattività intermedia portano alla sintesi del composto di carbonio dalla CO2 per il primo passo. La preparazione della miscela di reazione è un processo meticoloso che comporta molteplici aggiunte a un contenitore di reazione all'interno della scatola del guanto, pressurizzazione di CO2 e un rigoroso controllo del tempo e della temperatura.

Questa strategia a cascata richiede fasi di reazione successive, l'uso di una scatola portaoggetti e la movimentazione del gas, che sono tutti più facili da capire attraverso la dimostrazione visiva. Per la sintesi del composto due, caricare un tubo NMR con 15,9 milligrammi di nove BBN, 130 microlitri di un benzene esametile molare al 10% come standard interno e 100 microlitri di una soluzione di catalizzatore di ferro molare all'1% in tetraidrofurano deuterato. Aggiungere 0,37 millilitri di tetraidrofurano deuterato aggiuntivo al tubo prima di chiudere il tubo e collegarlo a un sistema di gas all'esterno del portaoggetti.

Posizionare il tubo NMR in un bagno di 25 gradi Celsius per 15 minuti. Quindi aggiungere un'atmosfera di anidride carbonica per tre minuti prima di chiudere il tubo per un'incubazione di 45 minuti a 25 gradi Celsius. Durante l'equilibrazione, preparare una soluzione stock mescolando 189 microlitri di tetraidrofurano appena distillato 2, 6-diisopropiletilammina e 811 microlitri di tetraidrofurano fresco deuterato.

Quando ne è stato generato uno composto, aprire il tubo NMR all'interno della scatola del guanto e aggiungere 55 microlitri della soluzione preparata di 2, 6-diisopropiletilammina al tubo. Quindi chiudere e scuotere il tubo per 10 secondi. Dopo 20 minuti, confermare la formazione di imina 2 mediante analisi NMR protonica e determinare la resa NMR rispetto al segnale allo standard interno.

Per la sintesi del composto tre, caricare il recipiente di reazione contenente una barra di agitazione magnetica con 9,4 milligrammi di catalizzatore di ferro, 320 milligrammi di 9-BBN e 10 millilitri di tetraidrofurano all'interno di una scatola di guanti. Dopo aver chiuso il recipiente di reazione, rimuoverlo dalla scatola dei guanti per il collegamento al sistema di gas. Aggiungere un'atmosfera di anidride carbonica al recipiente per tre minuti prima di chiudere il recipiente per un'incubazione mescolando di 45 minuti a 25 gradi Celsius.

Alla fine della reazione, aprire il recipiente di reazione nella scatola del guanto e aggiungere una soluzione di 380 milligrammi di triazolo-5-ylidene in sei millilitri di tetraidrofurano alla miscela. Quindi caricare la reazione con tre atmosfere di anidride carbonica e mescolando per 60 minuti a 60 gradi Celsius. Alla fine della reazione, quando la soluzione si è raffreddata a temperatura ambiente, rimuovere i volatili sotto vuoto e lavare il residuo tre volte con due millilitri di etere dietile a zero gradi Celsius per ottenere l'addotto di anidride carbonica tre come polvere bianca.

Per la sintesi di quattro composti in una scatola portaoggetti, caricare un nuovo recipiente di reazione contenente una barra di agitazione magnetica con 159 milligrammi di 9-BBN, 10% di esametil benzene molare come standard interno e 4,7 milligrammi di catalizzatore di ferro seguito dall'aggiunta di cinque millilitri di tetraidrofurano. Posizionare il recipiente chiuso all'esterno della scatola dei guanti per un equilibrazione di 15 minuti a 25 gradi Celsius prima di collegare il contenitore al sistema del gas per tre minuti sotto una pressione dinamica di un'atmosfera di anidride carbonica. Alla fine della pressurizzazione, chiudere il vaso per un'incubazione mescolando di 45 minuti a 25 gradi Celsius.

Quando ne è stato generato uno composto, aprire il recipiente di reazione nella scatola del guanto e aggiungere 54 milligrammi di triazolo-5-ililidene. All'esterno della scatola dei guanti, mescolare la soluzione a 80 gradi Celsius per 40 minuti per generare una miscela di composti contenenti composto quattro e rimuovere il solvente sotto vuoto. Quindi sciogliere parte del residuo in 0,6 millilitri di tetraidrofurano deuterato e filtrare la soluzione attraverso una siringa dotata di un filtro in politetrafluoroetilene da 0,2 micrometri in un tubo NMR per l'analisi.

Una generazione riuscita di composto bis(borile)acetale, come valutato dall'analisi NMR protonica, si traduce in un picco caratteristico di metilammina a 5,4 parti per milione di tetraidrofurano deuterato. Una generazione di successo di composto due presenta un caratteristico picco AB fissato a 7,30 parti per milione per i due protoni di metilammina inequivalenti nel tertraidrofurano deuterato. In una generazione di successo di composto tre, i segnali più notevoli sono il picco di metene collegato al carbene a 5,34 parti per milione e i picchi di metene del frammento BBN a 0,26 e meno 0,65 parti per milione.

Una sintesi di successo del composto quattro in situ generato dall'anidride carbonica è caratterizzata in particolare da un fascicolo a 4,64 parti per milione in una pseudo-tripletta a 3,36 parti per milione. La catena alifatica C3 del composto isolato quattro da DL-gliceraldeide è caratterizzata nel protone NMR da quattro segnali protoni, e nel carbonio 13 NMR da tre segnali di carbonio. Le fasi di riduzione sono sensibili alle modifiche del protocollo e la riproducibilità deve essere sondata in particolare dalla sintesi riproduttiva del composto due in buona resa.

Assicurarsi di controllare le schede di sicurezza per eventuali materiali e gas pericolosi per prendere precauzioni per quanto riguarda la manipolazione dei gas ed evitare la costruzione di sovrapressione.