Artykuł metodologiczny

Zielona synteza cieczy jonowej na bazie chinoliny

DOI:

10.3791/67345

27 września 2024

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W niniejszej pracy wyjaśniamy zieloną syntezę cieczy jonowej (IL) na bazie chinoliny, a mianowicie bromku 1-heksadecylochinolino-1-ium {[C16quin]Br} poprzez zmieszanie chinoliny z nadmiarem 1-bromoheksadekanu, wraz z jej szczegółową charakterystyką za pomocą pomiarów magnetycznego rezonansu jądrowego i spektroskopowego podczerwieni.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Stale rosnące zagrożenie opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) zagraża skuteczności dominujących antybiotyków przeciwko nieustannie kiełkującym infekcjom wywoływanym przez bakterie, wirusy, pasożyty i grzyby, stanowiąc wielkie zagrożenie dla ludzkiego zdrowia i dobrego samopoczucia. W związku z tym kilka nowych cząsteczek udowodniło swoją siłę, a ciecze jonowe (IL) są jedną z najbardziej przyjaznych dla środowiska, nielotnych i stabilnych termicznie alternatyw dla istniejących środków przeciwdrobnoustrojowych, posiadając wysoki potencjał solwatacyjny, a także niską prężność pary. Co więcej, wykorzystanie tych jednostek zarówno w stabilizowaniu, jak i destabilizowaniu struktur białkowych oraz wzmacnianiu aktywności enzymatycznej jeszcze bardziej zwiększyło ich potencjał w przemyśle biomedycznym. Mając to na uwadze, przedstawiamy zieloną syntezę i charakterystykę IL na bazie chinoliny, ze względu na jej ogromną siłę przeciwdrobnoustrojową, o niskiej cytotoksyczności i doskonałej aktywności sztucznych białek opiekuńczych. W tym przypadku zastosowanie podejścia opartego na syntezie jednogarnkowej w bezrozpuszczalnikowych, bardziej ekologicznych warunkach reakcji nie tylko poprawiło wydajność reakcji, ale także zwiększyło wydajność chemiczną. Czystość zsyntetyzowanego IL potwierdzono za pomocą spektroskopii 1H magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), 13C NMR i spektroskopii w podczerwieni (IR). Potencjał biologiczny zsyntetyzowanego związku jest dalej weryfikowany poprzez analizę jego właściwości wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu, wydalania i toksyczności (ADMET) i uwierzytelniany za pomocą testu dyfuzji krążkowej.

Wprowadzenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ogromny wzrost światowej populacji powoduje ogromny wzrost konsumpcji szerokiej gamy towarów w ciągu ostatnich kilku lat, w tym żywności, leków, a także innych kluczowych produktów dla utrzymania organizmów śmiertelnych. Ożywiło to poszukiwania nowych związków chemicznych o wyjątkowo wyspecjalizowanych, ekologicznych i korzystnych właściwościach na całym świecie. Ciecze jonowe (IL) okazały się szczęśliwe pod tym względem. Implikacja tych związków w domenie naukowej wzmocniła nowe przedsięwzięcia badawcze w zakresie współczesnych technologii chemicznych1. W przeciwieństwie do konwencjonalnych podejść, wykorzystanie IL nie tylko ułatwia postępujące warunki reakcji, ale także promuje zindywidualizowaną strategię radzenia sobie z różnymi wyzwaniami biochemicznymi związanymi z eksperymentalnymi badaniami i rozwojem2.

Zazwyczaj, ILs to stabilne sole stanowiące kationy (organiczne) i aniony (nieorganiczne), o temperaturze topnienia poniżej 100 °C3. Empirycznie, zgodnie z 12 zasadami zielonej chemii, są one przekonującymi substytutami zwykłych rozpuszczalników organicznych4. Zdumiewające właściwości związane z wykorzystaniem tych związków obejmują doskonałą przewodność wewnętrzną, polarność, tendencję do solwatacji, stabilność termiczną, nielotność, kwasowość/zasadowość, hydrofilowość/hydrofobowość i przestrajalność, dzięki czemu IL najlepiej nadają się do badań eksperymentalnych5.

Oprócz szerokich zastosowań różnych klas IL w nowoczesnej syntezie organicznej6, kataliza7, oraz różne procesy elektrochemiczne z udziałem czujników8, siłowniki9, baterie10, oraz ogniwa paliwowe11, w ciągu ostatnich kilku lat ta klasa związków zyskała doniosłe uznanie w dziedzinie biomedycyny w świetle oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe. Obecne badania wykazały, że IL oparte na imidazolimie, pirydynie, cholinie i pirolu są niezwykle skuteczne jako środki terapeutyczne ze względu na ich wysoki ładunek i hydrofobowość12. Jednak ich odpowiedniki na bazie chinoliny są nadal uważane za najsilniejsze w walce z drobnoustrojami chorobotwórczymi12. Dodatkowe zastosowania biomedyczne towarzyszące tej klasie IL obejmują aktywność sztucznych białek opiekuńczych13, cytotoksyczność wobec komórek rakowych14, a także doskonałą zdolność przenoszenia leków15.

Konwencjonalnie, produkcja ILs wiąże się z użyciem wysoce toksycznych rozpuszczalników, takich jak dichlorometan, benzen, czterochlorek węgla, dichloroetylen, itp.16, utrudniając biokompatybilność i podnosząc toksyczność związku, czyniąc je niepożądanymi do użytku biologicznego. Dodatkowo, stosowanie szkodliwych rozpuszczalników w pożywkach reakcyjnych nie tylko spowalnia czas reakcji, ale także zwiększa niezamierzoną produkcję odpadów ubocznych uwalnianych do środowiska17. Co więcej, rozpuszczalnik stosowany w pożywce reakcyjnej wpływa również na pH produktu końcowego; W związku z tym jego usunięcie pod koniec reakcji jest niezbędne, zwłaszcza gdy pożądany związek ma być stosowany w systemach biologicznych związanych z białkami. W związku z tym trzymanie się z dala od stosowania takiego rozpuszczalnika jest korzystne w dziedzinie zielonej chemii.

W tym badaniu opisujemy jednoetapową syntezę biokompatybilnego i nietoksycznego 13 IL, a mianowicie bromku 1-hekadecylochinolino-1-ium, używając bardziej ekologicznej metody. Obecna strategia pomija wykorzystanie rozpuszczalnika molekularnego, wykorzystując zdolność samosolwatowania IL utworzonego w mieszaninie reakcyjnej, promując wysoką wydajność reakcji i wydajność chemiczną. Menschutkin reaction18stanowi podstawę obecnej metodologii syntezy. Czystość zsyntetyzowanego związku bada się za pomocą spektroskopii NMR i IR. Profil farmakokinetyczny związku i jego toksyczność badano w badaniach ADMET. Ponadto w badaniu wykazano również potencjał przeciwdrobnoustrojowy zsyntetyzowanego IL wobec patogennego szczepu Candida albicans.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

UWAGA: bromek 1-heksadecylochinolino-1-ium{[C16quin]Br} został zsyntetyzowany zgodnie z wcześniejszym opisem Sharma et al.13.

1. Przygotowanie i sterylizacja aparatury szklanej

UWAGA: Powinno to być zrobione co najmniej 1 dzień przed przygotowaniem reakcji do syntezy pożądanego związku.

  1. Dokładnie umyj kolbę okrągłodenną (RB) o pojemności 24/29 ml i 250 ml wraz z innymi szklanymi urządzeniami, takimi jak cylindry miarowe itp., a następnie spłucz wodą destylowaną, a następnie acetonem.
  2. Wysuszyć umyte urządzenie w suszarce z gorącym powietrzem w temperaturze 60 °C, aż urządzenie całkowicie wyschnie do dalszego użytku.
    UWAGA: Zazwyczaj umyte urządzenie należy umieszczać na noc w suszarce, aby całkowicie usunąć film wodny i upewnić się, że system reakcyjny jest wolny od zanieczyszczeń.

2. Ustawianie aparatury

UWAGA: Aparatura powinna być odpowiednio zaciśnięta, aby zapewnić równomierne podgrzewanie reagentów. Schemat ideowy układu reakcji jest pokazany na Rysunek 1.

  1. Umieść kąpiel olejową na płycie grzejnej z mieszadłem magnetycznym. Przed rozpoczęciem reakcji podgrzać łaźnię olejową do temperatury 80 °C.
  2. Pozostawić RB w kąpieli olejowej za pomocą stojaka retortowego z rurką w taki sposób, aby był do połowy zanurzony w kąpieli olejowej umieszczonej na płycie grzejnej z mieszadłem magnetycznym.
  3. Uszczelnić górny otwór RB korkiem stanowiącym igłę do przeczyszczania, następnie połączoną ze strzykawką z przymocowanym do niej balonemN2.
  4. Uszczelnić szczelnie drugą szyjkę RB za pomocą innego gumowego korka, aby uniknąć wycieku N2 z pożywki reakcyjnej.
  5. Podgrzej całe podłoże do temperatury 80 °C w atmosferze obojętnej utrzymywanej przez przedmuchiwanieN2 przed dodaniem reagentów do RB.
  6. Kilkakrotnie napełniać balonN2, aby zapewnić bezwładność układu reakcyjnego i utrzymać temperaturę przez cały czas (stąd preferowane jest ogrzewanie w kąpieli olejowej).

3. Dodawanie reagentów do układu reakcyjnego

  1. Wlać 0,1 M chinoliny i 0,105 M 1-bromoheksadekanu do układu reakcyjnego bez naruszania zadanego środowiska reakcji.
  2. Mieszaj zawartość w sposób ciągły z prędkością 2500-3000 obr./min przez 3 dni w obojętnym środowisku i stałej temperaturze.

4. Oczyszczanie/rekrystalizacja związku

UWAGA: Cały produkt nie powinien być poddawany ponownej krystalizacji. Zamiast tego należy wybrać rekrystalizację partii, aby uniknąć strat produktu.

  1. Otrzymaną substancję stałą rozpuścić w mieszaninie toluenu i etanianu etylu w stosunku 1:2. Schłodzić tę mieszaninę do temperatury -15 °C w głębokiej zamrażarce (temperatura ustawiona na -15 °C) i przefiltrować pod próżnią za pomocą lejka Buchnera, podłączonego do pompy próżniowej i kolby filtracyjnej przez rurkę. Umieścić polipropylenową membranę filtracyjną o wielkości porów 0,45 μm w lejku Buchnera, zakrywając całe dno filtra. Wlej niewielką ilość mieszaniny rozpuszczalników przez filtr, aby stworzyć odpowiednie uszczelnienie, zapobiegając wszelkim wyciekom powietrza przez zestaw.
  2. Przefiltrowany produkt umyć zimnym toluenem, stopniowo przelewając rozpuszczalnik przez lejek, a następnie wysuszyć w temperaturze 70 °C w piecu próżniowym. Powtórz tę procedurę 2x, aby zapewnić wysoką czystość pożądanego związku.

5. Walidacja związku za pomocą spektroskopii NMR

  1. Przed poddaniem związku działaniu 1H NMR i 13C NMR należy go rozpuścić w deuterowanym chloroformie (CDCl3), odmierzając 1-10 mg związku i rozpuszczając go w około 1 ml CDCl3.
  2. Wstrzyknąć tę mieszaninę do probówki NMR za pomocą strzykawki o pojemności 1 ml do analizy próbki pod spektrometrem NMR. Przygotowanie próbki jest identyczne zarówno dla 1H NMR, jak i 13C NMR.

6. Charakterystyka IR zsyntetyzowanego IL

  1. Nie jest wymagane przygotowanie próbki do uzyskania widm IR związku.
  2. Poddaj kilka mg próbki stałej spektrometrowi IR, aby uzyskać wgląd w różne grupy funkcyjne obecne w zsyntetyzowanym związku. Odczyty uzyskano, jak pokazano wcześniej19.

7. Przewidywanie właściwości ADMET

  1. Wprowadź kanoniczne SMILES żądanego IL do bezpłatnego oprogramowania online ADMETLAB 2.0 i uruchom program, aby uzyskać różne parametry, potwierdzając ich potencjał biologiczny.

8. Test dyfuzji krążków demonstrujący biomedyczne zastosowanie zsyntetyzowanego IL

  1. Wstępną hodowlę szczepu grzyba Candida albicans (ATCC 90028) w bulionie dekstrozy peptonowej (YPD) drożdży przez prawie 16 godzin w inkubatorze z wytrząsarką BZT w temperaturze 37 °C.
  2. Przygotuj podłoże agarowe YPD, mieszając 1% ekstraktu drożdżowego, 2% peptonu, 2% dekstrozy i 1,5% agaru w 1 litrze podwójnie destylowanej wody. Wlać 25 ml świeżo uformowanej pożywki agarowej YPD do 90 mm płytki Petriego po autoklawowaniu przez 15 minut w temperaturze 121 °C. Pozostawić płytki w spokoju, aby umożliwić prawidłowe zestalenie podłoża.
  3. Po całkowitym zestaleniu się płytki rozprowadzić około 100 μl świeżo przygotowanego inokulum grzybowego jednorodnie na płytce zawierającej pożywkę, używając szklanego rozsiewacza. Pozostaw płytki w spokoju przez 5-7 minut w okapie z przepływem laminarnym.
  4. Umieść sterylny okrągły krążek papierowy o średnicy 5-6 mm na środku tej samej płytki za pomocą kleszczy.
  5. Stopniowo dodawać 50 μl 0,1 mM wodnego roztworu zsyntetyzowanego IL na krążek za pomocą pipety o pojemności 20-200 μl.
  6. Wstaw płytkę do lodówki na około 30 minut, aby zapewnić prawidłową dyfuzję IL do agaru. Umieścić płytkę w inkubatorze BZT nastawionym na 37 °C na 24 godziny.
  7. Zmierzyć strefę zahamowania (łącznie ze średnicą tarczy) za pomocą skali pomiarowej i obliczyć obszar pod tą strefą zgodnie z równaniem 1.
    Powierzchnia = πr2 (1)

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 2 przedstawia schemat reakcji Menschutkina zaangażowanej w proces syntezy. Tak zsyntetyzowany bromek 1-heksadecylochinolino-1-ium został scharakteryzowany za pomocą spektroskopii NMR i IR. Oczekuje się, że uzyskany w ten sposób produkt oleisty będzie wykazywał 1H NMR (400 MHz, CDCl3) przy δ 9,34 (d, 1H), 8,21 (d, 1H), 7,80 (t, 1H), 7,30-7,35 (m, 3H), 7,20 (d, 1H), 5,00 (t, 2H), 2,00 (p,2H), 1,30-1,35 (m, 26H), 1 (t, 3H), jak pokazano na Rysunek 3. Związek powinien wykazywać 13C NMR (Rysunek 4; 100 MHz, CDCl3) przy δ 143, 141, 131, 130,27, 130, 127,5, 126,3, 126, 60, 31, 29, 29, 28,5, 27, 23 i 14. Każdy pik jest oznaczony odpowiednią liczbą protonów wymienioną w strukturze związku, odpowiedzialną za wywołanie tego sygnału.

CDCl3 jest przezroczysty dla obszaru NMR (tj. obszaru częstotliwości radiowej) widm elektromagnetycznych ze względu na brak atomów H, które przekazują wyraźne sygnały w tym obszarze i dlatego jest używany jako rozpuszczalnik do przygotowania próbki w postaci deuterowanej. Nie zakłóca przyłożonego pola magnetycznego i ma charakter całkowicie obojętny. Nie jest jednak możliwe wyeliminowanie piku odpowiadającego temu rozpuszczalnikowi (pojawiającego się na poziomie około 7,26 ppm dla widm 1H NMR), ponieważ deuteryzacja rozpuszczalników NMR nie może osiągnąć dokładnie 100%. Jednak pojawienie się piku zwykle nie jest znaczące i można je całkowicie usunąć, uruchamiając puste widmo CDCl3 i odpowiednio integrując wymagane piki. Ustawienia te można wprowadzić bezpośrednio w instrumencie lub za pomocą określonego oprogramowania (takiego jak NMRium itp.). W przypadku gdy próbka nie jest idealnie wysuszona, pik charakterystyczny dla wody może pojawić się wyraźnie w widmach. Dodatkowo, CDCl3 i inne rozpuszczalniki deuterizowane mogą również zawierać pewną ilość wody, a tym samym nadawać piki przypisywane obecności wody. Ten problem został rozwiązany poprzez odpowiednie wysuszenie próbki i utrzymanie rozpuszczalnika NMR w temperaturze pokojowej, pokrytego przezroczystą folią. W niektórych przypadkach niektóre obojętne środki suszące, takie jak węglan potasu lub siarczan sodu, są również używane do pozbycia się zawartości wody obecnej w butelce CDCl3.

Widma FTIR IL (Rysunek 5) powinny wykazywać pasma drgań na 3051 cm-1, 2917 cm-1 i 2853 cm-1, z maksymalną intensywnością, odpowiadającą drganiom rozciągającym C-H występującym w pierścieniu aromatycznym, jak również dla węgli alkilowych. Szerokie ramię na wysokości 3440 cm-1 odpowiada wibracjom rozciągającym N-H. Inny pas barkowy zaobserwowany na wysokości 1357 cm-1 jest charakterystyczny dla drgań rozciągających powstających w wyniku wiązania C-N. Godne uwagi pasma na 820 cm-1,770 cm-1 i 710 cm-1 są związane z drganiami zginania poza płaszczyzną C-H. Wartość szczytowa na wysokości 1155 cm-1jest specyficzna dla drgań zginających w płaszczyźnie C-H. Drgania rozciągające C-C panujące w pierścieniu aromatycznym są potwierdzone przez piki widoczne na 1468 cm-1, 1520 cm-1 i 1585 cm-1. Uzyskane w ten sposób wyniki są porównywalne z poprzednio zgłoszonymi danymi przez Sharma et al.13, a tym samym potwierdzają powstanie pożądanego związku.

Wyniki uzyskane za pomocą analizy ADMET są zestawione w tabeli 1. Potencjał biomedyczny [C16quin]Br zbadano za pomocą testu dyfuzji studni przeciwko szczepowi C. albicans (Ryc. 6). Technika ta ocenia siłę przeciwdrobnoustrojową IL poprzez pomiar strefy zahamowania wzrostu wokół miejsca aplikacji związku. Zaobserwowano, że [C16quin]Br wykazywał statystycznie wyraźne działanie przeciwdrobnoustrojowe (p < 0,05) przeciwko C. albicans, co czyni tę klasę IL wysoce silną i skuteczną w dziedzinie biomedycyny.

Procentowa wydajność reakcji
Teoretyczną wydajność reakcji można obliczyć w następujący sposób, zgodnie z przyjętym schematem reakcji (Rysunek 2).

Ze schematu, 1 M chinolina prowadzi do powstania 1 M bromku 1-Heksadecylochinolino-1-ium, tj. 129,16 g/mol chinoliny = 434 g/mol [C16quin]Br. Stąd,

12.916 g (0.91 mol) chinoliny figure-results-1 ×12.916= 43.4 g

Zatem teoretyczna wydajność reakcji wynosi 43,4 g.

Jednakże,

% yield= figure-results-2 ×100

W obecnym badaniu, rzeczywista wydajność reakcji została oceniona na 37,84 g po całkowitym wysuszeniu otrzymanego produktu.

Stąd,

% yield= figure-results-3 ×100=87.188% (87%)

Dodatkowo, dłuższy czas reakcji, jak widać w obecnym scenariuszu, jest istotny dla osiągnięcia przez system reakcji pełnej równowagi termodynamicznej, gdzie entropia systemu jest maksymalizowana, jednocześnie minimalizując energię swobodną Gibbsa. To ostatecznie maksymalizuje wydajność reakcji. Jednak warunki reakcji są dość łagodne i dlatego wymagają wydłużonego czasu reakcji, aby zapewnić, że cały reagent pomyślnie przekształcił się w produkt. Czas reakcji jest tutaj optymalizowany po wielokrotnym pragmatyzmie.

figure-results-4
Rysunek 1: Konfiguracja reakcji. Na rysunku przedstawiono ogólne schematy konfiguracji reakcji. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-5
Rysunek 2: Mechanizm syntezy. Schematyczne przedstawienie schematu reakcji biorącej udział w procesie syntezy. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-6
Rysunek 3: Oczekiwany 1H NMR. Reprezentacja widm 1H NMR [C16quin]Br. Kliknij tutaj aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-7
Rysunek 4: Oczekiwano 13CNMR. Reprezentacja widm 13C NMR [C16quin]Br. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-8
Rysunek 5: Oczekiwane widma IR. Reprezentacja widm IR [C16quin]Br. Kliknij tutaj aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-results-9
Rysunek 6: Badanie przeciwgrzybicze. Test dyfuzji krążków przeprowadzono przez dodanie 50 μl 0,1 mM IL, reprezentującego potencjał przeciwgrzybiczy [C16quin]Br. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

własnośćwartośćKomentarz
Rządy LipińskiegoAkceptowaneMW ≤ 500; log P ≤ 5; Akceptor H ≤ 10; Dawca H-≤ 5. Jeśli dwie właściwości są poza zakresem, możliwa jest słaba absorpcja lub przepuszczalność, jedna jest dopuszczalna.
Wchłanianie żołądkowo-jelitowewysokiZwiększona skuteczność podawania doustnego
RozpuszczalnośćumiarkowanyZwiększa nośność leku w kompaktorze
Ocena biodostępności0.55 (55%)Wpływa na potencjał terapeutyczny związku

Tabela 1: Analiza ADMET. Tabela przedstawiająca ważne właściwości, które należy wziąć pod uwagę w celu walidacji potencjału biologicznego zsyntetyzowanego IL.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ostatnio IL ujawniły różne obiecujące zastosowania w dziedzinie nauk biochemicznych, w tym refałdowanie białek/aktywność opiekuńczą, nośniki dostarczania leków i/lub katalizatory w kilku reakcjach organicznych. Ich intrygujące właściwości fizykochemiczne, takie jak przestrajalność, biokompatybilność, rozpuszczalność, trwałość, stabilność itp., uczyniły je potencjalnymi kandydatami do opracowania nowych środków terapeutycznych20. Proponowane badania wizualizują oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe jako kwestię budzącą poważne zaniepokojenie i jedno z największych zagrożeń dla globalnego zdrowia, bezpieczeństwa żywnościowego i rozwoju, nadając priorytet dążeniu do badań i rozwoju nowych związków farmaceutycznych w dziedzinie nauk biomedycznych. Wybierając IL na bazie chinoliny do zastosowania w przemyśle biomedycznym, uznajemy jej wysoką siłę działania w niszczeniu drobnoustrojów chorobotwórczych. Oprócz działania przeciwdrobnoustrojowego tej klasy związków, jej sztuczna aktywność opiekuńcza podnosi jej wartość w biofizycznym aspekcie świata naukowego.

W tym badaniu udało nam się zsyntetyzować pożądaną IL przy użyciu bardziej ekologicznej drogi reakcji. W przeciwieństwie do konwencjonalnych metodologii, które opierają się na wykorzystaniu toksycznych rozpuszczalników, wydzielających szkodliwe gazowe produkty uboczne21, tutaj przedstawiamy bardziej ekonomiczne, przyjazne dla środowiska i bezrozpuszczalnikowe podejście do ich syntezy. Protokół zakłada wykorzystanie łatwego zestawu do reakcji i prostej aparatury, ułatwiającej solidną syntezę laboratoryjną pożądanego związku. Zakupiony tutaj produkt można bez wysiłku wyizolować za pomocą prostej techniki filtracji. Brak istotnych produktów ubocznych w trakcie reakcji dodatkowo sprzyja bardziej ekologicznym aspektom syntezy. Technika zastosowana w tym badaniu okazała się skuteczna zarówno pod względem wydajności chemicznej, jak i czystości pożądanego związku. Wieloetapowa reakcja została przeprowadzona w jednym garnku, z zamiarem skrócenia czasu i zasobów. Technika ta została przyjęta w celu pozbycia się przedłużonych etapów separacji i oczyszczania związanych z ogólną syntezą organiczną.

Jednak ograniczenia towarzyszące wyżej wymienionemu protokołowi obejmują dokładne zarządzanie zgodnością warunków reakcji (zwłaszcza temperatury) oraz zapewnienie prawidłowego przedmuchiwania gazem N2 w celu ręcznego utrwalenia obojętnego środowiska pracy. Niezbędne jest kontrolowanie i monitorowanie środowiska reakcji w odpowiednim czasie dla prawidłowego wykonania każdego pojedynczego kroku. Skalowalność może być kolejną możliwą przeszkodą dla sugerowanego protokołu, ponieważ skalowanie syntezy jednogarnkowej do celów przemysłowych może być niezwykle wymagające ze względu na obawy związane z jednorodnym mieszaniem, a także kontrolą nad każdym parametrem reakcji.

Podsumowując, przedstawiona metodologia jest potężną strategią w dziedzinie zielonej chemii, oferującą szereg korzyści, z własnym zestawem wyzwań, które należy skrupulatnie rozwiązać i rozważyć podczas projektowania, realizacji i optymalizacji ścieżek reakcji.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy dziękują za finansowe wsparcie grantu otrzymanego od ICMR, rządu Indii, Delhi-110029 [No./ICMR/ 52/06/2022-BIO/BMS]. Autorzy pragną również podziękować Uniwersyteckiemu Ośrodku Nauki i Oprzyrządowania (USIC), University of Delhi, za rozszerzenie pomocy analitycznej. Kajal Sharma dziękuje za wsparcie finansowe otrzymane od Departamentu Nauki i Technologii w ramach programu INSPIRE (IF200397).

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
1-bromoheksadekanMercknr CAS 112-82-395% czystości (zgodnie z analizą HPLC)
octan etyluMercknr CAS 205-500-495% czystości (zgodnie z analizą HPLC)
spektrometr magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR)Jeol, model: JNM-ECZ 400SNil
Nil ChinolinaMercknr CAS 91-22-595% czystości (zgodnie z oznaczeniem HPLC analiza)
ToluenMercknr CAS 108-88-3czystości 95% (zgodnie z analizą HPLC)
o

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Vekariya, R. L. A review of ionic liquids: Applications towards catalytic organic transformations. J Mol Liquids. 227 (3), 44-60 (2017).
  2. Pena-Pereira, F., Kloskowski, A., Namieśnik, J. Perspectives on the replacement of harmful organic solvents in analytical methodologies: a framework toward the implementation of a generation of eco-friendly alternatives. Green Chem. 17 (7), 3687-3705 (2015).
  3. Anastas, P. T., Kirchhoff, M. M. Origins, current status, and future challenges of green chemistry. Account Chem Res. 35 (9), 686-694 (2002).
  4. Cull, S. G., Holbrey, J. D., Vargas-Mora, V., Seddon, K. R., Lye, G. J. Room-temperature ionic liquids as replacements for organic solvents in multiphase bioprocess operations. Biotech Bioeng. 69 (2), 227-233 (2000).
  5. Rooney, D. W., Jacquemin, J., Gardas, R. L. Thermophysical properties of ionic liquids. Ionic Liquids. 3 (5), 185-212 (2010).
  6. Qureshi, Z. S., Deshmukh, K. M., Bhanage, B. M. Applications of ionic liquids in organic synthesis and catalysis. Clean Tech Environ Policy. 16 (8), 1487-1513 (2014).
  7. Welton, T. Ionic liquids in catalysis. Coord Chem Rev. 248 (21-24), 2459-2477 (2004).
  8. Singh, V. V., et al. Applications of ionic liquids in electrochemical sensors and biosensors. Int J Electrochem. 2012 (9), 112-125 (2012).
  9. Must, I., et al. Ionic liquid-based actuators working in air: The effect of ambient humidity. Sens Actuat B: Chemical. 202 (3), 114-122 (2014).
  10. Ray, A., Saruhan, B. Application of ionic liquids for batteries and supercapacitors. Materials. 14 (11), 2942(2021).
  11. Alashkar, A., et al. A critical review on the use of ionic liquids in proton exchange membrane fuel cells. Membranes. 12 (2), 178(2022).
  12. Busetti, A., Crawford, R. J., Ivanova, E. P. Antimicrobial and antibiofilm activities of 1-alkylquinolinium bromide ionic liquids. Green Chem. 12 (3), 420-425 (2010).
  13. Sharma, K., Sharma, M. In vitro anti-biofilm activity and the artificial chaperone activity of quinoline-based ionic liquids. Colloids Surfaces B: Biointer. 235, 113773(2024).
  14. Qashou, E., et al. Antiproliferative activities of lipophilic fluoroquinolones-based scaffold against a panel of solid and liquid cancer cell lines. Asian Paci J Cancer Prevent. 23 (5), 1529-1538 (2022).
  15. Patel, H. M. Synthesis of new mannich products bearing quinoline nucleus using reusable ionic liquid and antitubercular evaluation. Green Sust Chem. 5 (4), 137-144 (2015).
  16. Joshi, D. R., Adhikari, N. An overview on common organic solvents and their toxicity. J Pharm Res Int. 28 (3), 1-18 (2019).
  17. Sanchez, J. M. Air and breath analysis for the assessment of exposure to solvent emissions in university chemistry laboratories. Atm Pollut Res. 10 (6), 1795-1802 (2019).
  18. Sowmiah, S., Esperanca, J. M. S. S., Rebelo, L. P. N., Afonso, C. A. M. On the chemical stabilities of ionic liquids. Molecules. 14 (9), 3780-3813 (2009).
  19. JoVE Science Education Database. Organic Chemistry II. Infrared Spectroscopy. , JoVE. Cambridge MA. (2024).
  20. Zhuo, Y., et al. Ionic liquids in pharmaceutical and biomedical applications: A review. Pharmaceutics. 16 (1), 151(2024).
  21. Process for the preparation of quinoline-based ionic fluoride salts (QUFS). US patent. , 9643169 (2017).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Chinolinowa ciecz jonowaoporno na rodki przeciwdrobnoustrojoweciecze jonowesynteza jednoimieszkowasynteza bezrozpuszczalnikowastabilizacja bia ektest dyfuzyjny w dyskachspektroskopia NMRanaliza ADMET

Powiązane artykuły