Jednodomowa konwersja anomerycznych estrów azotanów do trichloroacetimidianów w jednym garnku wspomagana mikrofalami
15 stycznia 2018
Ester 2-azydo-1-azotanu może zostać przekształcony w odpowiadający mu 2-azydo-1-trichloroacetimidian w procedurze jednoetapowej. Celem pracy jest wykazanie przydatności reaktora mikrofalowego w syntezie węglowodanów.
Ogólnym celem tego eksperymentu jest zastosowanie procedury jednogarnkowej do syntezy trichloroacetimidianów bezpośrednio z estrów azotanu azydu przy minimalnym wysiłku podczas oczyszczania. Metoda ta przynosi wyraźne korzyści w zakresie syntezy donorów trichloroacetimidianu do stosowania w syntezie oligosacharydów bezpośrednio z estrów azotanu azydo. Główną zaletą tej techniki jest to, że jest szybsza, czystsza i bardziej ekologiczna niż wcześniej zgłaszane metody.
Aby rozpocząć procedurę, umieść 0,2 milimola wybranego estru azotanu azydu w ośmiomililitrowej fiolce do reakcji mikrofalowej. Rozpuść ester azotanu azydu w dwóch mililitrach 20% wodnego roztworu acetonu. Dodać do fiolki reakcyjnej 0,08 mililitra pirydyny i zakryć fiolkę.
Umieścić fiolkę w reaktorze mikrofalowym i zwiększyć temperaturę mieszaniny reakcyjnej do 120 stopni Celsjusza w ciągu dwóch minut. Napromienić mieszaninę w temperaturze 110 stopni Celsjusza, mieszając przez cały czas 10 minut. Następnie umieść mieszaninę na płytce TLC i przelej płytkę roztworem octanu etylu i heksanów jeden do jednego.
Wizualizuj płytkę za pomocą barwienia molibdenianem amonu cerowego. Sprawdź, czy materiał wyjściowy został całkowicie zużyty. Za pomocą przewodu powietrznego odparować rozpuszczalnik do zmniejszonej objętości.
Następnie zdjąć mieszaninę reakcyjną z linii lotniczej i rozcieńczyć mieszaninę dwoma mililitrami dichlorometanu. Utwórz wir za pomocą płytki mieszającej. Następnie za pomocą strzykawki usuń warstwę wody.
Na koniec schłodzić mieszaninę reakcyjną do zera stopni Celsjusza w lodowatej kąpieli wodnej. Dodaj do mieszaniny 0,08 mililitra DBU i 0,25 mililitra trichloroacetonitrylu. Wyjmij mieszaninę z lodowatej łaźni wodnej i pozwól mieszaninie ogrzać się do temperatury pokojowej, mieszając.
Monitoruj postęp reakcji za pomocą TLC. Po całkowitym spożyciu alkoholu anomerycznego przenieść mieszaninę do kolby regeneracyjnej. Skoncentruj warstwę organiczną w próżni w temperaturze 30 stopni Celsjusza na jasnożółty lub brązowy olej.
Na koniec oczyścić surowy produkt za pomocą chromatografii kolumnowej z żelem krzemionkowym w 1,5-centymetrowej kolumnie z mieszaniną od jednego do czterech octanu etylu i heksanów jako eluantu. Dostosuj proporcje eluantu zgodnie z potrzebami, aby uzyskać optymalną separację. Trzy, dwa azydo-estry azotanowe przekształcono w trichloroacetimidany przy użyciu tej procedury.
W każdej reakcji odazotowanie termiczne wspomagane mikrofalami zostało zakończone w ciągu 20 minut. Mieszanina 11 do jednego do sześciu alfa manolu, alfa glukozy, beta glukozy i beta glukozy związku pierwszego została przekształcona w mieszaninę pięciu do jednego alfa alfa alfa mano związku trzeciego, co daje 87% ogólnej wydajności, 92% wydajności tylko alfa. Związek czwarty został przekształcony w związek szósty z wydajnością większą niż 95%.
Hydroliza czwartego związku wymagała jedynie 10 minut naświetlania w temperaturze 110 stopni Celsjusza. Konwersję alkoholu anomerycznego do szóstego związku osiągnięto w ciągu 30 minut. Ogólny stosunek immidatów alfa beta wynosił 34 do jednego.
Mieszanina 1 do 14,4 do 27,4 beta gluco alpha mano alpha gluco związku siedem została przekształcona w mieszaninę 1 do 1,7 alfa alfa mano związku dziewiątego, w 68% ogólnej wydajności i 66% wydajności tylko alfa. Większa nadwyżka DBU była potrzebna do osiągnięcia pełnej konwersji do związku siódemki. Rozwój ten pozwala na fizjotransformację estrów azotanu azydu bezpośrednio do donorów trichloroacetimidianu w jednomisowej metodzie syntetycznej.
Próbując wykonać tę procedurę, należy sprawdzić ustawienia parownika obrotowego i kuchenki mikrofalowej, aby upewnić się, że używasz odpowiednich warunków. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w mniej niż trzy godziny, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Po tej procedurze można przeprowadzić charakterystykę anomeryczną, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytania dotyczące stopnia zakończenia reakcji przed rozpoczęciem pracy.
Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak syntetyzować donory trichloroacetimidianu bezpośrednio z estrów azotanu azydo. Pamiętaj, że praca z trichloroacetonitrylem może być niezwykle niebezpieczna. Podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak noszenie odpowiednich środków ochrony osobistej.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia procedurę jednoetapową (one-pot) syntezy trichloroacetymidianów z azydowych estrów azotanów z wykorzystaniem reaktora mikrofalowego. Metoda ta wyróżnia się szybkością, czystością oraz korzyściami środowiskowymi w porównaniu z tradycyjnymi technikami.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Synteza węglowodanów
- Chemia organiczna
- Reakcje wspomagane mikrofalowo
Wstęp
- Trichloroacetimidiany są istotne w syntezie oligosacharydów.
- Konwencjonalne metody ich syntezy często wymagają rozległego oczyszczania.
- Reaktory mikrofalowe mogą zwiększyć wydajność reakcji.
- Azidowe azotany estrów służą jako skuteczne prekursory w tej syntezie.
Cel badania
- W celu zademonstrowania syntezy trichloroacetymidyn w jednym naczyniu (one-pot).
- W celu przedstawienia zalet syntezy wspomaganej mikrofalowo.
- W celu skrócenia czasu i ograniczenia zasobów potrzebnych do oczyszczania.
Zastosowane metody
- Zastosowanie fiolki do reakcji w mikrofalach w celu przeprowadzenia syntezy.
- Rozpuszczanie azotku estru azotanu w wodnym acetonie.
- Wprowadzenie pirydyny do reakcji.
- Minimalny nakład pracy wymagany po zakończeniu reakcji.
Główne wyniki
- Skuteczna konwersja azydonitroesterów do trichloroacetymidatów.
- Wykazana efektywność i zredukowany wpływ na środowisko.
- Krótszy czas reakcji w porównaniu z metodami tradycyjnymi.
- Potencjał do szerszych zastosowań w chemii węglowodanów.
Wnioski
- Procedura w jednym naczyniu (one-pot) stanowi istotny postęp w syntezie trichloroacetymidynianów.
- Metody wspomagane mikrofalowo mogą usprawnić syntezę węglowodanów.
- Podejście to może prowadzić do bardziej zrównoważonych praktyk w chemii organicznej.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Ta jednoparnowa metoda wspomagana mikrofalowo umożliwia szybką syntezę donorów glikozylowych w postaci trichloroacetymidatów z azydowych estrów azotanowych, co skraca czas reakcji i zmniejsza nakład pracy związany z oczyszczaniem. Podejście to wspiera efektywne generowanie prekursorów oligosacharydów, co wpisuje się w wczesne etapy poszukiwania terapeutyków opartych na węglowodanach. Poprzez minimalizację zużycia rozpuszczalników i wyeliminowanie izolacji produktów pośrednich, metoda ta zwiększa wydajność przepływu pracy oraz zrównoważenie procesów w chemii medycznej.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia szybkie generowanie donorów glikozylowych do badania oddziaływań węglowodan-białko w testach walidacji celów terapeutycznych.
- Wartość operacyjna: Skraca czas syntezy z wielu godzin do mniej niż trzech godzin, przyspieszając badanie zależności struktura-aktywność (SAR) w projektach skoncentrowanych na glikomice.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na otrzymanie wysokiej czystości trichloroacetymidyanów odpowiednich do przesiewowej glikozylacji, bez zakłóceń chromatograficznych wynikających z obecności pozostałości odczynników.
- Wartość operacyjna: Minimalizuje liczbę etapów oczyszczania, umożliwiając bezpośrednie zastosowanie surowego produktu w dalszych analizach glikozylacji po prostym zagęszczeniu.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera syntezę złożonych sond oligosacharydowych do badania adhezji patogenów lub modulacji odpornościowej w modelach istotnych dla przebiegu chorób.
- Wartość operacyjna: Umożliwia skalowalną produkcję donorów glikozylowych w celu optymalizacji związków wiodących w programach terapeutycznych opartych na węglowodanach.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w wczesne etapy procesów odkrywania leków, w których wymagany jest szybki dostęp do donorów glikozylowych w celu badania oddziaływań z celem molekularnym oraz mechanizmów działania.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia testowanie hipotez poprzez zapewnienie terminowego dostępu do określonych struktur glikanów na potrzeby badań wiązania i inhibicji.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowe, powtarzalne partie donorów glikozylowych, niezbędne do mapowania zależności struktura-aktywność w badaniach przesiewowych glikozydaz lub lektyn.
- Analityka: Umożliwia monitorowanie reakcji za pomocą TLC w celu potwierdzenia całkowitej konwersji, zapewniając spójną jakość donora dla kampanii przesiewowych.
- Badania translacyjne: Wspiera ciągłość procesu od identyfikacji hitów do syntezy sond przedklinicznych poprzez umożliwienie niezawodnej glikozylacji złożonych aglikonów.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku do syntezy donorów glikozylowych w wielu projektach z zakresu chemii węglowodanów, ograniczając redundantny rozwój metod.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Poprawia pewność prognostyczną w badaniach nad glikozylacją poprzez dostarczenie wysokiej jakości trichloroacetymidyanów o zdefiniowanych stosunkach anomerycznych.
- Wartość operacyjna: Zwiększa przepustowość dzięki skróceniu czasu reakcji i minimalnemu oczyszczaniu, co umożliwia równoległą syntezę wielu donorów.
- Wartość strategiczna: Zmniejsza zużycie zasobów i generowanie odpadów, wspierając cele zielonej chemii w chemii procesowej i wczesnym etapie rozwoju.
- Wpływ na portfolio: Przyspiesza decyzje dotyczące kontynuacji lub przerwania projektów (go/no-go) w programach celujących w glikany poprzez skrócenie cyklu syntezy i testowania.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie syntezy organicznej wspomaganej mikrofalowo oraz chemii węglowodanów.
- Niezbędny jest dostęp do reaktora mikrofalowego umożliwiającego precyzyjne sterowanie i programowanie wzrostu temperatury.
- W celu zapewnienia powtarzalności wyników wymagana jest standaryzacja proporcji rozpuszczalników oraz sekwencji dodawania odczynników we wszystkich zespołach.
- Wymagana jest adaptacja warunków elucji podczas chromatografii kolumnowej w zależności od polarności produktu.
- Ze względu na niebezpieczny charakter trichloroacetonitrylu należy zachować środki ostrożności, co wymaga stosowania odpowiednich środków ochrony indywidualnej oraz wentylacji.
