Name: Optymalizacja reakcji Ugi za pomocą syntezy równoległej i zautomatyzowanej obsługi cieczy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-11-11T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 24 s
Description: Poznaj optymalizację reakcji Ugi przy użyciu zautomatyzowanego systemu MiniMapper i MiniBlock. Metoda obejmuje syntezę równoległą, filtrację próżniową oraz charakteryzację produktów technikami NMR i IR.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Podziękowania za pomoc w graficznej prezentacji danych kierujemy do Andrew Langa. Dziękujemy firmie Mettler-Toledo za udostępnienie sprzętu i materiałów niezbędnych do przeprowadzenia prac eksperymentalnych.

Wstęp
Reakcja Ugiego okazała się wygodnym sposobem na szybkie tworzenie zróżnicowanych bibliotek związków (1-3). Polega ona na reakcji aminy, aldehydu, kwasu karboksylowego i izonitrylu, zazwyczaj w metanolu w temperaturze pokojowej. Reakcja Ugiego często służy jako narzędzie w syntezie cząsteczek aktywnych farmakologicznie; wykorzystaliśmy ją do szybkiego otrzymania związków w poszukiwaniu nowych środków przeciwmalarycznych (4). Zaobserwowano, że produkty reakcji Ugiego czasami wytrącają się w czystej postaci z mieszaniny reakcyjnej (1,5). Jest to bardzo korzystny wynik, ponieważ reakcję można wówczas łatwo przeskalować bez konieczności stosowania kosztownych procedur oczyszczania, takich jak chromatografia. Najbardziej korzystne byłoby zoptymalizowanie wydajności produktu reakcji Ugiego otrzymywanego bezpośrednio poprzez filtrowanie mieszaniny reakcyjnej bez dalszej obróbki. W tym celu wykorzystaliśmy 48-miejscowy blok Mettler-Toledo MiniBlock (6) wyposażony w rurki filtracyjne. Do dozowania reagentów i rozpuszczalnika użyto zautomatyzowanego systemu dozowania cieczy Mettler-Toledo MiniMapper (7). Parametrami poddanymi analizie były stężenie, skład rozpuszczalnika oraz nadmiar niektórych z reagentów.
Część eksperymentalna
Automatyczny system do dozowania cieczy MiniMapper został zaprogramowany tak, aby dostarczać ciecze w następującej kolejności do pustych probówek z filtrem w 48-pozycyjnym MiniBlocku: dodatkowy rozpuszczalnik, furfurylamina (2M w metanolu), benzaldehyd (2M w metanolu), boc-glicyna (2M w metanolu) oraz t-butylizocyjanek (2M w metanolu). Domyślna objętość dodawanych odczynników wynosiła 100 µL. W przypadku odczynników dodawanych w nadmiarze dozowano 120 µL. Następnie MiniBlock umieszczono na wytrząsarce na 16 godzin, a po tym czasie zawartość przefiltrowano przy użyciu laboratoryjnej pompy próżniowej. Przeprowadzono dwa etapy przemywania poprzez dodanie metanolu (1 mL) do każdej probówki, a następnie wytrząsanie przez 15 min przed odfiltrowaniem. Probówki suszono w eksykanie pod wysoką próżnią przez co najmniej 30 min. Wydajność obliczono na podstawie przyrostu masy probówek z filtrem. Czystość oceniono za pomocą H NMR dla jednej próbki z każdego układu rozpuszczalników i stężenia. Reakcje przeprowadzono w trzech powtórzeniach (8-10), a średnie wydajności przedstawiono w Tabeli 1.
Charakterystyka produktu reakcji Ugi
<a href="http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.21106059.html">karbaminian tert-butylu (2-{[2-(tert-butylamino)-2-okso-1-fenyloetylo](furan-2-ylo-metylu)amino}-2-oksoetylo)</a> : biały stały produkt; t.top.(11) 202-204 °C; 1H NMR (12, <a href="http://showme.physics.drexel.edu/mirza/Software/JCAMP/Exp203A11-HNMR.html">widmo</a>) (500MHz, δppm, CDCl3) 1.33 (s, 9H), 1.45 (s, 9H), 4.21 (m, 2H), 4.49 (d, J=18Hz, 1H), 4.50 (d, J=18Hz, 1H), 5.47 (s, 1H), 5.60 (s, 1H), 5.62 (s, 1H), 5.89 (s, 1H), 6.10 (s, 1H), 7.19 (s, 1H), fenyl 7.21-7.37 (m, 5H); 13C NMR (13, <a href="http://showme.physics.drexel.edu/mirza/Software/JCAMP/Exp02060822080933CNMR.html">widmo</a>) (500MHz, δppm, CDCl3) 28.3, 28.6, 42.3, 42.8, 51.7, 62.9, 79.5, 107.7, 110.4, 128.5, 128.7, 129.6, 134.7, 141.9, 149.8, 155.7, 168.4 170.2; IR (14, <a href="http://showme.physics.drexel.edu/mirza/Software/JCAMP/ugiproductpaper03IR.html">widmo</a>) (Ʋmax cm-1 ATR): 1645, 1673, 1699, 3331; FAB-HRMS (15, <a href="http://showme.physics.drexel.edu/mirza/Exp099Chighres.JPG">widmo</a>) (obliczone dla C24H33N3O5 m/z 444.2498 [M+H], otrzymano 444.2517.)
Analiza danych
Dane dotyczące wydajności osadu przeanalizowano za pomocą narzędzi do jednoczynnikowej lub dwuczynnikowej (z powtórzeniami) analizy wariancji (ANOVA) dostępnych w programie Microsoft Excel. (16) W przypadku zmiennych uznanych za istotne statystycznie w analizie ANOVA, zastosowano test najmniejszej istotnej różnicy (LSD) Fishera, aby określić konkretne warunki eksperymentalne wykazujące istotne różnice w wydajności osadu Ugi (17). Wszystkie testy istotności przeprowadzono na poziomie ufności 95%.
Wyniki i dyskusja
 Rysunek 1 podsumowuje wpływ składu rozpuszczalnika na wydajność osadu Ugi. Jednoczynnikowa analiza wariancji (ANOVA) wskazuje na istotną różnicę w średniej wydajności dla czterech badanych rozpuszczalników przy stężeniu reagentów 0,2M. Test LSD Fishera wskazuje, że wydajności osadu uzyskane w metanolu i etanolu nie różnią się statystycznie na poziomie ufności 95% (oznaczono to belką nad nazwami rozpuszczalników na rysunku); wydajność osadu Ugi jest istotnie większa w etanolu i metanolu niż w acetonitrylu, która z kolei jest istotnie większa niż w THF.
<img src="/files/ftp_upload/old/942_2008_9_26_0/942_Figure-01.png" alt="Schemat porównania rozpuszczalników przy 0.2M pokazujący wyższą wydajność osadu w różnych rozpuszczalnikach." data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="Rysunek 1">
Rysunek 1: Podsumowanie wpływu składu rozpuszczalnika na wydajność osadu Ugi przy stężeniu reagentów 0.2M. Wymienione rozpuszczalniki obejmują 40% metanolu przy tym stężeniu.
Biorąc pod uwagę wpływ stężenia odczynników, dane w Tabeli 1 wykazują gwałtowny spadek wydajności przy przejściu z 0,2M na 0,07M przy zastosowaniu metanolu, etanolu i acetonitrylu jako rozpuszczalnika; wydajności w metanolu przy stężeniach 0,2M i 0,4M były porównywalne. Należy zauważyć, że reakcje Ugiego są zazwyczaj prowadzone w zakresie 0,5-2M (2). Jednakże, przy użyciu zautomatyzowanego systemu do obsługi cieczy, może być trudno rozpocząć pracę z roztworami odczynników o stężeniu znacznie wyższym niż 2M, co nakłada praktyczną górną granicę stężenia końcowego na poziomie około 0,5M. Wyniki niniejszego badania optymalizacyjnego sugerują ostrożność w interpretowaniu sukcesu lub niepowodzenia reakcji Ugiego poniżej 0,2M, ponieważ najwyraźniej występują tu efekty nieliniowe.
Rysunek 2 podsumowuje wpływ składu rozpuszczalnika i nadmiaru odczynników na wydajność osadu Ugi przy stężeniu odczynników 0,2M. Wyniki dwuczynnikowej analizy ANOVA wskazują na statystycznie istotny wpływ rozpuszczalnika oraz nadmiaru odczynników. Ponadto występuje statystycznie istotna interakcja między tymi dwiema zmiennymi. Szczegóły tej interakcji ujawnia rysunek 2, z którego wynika, że wydajność osadu zależy od zastosowanego rozpuszczalnika. Należy ponownie zauważyć, że poziome linie nad czynnikami na rysunku oznaczają, iż wydajności nie różnią się statystycznie przy poziomie ufności 95%. Zarówno dla etanolu, jak i metanolu najlepsze wydajności uzyskano przy nadmiarze iminy lub izonitrylu, natomiast dla acetonitrylu znacząco lepsze wyniki osiągnięto przy nadmiarze aminy, aldehydu lub izonitrylu. Jak wspomniano powyżej w omówieniu wyników w Tabeli 1, całkowita wydajność osadu jest niska dla THF jako rozpuszczalnika, a jedynie nadmiar iminy prowadzi do statystycznie istotnej poprawy wydajności osadu. Te różne wzorce poprawy wydajności dla czterech rozpuszczalników prowadzą do statystycznie istotnego efektu interakcji i mogą wskazywać na odmienne oddziaływanie produktu Ugi z różnymi rozpuszczalnikami. Chociaż wyniki liczbowe w Tabeli 1 pokazują, że najlepszą wydajność uzyskano w 0,4M metanolu z 1,2 ekwiwalentu nadmiaru iminy, mieszaniny acetonitrylu/metanolu 0,2M oraz etanolu/metanolu 0,2M również zapewniły znaczące wydajności. Należy zwrócić szczególną uwagę na to, że wszystkie mieszaniny THF/metanol przy 0,2M dały bardzo słabe wyniki. Reakcja Ugi była z sukcesem przeprowadzana w różnych rozpuszczalnikach, w tym w THF (2). Należy zauważyć, że niskie wydajności w tym przypadku nie oznaczają, iż reakcja Ugi nie zaszła w mieszaninach z THF, a jedynie, że nie utworzył się osad.
<img src="/files/ftp_upload/old/942_2008_10_13_5/942_Figure-02.png" alt="Wykres porównawczy rozpuszczalników przy 0,2M; metanol, etanol, acetonitryl, THF; wydajność osadu." width="335" height="325" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="Rycina 2">
Rysunek 2: Podsumowanie wpływu składu rozpuszczalnika i nadmiaru odczynników na wydajność osadu Ugi przy stężeniu odczynników 0.2M. Wymienione rozpuszczalniki obejmują 40% metanol przy tym stężeniu.
Rysunek 3 podsumowuje wpływ stężenia odczynników oraz ich nadmiaru na wydajność osadu Ugi z zastosowaniem metanolu jako rozpuszczalnika. Wyniki dwuczynnikowej analizy wariancji (ANOVA) wskazują na statystycznie istotny wpływ stężenia oraz nadmiaru odczynników. Jak opisano powyżej, wydajność osadu przy stężeniach odczynników 0.2M i 0.4M jest znacząco większa niż przy 0.07M (jednak nie różni się ona między tymi dwiema wartościami). Dodatkowo występuje statystycznie istotna interakcja między dwiema badanymi zmiennymi. Należy zauważyć, że wzorzec poprawy wydajności osadu w zależności od rodzaju nadmiarowego odczynnika jest ogólnie taki sam przy wyższych stężeniach odczynników.
<img src="/files/ftp_upload/old/942_2008_9_26_2/942_Figure-03.png" alt="Schemat porównania stężeń w metanolu; pokazuje wpływ substratów na wydajność osadu." width="384" height="255" data-altupdatedat="1761735611000" data-alt="Rycina 3">
Rycina 3: Podsumowanie wpływu stężenia i nadmiaru odczynnika na wydajność osadu Ugi w rozpuszczalniku metanolowym.
Ogólnie rzecz biorąc, wyniki przedstawione na rysunkach 2 i 3 wykazują występowanie interakcji pomiędzy wyborem rozpuszczalnika, stężeniem odczynnika a tożsamością odczynnika w nadmiarze, jednak w ogólnym rozrachunku były one subtelniejsze niż bezpośrednie efekty wpływu rozpuszczalnika i stężenia. Podobne wyniki uzyskali inni autorzy podczas optymalizacji reakcji Ugiego (18).
 
Podsumowanie
Eksperyment optymalizacyjny wykazał, że najwyższa wydajność spośród 48 prób wyniosła 66% dla 0,4 M metanolu z 1,2 eq. iminy. Jest to wynik znacznie wyższy niż wydajność 49% uzyskana w początkowej reakcji przy stężeniu ekvimolarnym 0,4 M w metanolu. W tych powtórzeniach uzyskano dobrą powtarzalność wydajności osadu, co pozwoliło na jednoznaczne zidentyfikowanie subtelnych efektów oddziaływań.

<ol><li>Marcaccini, S., Torroba, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+the+Ugi+four-component+condensation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">The use of the Ugi four-component condensation.</a> Nature Protocols. 2, 632-63 (2007).</li>
<li>Domling, A., Ugi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multicomponent+reactions+with+isocyanides+Angew%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Int.+Eng.+Ed%22%5BJournal%5D)">Multicomponent reactions with isocyanides Angew.</a> Chem. Int. Eng. Ed. 39, 3168-31 (2000).</li>
<li>Domling, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Developments+in+Isocyanide+Based+Multi-Component+Reactions+in%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Chemistry%2C+Chem.+Rev.%22%5BJournal%5D)">Recent Developments in Isocyanide Based Multi-Component Reactions in.</a> Applied Chemistry, Chem. Rev.. 106, (2006).</li>
<li>Bradley, J. -C. http://usefulchem.blogspot.com/2008/01/we-have-anti-malarial-activity.html. , Forthcoming.</li>
<li>Sanudo, M., Marcaccini, M., Basurto, S., Torroba, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+3-Hydroxy-6-oxo%5B1%2C2%2C4%5Dtriazin-1-yl+Alaninamides%2C+a+New+Class+of+Cyclic+Dipeptidyl%5BTitle%5D)+AND+%22Ureas+J.+Org.+Chem.%22%5BJournal%5D)">Synthesis of 3-Hydroxy-6-oxo[1,2,4]triazin-1-yl Alaninamides, a New Class of Cyclic Dipeptidyl.</a> Ureas J. Org. Chem.. 71, 4578-45 (2006).</li>
<li>Bradley, J. -C., Mirza, K. B. UsefulChem EXP201 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP201. , Forthcoming.</li>
<li>Bradley, J. -C., Mirza, K. B. EXP202 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP202. , Forthcoming.</li>
<li>Bradley, J. -C., Mirza, K. B. EXP203 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP203. , Forthcoming.</li>
<li>p, m from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. , Forthcoming.</li>
<li>Bradley, J. -C., NMR, H. spectrum 203A11 from UsefulChem EXP203 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP203. , Forthcoming.</li>
<li>C NMR spectrum 206A from UsefulChem EXP206 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP206. , Forthcoming.</li>
<li>IR spectrum from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. , Forthcoming.</li>
<li>FAB-MS from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. , Forthcoming.</li>
<li>Analysis details available at http://usefulchem.wikispaces.com/space/showimage/EXP201-203_KO-A.xls. , Forthcoming.</li>
<li>Montgomery, D. C. Design and Analysis of Experiments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMontgomery%2C+DC+%22Nature+Protocols%22">Nature Protocols</a>. , 6th ed., Holt, Rinehart, and Winston. Hoboken, NJ. (2005).</li>
<li>Tye, H., Whittaker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+Design+of+Experiments+approach+for+the+optimisation+of+a+microwave+assisted+Ugi+reaction%5BTitle%5D)+AND+%22Org.+Biomol.+Chem.%22%5BJournal%5D)">Use of a Design of Experiments approach for the optimisation of a microwave assisted Ugi reaction.</a> Org. Biomol. Chem.. 2, 813-813 (2004).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Furfurylamina</td><td>Odczynnik</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F20009</td><td></td></tr><tr><td>Benzaldehyd</td><td>Odczynnik</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12010</td><td></td></tr><tr><td>Boc-glicyna</td><td>Odczynnik</td><td>TCI America</td><td>B1185</td><td></td></tr><tr><td>t-butylizocyjanek</td><td>Odczynnik</td><td>TCI America</td><td>B1274</td><td></td></tr></tbody></table>

optymalizacja reakcji ugiego z wykorzystaniem syntezy równoległej i automatycznej obsługi cieczy

Optimization of the Ugi Reaction Using Parallel Synthesis and Automated Liquid Handling

Opisano optymalizację reakcji Ugiego obejmującą mieszanie furfurylaminy, benzaldehydu, boc-glicyny i t-butylizocyjanidku. Przedstawiono wyniki trzech powtórzeń 48 eksperymentów równoległych, w których zmieniano stężenie, rozpuszczalnik oraz nadmiar niektórych odczynników. Izolację produktu osiągnięto za pomocą prostej procedury filtrowania i przemywania. Najwyższa uzyskana wydajność wyniosła 66% dla 0,4 M metanolu z 1,2 eq. iminy. Jest to wynik znacznie wyższy niż wydajność 49% uzyskana w początkowej reakcji przy stężeniu ekvimolarnym 0,4 M w metanolu. Roztwory metanolowe ze stężeniami odczynników 0,4 M lub 0,2 M dawały lepsze wydajności, podczas gdy wszystkie układy rozpuszczalników przy 0,07 M wykazały słabe wyniki. Przy 0,2 M mieszaniny metanolu i etanolu/metanolu (60/40) były statystycznie równie skuteczne, podczas gdy THF/metanol (60/40) był mało wydajny, a acetonitryl/metanol (60/40) wykazywał wyniki pośrednie. W tych powtórzonych eksperymentach uzyskano dobrą powtarzalność wydajności osadu, co pozwoliło na pozytywną identyfikację subtelnych efektów interakcji.

Reakcja Ugiego okazała się wygodnym sposobem na szybkie tworzenie zróżnicowanych bibliotek związków. Polega ona na reakcji aminy, aldehydu, kwasu karboksylowego i izonitrilego, zazwyczaj w metanolu w temperaturze pokojowej. W tym filmie wykorzystujemy 48-miejscowy blok Mettler-Toledo MiniBlock wyposażony w rurki filtracyjne oraz zautomatyzowany dozownik cieczy Mettler-Toledo MiniMapper do dostarczania odczynników i rozpuszczalnika. Parametrami poddanymi analizie były stężenie, skład rozpuszczalnika oraz nadmiar niektórych odczynników.

Optymalizacja reakcji Ugiego z wykorzystaniem syntezy równoległej i automatycznej obsługi cieczy

Opisano optymalizację reakcji Ugiego obejmującej mieszanie furfurylaminy, benzaldehydu, glicyny Boc oraz izocyjanku t-butylu. Próby wykonane w trzech powtórzeniach...

Reakcja UGI polega na mieszaniu czterech komponentów: aldehydu, aminy, kwasu karboksylowego oraz izonitrylu. Jest to wygodna reakcja do tworzenia zróżnicowanych bibliotek związków, która była wykorzystywana w przeszłości do syntezy związków przeciwmalarycznych. Szczegółowa reakcja UGI, która zostanie tutaj zaprezentowana, obejmuje reakcję Ole Amin aldehydu, B glicyny oraz T butyl izonitrylu.Reakcja ta prowadzi do powstania produktu UI w formie osadu, gdy jest przeprowadzana w stężeniu 0,5 M w metanolu. Dzień dobry, nazywam się Jean Floyd Bradley. Moje laboratorium znajduje się w wydziale chemii na Uniwersytecie Drexel.Witam, jestem studentem doktoratu dr. Bradleya, haha Meza. Dzisiaj przedstawiamy optymalizację reakcji Yugiego z wykorzystaniem technologii MiniMapper i MiniBlock firmy Mettler Toledo. Najpierw zaprogramujemy MiniMapper do dozowania cieczy.Po drugie, przeprowadzimy izolację produktu za pomocą filtracji równoległej. Na koniec wykonamy charakterystykę z wykorzystaniem technik IR i NMR. Zatem zacznijmy.Mini blok to narzędzie firmy Mettler Toledo, które umożliwia prowadzenie reakcji równolegle. Mini blok ten składa się z macierzy probówek o układzie sześć na osiem z filtrem u podstawy. Probówki te mogą pomieścić około 3,5 ml rozpuszczalnika.Zawór u dołu minibloku pozostanie zamknięty podczas dodawania odczynników, a następnie zostanie otwarty w późniejszym etapie. Gdy przejdziesz do etapu filtracji, zmienisz trzy parametry tej reakcji i sprawdzisz ich wpływ na wydajność wyizolowanego produktu. Po pierwsze, nadmiar jednego lub dwóch odczynników będzie zmienny w każdym rzędzie.Następnie w poszczególnych rzędach będą zmieniane rozpuszczalnik oraz stężenie. Podczas planowania eksperymentów warto korzystać ze wspólnego arkusza online, np. Google Docs, który można następnie wygodnie skopiować do oprogramowania mini mapper. Taki układ umożliwia crowdsourcing projektu eksperymentalnego, dzięki czemu osoby z całego świata mogą planować poszczególne części badania bez konieczności znajomości obsługi automatycznego dozownika cieczy.Pierwszy krok polega na zważeniu pustych probówek z dokładnością do 0,1 mg. Następnie mini blok zostaje zamknięty, uszczelniony i zamontowany na platformie robota do obsługi cieczy. W tym eksperymencie wykorzystuje się cztery butelki z odczynnikami oraz cztery butelki z rozpuszczalnikami.System do obsługi cieczy wykorzystuje ramię robotyczne wyposażone w strzykawkę i może przetransportować dowolny reagent z dowolnego źródła do dowolnego miejsca docelowego na statywie za pomocą pompy strzykawkowej. Obecna konfiguracja wykorzystuje strzykawkę o pojemności 10 ml, która może precyzyjnie odmierzyć minimum 100 µL. Aby oszczędzać odczynniki, należy dodać 100 lub 120 µL każdego z przygotowanych roztworów reagentów.Reakcję przeprowadza się w pięciu etapach w metanolu o stężeniu dwóch molowym. W pierwszej kolejności do każdej probówki dodaje się rozpuszczalnik. W ten sposób zmienia się stężenie oraz skład rozpuszczalnika.Następnie do wszystkich probówek dodaje się roztwór immunologiczny, a następnie aldehyd, kwas i na końcu izonitryl. Cały proces trwa około jednej godziny. Następnie mini blok jest wyjmowany z automatycznego dozownika cieczy.Można wyraźnie zauważyć, że w każdej probówce znajdują się klarowne roztwory. Jest to istotne, ponieważ należy upewnić się, że wszystkie odczynniki rozpuściły się w poszczególnych rozpuszczalnikach. Zazwyczaj powstanie pierwszego osadu zajmuje około 30 minut.Mini blok zostaje zamocowany na wytrząsarce i pozostawiony do mieszania przez noc. Po około 16 godzinach mini blok zostaje zdjęty z wytrząsarki, a w większości probówek widoczny jest osad. Następnie mini blok zostaje zamontowany na podstawie do zbierania, a zawory we wszystkich probówkach z filtrem zostają otwarte jednocześnie.Stosuje się próżnię, a osad zostaje zatrzymany na filtrze każdej probówki. Następnie zawór zostaje zamknięty i do każdej probówki dodaje się 1 ml metanolu. Po użyciu mikropipety mini blok umieszcza się na wytrząsarce na 15 minut.Krok ten powtarza się jeszcze raz. Po ostatnim przemyciu próżnię pozostawia się na 30 minut. Następnie probówki przenosi się do eksykatora w wysokiej próżni na jedną godzinę.Po wyschnięciu probówek są one ponownie ważone, a ilość osadu określa się poprzez odjęcie masy pustej probówki. Niestety, zmienność masy probówek jest na tyle duża, że każda z nich musi zostać zważona przed użyciem. Próbkę z każdego układu rozpuszczalników analizuje się za pomocą NMR, aby upewnić się, że wszystkie produkty są czyste; do probówki z reakcją dodaje się 700 µL odgazowanego chloroformu w celu rozpuszczenia osadu.Następnie roztwór przenosi się do rurki NMR. Do uzyskania widma protonowego NMR wykorzystuje się spektrometr NMR Varian Unity 500 MHz Innova. Po zalogowaniu się do urządzenia uruchamia się oprogramowanie NMR, wysuwa wzorzec odniesienia z instrumentu, a próbkę umieszcza się w wirówce i wprowadza do urządzenia.Następnie próbka zostaje zablokowana, poddana shimmingowi i ustawiona zgodnie z parametrami wirowania dla protonu. Dane NMR są ładowane, a widmo jest zapisywane w formacie pliku JCampDX, który można przeglądać online w standardowej przeglądarce. Widma mogą być przechowywane na lokalnym serwerze lub przesłane do bazy ChemSpider, dzięki czemu badacze poszukujący tej cząsteczki będą mogli natychmiast skorzystać z uzyskanych danych.Aby przeprowadzić dalszą analizę próbki, wykonuje się spektroskopię IR przy użyciu instrumentu PerkinElmer FTIR Spectrum 1000. Należy zalogować się do oprogramowania. Górną płytkę ATR należy zdjąć, przetrzeć i wyczyścić chusteczką nasączoną etanolem.Czysty szkiełko przedmiotowe umieszcza się na A TR i przykręca, a manometr siły ustawia się na około 90 jednostek. Po zarejestrowaniu widma tła uzyskuje się widmo próbki, które następnie poddaje się korekcji A TR. Widmo IR jest również zapisywane w formacie pliku J Camp DX w celu wyświetlenia online.Kluczowa różnica między prowadzeniem reakcji w kolbie okrągłodennej a jej przeprowadzaniem równolegle polega na tym, że pozwala to chemikowi organicznemu stawiać nowe pytania i w sposób systematyczny weryfikować przyjęte założenia. Wprowadzenie zautomatyzowanej obsługi cieczy do tego procesu uwalnia chemika, pozwalając mu poświęcić więcej czasu na analizę projektu na wysokim poziomie, a mniej na szczegóły każdego pojedynczego przebiegu eksperymentalnego. Mamy nadzieję, że ten film dostarczy Państwu inspiracji do optymalizacji własnych reakcji.Dziękujemy za obejrzenie.

optimization-ugi-reaction-using-parallel-synthesis-automated-liquid

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Optymalizacja reakcji Ugi za pomocą syntezy równoległej i zautomatyzowanej obsługi cieczy

Tutaj prezentowany jest zautomatyzowany przepływ pracy do wykonywania modułowego montażu "urządzenia" DNA przy użyciu modułowej metody klonowania DNA na robotach obsługujących ciecze. Protokół wykorzystuje intuicyjne narzędzie programowe do generowania list wyboru osób zajmujących się cieczami do kombinatorycznego generowania biblioteki urządzeń DNA, które demonstrujemy za pomocą dwóch platform do obsługi cieczy.

Zautomatyzowany zrobotyzowany montaż modułowych urządzeń DNA do obsługi cieczy

Ten manuskrypt opisuje ogólne podejście do projektowania dostosowanych do potrzeb pożywek do uprawy mikrobiologicznej. Jest to możliwe dzięki iteracyjnemu procesowi pracy, łączącemu eksperymentalny projekt oparty na Krigingu i technologię mikrobioreaktorów w celu uzyskania wystarczającej przepustowości uprawy, która jest wspierana przez robotykę laboratoryjną w celu zwiększenia niezawodności i szybkości przygotowywania pożywek do pracy z cieczami.

Ogólny protokół optymalizacji produkcji białek heterologicznych przy użyciu technologii zautomatyzowanych mikrobioreaktorów

Przeprowadzono wysokoprzepustowe badanie przesiewowe syntetycznych małych cząsteczek na modelowym gatunku rośliny, Arabidopsis thaliana. Protokół ten, opracowany dla robota do obsługi cieczy, zwiększa szybkość badań przesiewowych genetyki chemicznej, przyspieszając odkrywanie nowych małych cząsteczek wpływających na fizjologię roślin.

Optymalizacja wykorzystania robota do obsługi cieczy w celu przeprowadzenia wysokoprzepustowego badania przesiewowego genetyki chemicznej Arabidopsis thaliana

Miejsca obrazowania pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), które biorą udział w wielu wczesnych badaniach klinicznych, wymagają solidnych i wszechstronnych możliwości produkcji radioznaczników. Na przykładzie radioznacznika [18F] Klofarabiny ilustrujemy, jak zautomatyzować syntezę radioznacznika za pomocą elastycznego radiosyntezatora opartego na kasecie i zwalidować syntezę do użytku klinicznego.

Automatyzacja protokołu syntezy radioznacznika metodą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) do produkcji klinicznej

Ten protokół pokazuje, jak używać oprogramowania Auto-CHO do hierarchicznej i programowalnej jednogarnkowej syntezy oligosacharydów. Opisano w nim również ogólną procedurę eksperymentów z oznaczaniem RRV i jednogarnkową glikozylacją SSEA-4.

Hierarchiczna i programowalna jednoetapowa synteza oligosacharydów

Tutaj przedstawiamy szczegółową procedurę przeprowadzania projektu eksperymentu w zautomatyzowanym mikro-bioreaktorze, a następnie zbierania komórek i kwantyfikacji białka za pomocą kolumny Białko A.

Optymalizacja procesów z wykorzystaniem zautomatyzowanych mikrobioreaktorów o wysokiej przepustowości w hodowli komórek jajnika chomika chińskiego

Ten protokół służy jako obszerny samouczek do ustandaryzowanego i powtarzalnego mieszania lepkich materiałów za pomocą nowatorskiej technologii automatyzacji open source. Znajdują się tam szczegółowe instrukcje dotyczące obsługi nowo opracowanej stacji roboczej typu open source, korzystania z projektanta protokołów open source oraz walidacji i weryfikacji w celu identyfikacji powtarzalnych mieszanin.

Platforma technologiczna typu open source do produkcji modeli kultur 3D na bazie hydrożelu w zautomatyzowany i ustandaryzowany sposób

Połączone znakowanie izotopowe prekursorów i znakowanie izobaryczne (cPILOT) to ulepszona strategia multipleksowania próbek, która jest w stanie zwiększyć liczbę próbek, które mogą być analizowane jednocześnie z dostępnymi znacznikami izobarycznymi. Zastosowanie platformy robotycznej znacznie zwiększyło przepustowość eksperymentalną, powtarzalność i dokładność ilościową.

Automatyczne multipleksowanie próbek przy użyciu połączonego znakowania izotopowego prekursorów i znakowania izobarycznego (cPILOT)

Ta metoda opisuje użycie nowatorskiej metodologii wysokoprzepustowej, opartej na reakcjach chemicznych kropelk, do szybkiej i ekonomicznej optymalizacji radiofarmaceutyków przy użyciu nanomolowych ilości odczynników.

Optymalizacja reakcji radiochemicznych z wykorzystaniem matryc kropelkowych

Ukierunkowana synteza nowych struktur metaloorganicznych (MOF) jest trudna, a ich odkrycie zależy od wiedzy i kreatywności chemika. Metody wysokoprzepustowe pozwalają na szybkie i efektywne badanie złożonych pól parametrów syntetycznych, przyspieszając proces znajdowania związków krystalicznych oraz identyfikowania trendów syntetycznych i strukturalnych.

Odkrycie i optymalizacja syntezy izosiatkowatych związków metaloorganicznych metaloorganicznych na bazie fosfonianów Al(III) przy użyciu metod wysokoprzepustowych

Protokół ten zapewnia metodę systematycznej globalnej optymalizacji genetycznie kodowanych bioczujników poprzez wspomagane automatyzacją generowanie i ocenę bibliotek genetycznych. Jest to połączone z metodologiami projektowania eksperymentów w celu usprawnienia eksperymentów i umożliwienia selekcji komponentów genetycznych w celu dostrojenia bioczujników do określonych wyników projektu.

Efektywne pobieranie próbek z genetycznie zakodowanej przestrzeni projektowej biosensorów możliwe dzięki projektowaniu eksperymentów i automatyzacji przepływu pracy

Poznaj optymalizację reakcji Ugi przy użyciu zautomatyzowanego systemu MiniMapper i MiniBlock. Metoda obejmuje syntezę równoległą, filtrację próżniową oraz charakteryzację produktów technikami NMR i IR.

Optymalizacja reakcji Ugiego z wykorzystaniem syntezy równoległej i automatycznej obsługi cieczy

Przeglądaj więcej filmów