Optymalizacja reakcji Ugi za pomocą syntezy równoległej i zautomatyzowanej obsługi cieczy

Reakcja UI polega na zmieszaniu czterech składników, aldehydu i aminy, kwasu karboksylowego i nitrylu ISO. Jest to wygodna reakcja do generowania różnorodnych bibliotek i była używana w przeszłości do syntezy związków przeciwmalarycznych. Szczególna reakcja UGI, która zostanie tutaj zademonstrowana, obejmuje reakcję aldehydu Ole Amina, glicyny B i nitrylu izoazotylu T-butylu.

W wyniku tej reakcji powstaje produkt UI jako osad przy stężeniu 0,5 molowym w metanolu. Cześć, nazywam się Jean Floyd Bradley. Moje laboratorium znajduje się na wydziale chemii Uniwersytetu Drexel.

Cześć, jestem doktorantem Dr. Bradleya, haha Meza. Dzisiaj przedstawiamy optymalizację reakcji yugi z wykorzystaniem technologii mini mapper i mini bloków METTLER TOLEDO. Po pierwsze, zaprogramujemy mini mapper do obsługi cieczy.

Po drugie, wykonamy izolację produktu z filtracją równoległą. Na koniec wykonamy charakterystykę przy użyciu technik IR i NMR. Więc zacznijmy.

Mini blok to narzędzie firmy Metler Toledo, które umożliwia równoległe przeprowadzanie reakcji. Ten mini blok składa się z układu rurek o wymiarach sześć na osiem z filtrem u podstawy. Probówki te mogą pomieścić około 3,5 mililitra rozpuszczalnika.

Zawór na dole mini bloku będzie zamknięty podczas dodawania odczynników, a następnie otwarty. Kiedy będziesz gotowy do etapu filtracji, będziesz zmieniać trzy parametry tej reakcji i przyjrzeć się wpływowi na wydajność wyizolowanego produktu. Pierwszy. Nadmiar jednego lub dwóch odczynników będzie zmieniał się w każdym rzędzie.

Następnie rozpuszczalnik i stężenie będą się zmieniać między rzędami. Planując eksperymenty, warto skorzystać z udostępnionego arkusza kalkulacyjnego online, takiego jak Dokumenty Google, który można następnie wygodnie skopiować do oprogramowania do mini mapowania. Taka konfiguracja pozwala na pewien crowdsourcing projektu eksperymentalnego, w którym ludzie z całego świata mogą planować części eksperymentu bez konieczności posiadania wiedzy na temat obsługi cieczy.

Pierwszym krokiem jest zważenie pustych probówek z dokładnością do 0,1 miligrama. Mini blok jest następnie uszczelniany, zamykany i montowany na pokładzie urządzenia do obsługi cieczy. W tym eksperymencie użyto czterech butelek z odczynnikiem i czterech butelek z rozpuszczalnikiem.

Maszyna do obsługi cieczy wykorzystuje ramię robota wyposażonego w strzykawkę i może dostarczyć dowolne źródło do dowolnego miejsca na stojaku za pomocą pompy strzykawkowej. Obecna konfiguracja wykorzystuje strzykawkę o pojemności 10 mililitrów, która może dokładnie dostarczyć co najmniej 100 mikrolitrów. Aby zachować odczynniki, dodaj 100 lub 120 mikrolitrów każdego przygotowanego roztworu odczynnika.

W metanolu przy stężeniu dwóch molowych reakcja przebiega w pięciu etapach. Najpierw rozpuszczalnik dodaje się do każdej probówki. W ten sposób będziesz zmieniać stężenie i skład rozpuszczalnika.

Następnie do wszystkich probówek dodaje się roztwór immunologiczny, a następnie aldehyd, kwas i nitryl ISO na końcu. Trwa to około godziny. Mini blok jest następnie wyjmowany z pojemnika do cieczy.

Wyraźnie widać, że w każdej tubie znajdują się jasne rozwiązania. Jest to ważne, ponieważ chcesz mieć pewność, że wszystkie odczynniki są rozpuszczalne we wszystkich rozpuszczalnikach. Zwykle potrzeba około 30 minut, aby uformować się pierwszy osad.

Mini blok montuje się na wytrząsarce i pozostawia na noc do wymieszania. Po około 16 godzinach mini blok jest wyjmowany z wytrząsarki i widać, że większość rurek ma wytrącony osad. Mini blok jest teraz zamontowany na podstawie zbiorczej, a zawór jest otwierany dla wszystkich rurek filtracyjnych jednocześnie.

Stosuje się próżnię, a osad jest wychwytywany na filtrze każdej rurki. Następnie zawór jest zamykany i do każdej rurki dodaje się jeden mililitr metanolu. Za pomocą mikropipety mini blok umieszcza się na wytrząsarce na 15 minut.

Ten etap prania powtarza się po raz kolejny. Po ostatnim praniu odkurzacz pozostawia się włączony na 30 minut. Następnie probówki przenosi się do osuszacza pod wysoką próżnią na jedną godzinę.

Po wyschnięciu probówek ponownie je obciążają, a ilość osadu określa się poprzez odjęcie pustej masy. Niestety, w probówkach jest na tyle różnorodność, że każda z nich musi być zważona na pusto. Próbka z każdego układu rozpuszczalnikowego jest analizowana za pomocą NMR, aby upewnić się, że wszystkie produkty są czyste, 700 mikrolitrów chloroformu o obniżonej wartości znamionowej dodaje się do probówki reakcyjnej w celu rozpuszczenia osadu.

Roztwór jest następnie przenoszony do lampy NMR, 500-megahercowej jedności Variana. Przyrząd Innova NMR służy do uzyskania widma protonów NMR. Po zalogowaniu się do urządzenia uruchamiane jest oprogramowanie NMR, wyskakuje wzorzec referencyjny w urządzeniu, a próbka jest umieszczana w kołpaku i wkładana do urządzenia.

Próbka jest następnie blokowana, podkładkowana i ustawiana na parametry spinu protonu. NMR są ładowane, a następnie uzyskuje się widmo jako plik J Camp DX, który można przeglądać online za pomocą standardowej przeglądarki. Widma mogą być hostowane na lokalnym serwerze lub przesyłane do ChemSpider, dzięki czemu naukowcy poszukujący tej cząsteczki będą mogli natychmiast wykorzystać dane.

W celu dalszej analizy próbki przeprowadza się spektroskopię w podczerwieni przy użyciu przyrządu PerkinElmer FTIR Spectrum 1000. Oprogramowanie jest zalogowane. Górną płytę A TR wyjmuje się, wyciera i czyści chusteczką do mydła etanolowego.

Czysty szklany suwak jest umieszczany na A TR i przykręcany, a manometr siły jest regulowany na około 90 jednostek. Po pobraniu widma tła uzyskuje się widmo próbki i przetwarza je w celu uzyskania poprawki A TR. Widmo IR jest również uzyskiwane jako plik J Camp DX do oglądania online.

Duża różnica między prowadzeniem reakcji i kolby okrągłodennej a wykonywaniem jej równolegle polega na tym, że pozwala to chemikowi organicznemu zadawać nowe pytania i kwestionować założenia w systematyczny sposób. Dodanie do równania zautomatyzowanej obsługi cieczy pozwala chemikowi poświęcić więcej czasu na myślenie o projekcie na wysokim poziomie, a mniej na szczegóły każdej serii eksperymentalnej. Mam nadzieję, że ten film da Ci kilka pomysłów na temat Twoich własnych reakcji.

Dzięki za oglądanie.