Atingir pressões moderadas em vasos selados usando gelo seco como uma sólido CO2 fonte
17 de agosto de 2018
Aqui nós apresentamos um protocolo para a realização de reações em vasos simples reação sob pressões de baixa a moderada de CO2. As reações podem ser executadas em uma variedade de navios simplesmente através da administração de dióxido de carbono na forma de gelo seco, sem a necessidade de equipamento caro ou elaborado ou set-ups.
Este método pode ajudar a enfrentar um desafio fundamental no campo da química orgânica sintética, ou seja, como realizar reações sob atmosfera de dióxido de carbono de forma rápida e fácil. A principal vantagem dessa técnica é que ela permite que as reações sejam realizadas em atmosferas de dióxido de carbono acima das pressões ambientes, sem a necessidade de equipamentos caros e especializados. Embora este método possa ser útil para a arilação direta de CH, ele também pode ser aplicado a outras reações, como capitulação de CH ou conversão de epóxidos de automóveis em carbonatos de sinta.
Geralmente, indivíduos novos neste assunto terão dificuldades porque não conseguirão esfoliar adequadamente o gelo seco antes da adição ou levarão muito tempo para selar o vil. Para começar, adicione uma barra de agitação a um vile seco de 7,5 mililitros e adicione 6,7 miligramas de acetato de paládio ao vile. Em seguida, 99,9 miligramas de trifluoroacetato de prata, 92,3 miligramas de iodeto de fenila e 26,3 miligramas de terc-amilamina para o vil.
Em seguida, adicione 1 mililitro de ácido ácido e 21,7 microlitros de água deionizada ao vil. A chave para o sucesso é garantir que a quantidade adequada de gelo seco seja adicionada em tempo hábil e que apenas gelo seco, não água depositada, seja adicionado ao recipiente de reação. Depois de pesar 26,3 miligramas de gelo seco, adicione imediatamente o gelo e sele o vile com uma tampa forrada de PTFE.
Antes de configurar a reação, é importante confirmar um bom ajuste entre a tampa e o vaso para evitar uma perda traumática de pressão de dióxido de carbono antes ou durante a reação. Agite a reação da vedação por 15 minutos em temperatura ambiente. Em seguida, transfira o recipiente de reação para uma placa pré-aquecida a 110 graus Celsius para uma incubação de agitação de 14 horas.
Na manhã seguinte, abra o vile após o resfriamento para liberar o CO2. Para realizar uma reação em um vile de 7,5 mililitros com ar excluído, adicione uma barra de agitação e os mesmos reagentes e soluções que acabamos de demonstrar para um vile seco de 7,5 mililitros. Depois que a água deionizada for adicionada, rasgue a balança e adicione aproximadamente 98 miligramas de gelo seco.
Deixar sublimar o CO2 até se atingir uma massa final de cerca de 26 miligramas. Seguido de selagem imediata da lima com uma tampa revestida de PTFE. Em seguida, agite a reação selada por 15 minutos em temperatura ambiente, seguida de uma incubação durante a noite a 110 graus Celsius, conforme demonstrado.
Para realizar uma reação de ar não excluído em um tubo de pressão de 35 mililitros, adicione uma barra de agitação a um tubo de pressão seco de 35 mililitros. E adicione 6,7 miligramas de acetato de paládio ao tubo. Adicione 132,5 miligramas de trifluoroacetato de prata, 183,6 miligramas de fenilidodido e 57,4 miligramas do material de partida da amina secundária ao tubo de pressão, bem como 1 mililitro de ácido ácido e 1 mililitro de hexafluoroisopropanol Em seguida, adicione 21,7 mililitros de água deionizada ao tubo de pressão, seguidos por 1,32 gramas de gelo seco.
Sele imediatamente o tubo com uma tampa de rosca de Teflon apropriada. E agite o recipiente de reação selado por 15 minutos em temperatura ambiente. Em seguida, transfira o recipiente de reação para uma placa quente a 90 graus Celsius para uma incubação de agitação de 24 horas.
Ao esfriar, coloque uma toalha ou luva acolchoada sobre a tampa e abra cuidadosamente o tubo de pressão para liberar o CO2. Sob as condições de reação de 7,5 mililitros de ar vil não excluídas, dois metil para fenil butanoato podem ser obtidos como um óleo com um rendimento de 69 a 72 por cento, demonstrando um espectro de ressonância magnética nuclear de prótons consistente com o produto desejado. As reações também podem ser realizadas em tubos de reação de pressão.
Permitindo a síntese de dois metil e três metil benzol quatro fenil butanoato duas aminas com um rendimento de 40 por cento. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de ser rápido ao medir o gelo seco. Essa técnica permitirá que pesquisadores no campo da química sintética estudem reações envolvendo pressão moderada de dióxido de carbono sem a necessidade de equipamentos complicados e muitas vezes caros, aumentando o número de reações que podem ser executadas em paralelo.
Não se esqueça de que trabalhar com vasos pressurizados pode ser extremamente perigoso e as precauções, como usar protetores contra explosão ou trabalhar atrás de caixilhos do capô, devem sempre ser tomadas durante a execução deste procedimento.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um método para realizar reações em recipientes simples sob pressões baixas a moderadas de dióxido de carbono. A técnica simplifica o processo utilizando gelo seco, eliminando a necessidade de equipamentos caros.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Química Orgânica Sintética
- Engenharia de Reatores
- Utilização de Dióxido de Carbono
Antecedentes
- Dificuldades na realização de reações sob atmosferas de dióxido de carbono.
- Importância de métodos econômicos em química sintética.
- Limitações anteriores devido ao uso de equipamentos especializados.
- Aplicações potenciais em diversas reações químicas.
Objetivo do Estudo
- Fornecer um protocolo simples para reações sob dióxido de carbono.
- Demonstrar a viabilidade do uso de gelo seco para administração de dióxido de carbono.
- Ampliar o acesso para pesquisadores em química orgânica sintética.
Métodos Utilizados
- Preparação dos recipientes de reação com um agitador magnético.
- Adição de acetato de paládio e outros reagentes.
- Utilização de gelo seco para atmosfera de dióxido de carbono.
- Fechar o recipiente para manter a pressão.
Resultados Principais
- Execução bem-sucedida de reações sob atmosferas de dióxido de carbono.
- Demonstração de arilação direta de CH e outras reações.
- Identificação de armadilhas comuns para novos usuários.
- Validação da eficiência e simplicidade do método.
Conclusões
- O método fornece uma solução prática para reações sintéticas.
- Reduz a necessidade de equipamentos caros.
- Incentiva a adoção mais ampla de atmosferas de dióxido de carbono na pesquisa.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Este método permite que pesquisadores da indústria biofarmacêutica realizem reações sob pressão controlada de CO2 utilizando gelo seco de fácil acesso, reduzindo a dependência de equipamentos especializados de alta pressão. Ele apóia a exploração sintética em estágios iniciais ao facilitar transformações mediadas por CO2 relevantes para a funcionalização de aminas, um motivo comum em moléculas bioativas. A abordagem aumenta a produtividade e acessibilidade laboratorial para fluxos de trabalho de validação de alvos e otimização de compostos líderes.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biofármacos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Valor Científico: Permite investigar o CO2 como um grupo diretor transitório ou agente passivante em reações baseadas em aminas, apoiando a desmistificação mecanicista de estratégias de funcionalização de C–H.
- Valor Operacional: Utiliza gelo seco de fácil acesso para gerar atmosferas controladas de CO2, reduzindo as barreiras para testar hipóteses envolvendo vias de carboxilação ou carbamoilação.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Valor Científico: Oferece uma plataforma simples para avaliar a reatividade de aminas sob pressão definida de CO2, permitindo a avaliação padronizada dos resultados de reações em bibliotecas de compostos.
- Valor Operacional: Elimina a necessidade de reatores pressurizados ou linhas de gás, permitindo triagem em paralelo em viais ou tubos comuns, com geração consistente de pressão por meio da sublimação de gelo seco.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Valor Científico: Apoia a síntese de esqueletos de aminas modificadas que podem atuar como intermediários no desenvolvimento de moléculas bioativas, com o CO2 atuando tanto como reagente quanto como grupo protetor para minimizar reações laterais.
- Valor Operacional: Facilita considerações de ampliação ao demonstrar o controle de pressão em recipientes variando de frascos de 7,5 mL a tubos de pressão de 35 mL, orientando a seleção de recipientes para o desenvolvimento de processos.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
A técnica insere-se na fase inicial da descoberta de compostos químicos, permitindo transformações dependentes de CO2 que podem contribuir para a identificação de compostos líderes e a síntese de candidatos pré-clínicos, especialmente para alvos ricos em aminas.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre o papel duplo do CO2 como reagente e agente protetor na modulação da reatividade de aminas durante etapas organometálicas.
- Triagem: Permite condições de pressão reprodutíveis para avaliação de substratos aminados, promovendo consistência nos ensaios em formatos multipoços ou paralelos.
- Análises: Gera resultados quantificáveis, como rendimento e formação de produto confirmada por RMN, permitindo a comparação da eficiência da reação sob diferentes quantidades de gelo seco.
- Pesquisa Translacional: Relaciona-se com trabalhos pré-clínicos ao fornecer acesso a derivados de aminas funcionalizadas que podem apresentar maior estabilidade metabólica ou melhor interação com o alvo.
- Reutilização Empresarial: Representa uma plataforma de baixo custo e adaptável para gerar pressão de CO2 em diversos tipos de reações, reduzindo a dependência de infraestruturas centralizadas de alta pressão.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva na funcionalização de aminas ao minimizar reações colaterais de oxidação por meio de passivação in situ.
- Valor Operacional: Simplifica a montagem e a desmontagem — os frascos são despressurizados pela simples abertura à temperatura ambiente, reduzindo a complexidade operacional.
- Valor Estratégico: Reduz as barreiras de capital para explorar reações que utilizam CO2, permitindo que equipes de projetos mais amplas testem hipóteses de carboxilação ou de arilação C–H.
- Impacto no Portfólio: Apoia o avanço ajustado ao risco ao permitir a exploração rápida de SAR de derivados de aminas sem necessidade de purificação extensiva para remover grupos direcionadores.
Considerações sobre a Implementação
- Exige experiência no manuseio de reagentes sensíveis ao ar e à umidade sob atmosferas inertes ou controladas.
- Depende da medição precisa de gelo seco e adição imediata para manter a pressão alvo; desvios afetam a reprodutibilidade.
- Necessita de recipientes com vedações compatíveis (por exemplo, tampas com revestimento de PTFE ou tampas de rosca de teflon) para evitar a perda de CO2 durante o aquecimento.
- Deve ser adaptado conforme o tamanho do recipiente e tolerância à pressão, conforme demonstrado em frascos de 7,5 mL e tubos de pressão de 35 mL.
- Envolve riscos inerentes em sistemas pressurizados; exige o uso de escudos contra explosões ou anteparos de capela como prática padrão de segurança.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
Chapters in this video
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Title
0:50
Reaction in a 7.5-mL Vial (Air Not Excluded)
2:33
Reaction in a 7.5-mL Vial (Purging Conditions - Air Excluded)
3:34
Reaction in a 35-mL Pressure Tube (Air Not Excluded)
5:08
Results: Representative 1H NMR Reaction Analyses
5:46
Conclusion
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