Otimização da Reação UGI Usando Síntese Paralela e manipulação de líquidos Automated

A reação de UI envolve a mistura de quatro componentes: um aldeído e uma amina, um ácido carboxílico e um nitrila ISO. É uma reação conveniente para gerar bibliotecas diversas e tem sido usada no passado para sintetizar compostos anti-maláricos. A reação de UGI específica que será demonstrada aqui envolve a reação do aldeído Ole Amin, glicina B e a nitrila T butílica.

Essa reação produz um produto UI como precipitado quando realizada a uma concentração de 0,5 molar em metanol. Olá, sou Jean Floyd Bradley. Meu laboratório está localizado no departamento de química da Universidade Drexel.

Olá, sou o estudante de pós-graduação do Dr. Bradley, haha Meza. Hoje apresentamos a otimização de uma reação yugi utilizando as tecnologias mini mapper e mini block da Mettler Toledo. Primeiro, vamos programar o mini mapper para realizar a manipulação de líquidos.

Em segundo lugar, realizaremos o isolamento do produto com filtração paralela. E, finalmente, faremos a caracterização utilizando técnicas de IV e RMN. Então, vamos começar.

O mini bloco é uma ferramenta fabricada pela Metler Toledo que permite realizar reações em paralelo. Este mini bloco consiste em uma matriz de tubos com seis linhas por oito colunas, com um filtro na base. Esses tubos podem conter cerca de 3,5 mililitros de solvente.

Uma válvula na parte inferior do bloco mini será mantida fechada durante a adição dos reagentes e depois será aberta posteriormente. Quando você estiver pronto para a etapa de filtração, irá variar três parâmetros para esta reação e observar o efeito sobre o rendimento do produto isolado. Primeiro, o excesso de um ou dois reagentes será variado ao longo de cada linha.

Em seguida, o solvente e a concentração serão variados entre as linhas. Ao planejar experimentos, é útil utilizar uma planilha online compartilhada, como o Google Docs, que pode ser convenientemente copiada para o software mini mapper. Esta configuração permite uma espécie de crowdsourcing no planejamento experimental, onde pessoas de todo o mundo podem colaborar no planejamento de partes do experimento sem precisar saber operar o manipulador de líquidos.

O primeiro passo envolve pesar os tubos vazios com uma precisão de 0,1 miligrama. Em seguida, o bloco miniatura é selado, fechado e montado na plataforma do manipulador líquido. Neste experimento, são utilizados quatro frascos de reagentes e quatro frascos de solventes.

O manipulador líquido utiliza um braço robótico equipado com uma seringa e pode transferir qualquer fonte para qualquer destino na grade usando a bomba de seringa. A configuração atual utiliza uma seringa de 10 mililitros que pode entregar com precisão um mínimo de 100 microlitros. Para conservar os reagentes, adicione 100 ou 120 microlitros de cada solução de reagente preparada.

Em metanol a duas concentrações molares, a reação é realizada em cinco etapas. Primeiro, o solvente é adicionado a cada tubo. É assim que você variará a concentração e a composição do solvente.

Em seguida, a solução imune é adicionada a todos os tubos, seguida pelo aldeído, pelo ácido e, por último, pela nitrila ISO. Isso leva cerca de uma hora para ser concluído. O mini bloco é então removido do manipulador de líquidos.

É possível ver claramente que há soluções transparentes em cada tubo. Isso é importante porque você precisa garantir que todos os reagentes sejam solúveis em todos os solventes. Normalmente, leva cerca de 30 minutos para que o primeiro precipitado se forme.

O bloco mini é fixado em um agitador e deixado em mistura durante a noite. Após cerca de 16 horas, o bloco mini é removido do agitador, e pode-se observar que a maioria dos tubos apresenta precipitado. O bloco mini é agora fixado em uma base de coleta, e a válvula é aberta simultaneamente para todos os tubos de filtração.

Aplica-se vácuo e o precipitado é retido no filtro de cada tubo. Em seguida, a válvula é fechada e um mililitro de metanol é adicionado a cada tubo. Usando uma pipeta microliter, o mini bloco é colocado no agitador durante 15 minutos.

Esta etapa de lavagem é repetida mais uma vez. Após a última lavagem, o vácuo é mantido por 30 minutos. Em seguida, os tubos são transferidos para um dessecador sob vácuo elevado por uma hora.

Após as tubos secarem, eles são pesados novamente, e a quantidade de precipitado é determinada subtraindo-se o peso vazio. Infelizmente, há variabilidade suficiente nos tubos para que cada um precise ser pesado vazio. Uma amostra de cada sistema solvente é analisada por RMN para garantir que todos os produtos sejam puros; 700 microlitros de clorofórmio desativado são adicionados a um tubo de reação para dissolver o precipitado.

A solução é então transferida para um tubo de RMN, um instrumento de RMN Varian Unity de 500 megahertz. Utiliza-se o equipamento Innova para obter um espectro de RMN de prótons. Após o login no equipamento, o software de RMN é iniciado, o padrão de referência é ejetado do instrumento, e a amostra é colocada no rotor e inserida no equipamento.

A amostra é então travada, ajustada e configurada com os parâmetros de rotação para um próton. As RMN são carregadas e um espectro é então obtido como um arquivo J Camp DX, que pode ser visualizado online com um navegador padrão. Os espectros podem ser hospedados em um servidor local ou enviados ao ChemSpider, de modo que pesquisadores que procuram por esta molécula possam utilizar os dados imediatamente.

Para analisar ainda mais a amostra, realiza-se espectroscopia no infravermelho utilizando um instrumento PerkinElmer FTIR Spectrum 1000. O software é acessado. A placa superior do A TR é removida, limpa e higienizada com um lenço umedecido com sabão de etanol.

Uma lâmina de vidro limpa é colocada sobre o A TR e fixada com parafuso, e o medidor de força é ajustado para cerca de 90 unidades. Após coletar um espectro de fundo, obtém-se o espectro da amostra e realiza-se o processamento para correção de A TR. O espectro de IV também é obtido como um arquivo J Camp DX para visualização online.

A grande diferença entre realizar uma reação em um balão de fundo redondo e realizá-la em paralelo é que isso permite ao químico orgânico formular novas perguntas e questionar pressupostos de maneira sistemática. Incorporar o manuseio automatizado de líquidos ao processo libera o químico para dedicar mais tempo a pensar no projeto em um nível mais elevado e menos tempo nos detalhes de cada execução experimental. Espera-se que este vídeo lhe dê algumas ideias sobre suas próprias reações.

Obrigado por assistir.