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

A reação UI envolve a mistura de quatro componentes, um aldeído e amina, um ácido carboxílico e um nitrilo ISO. É uma reação conveniente para gerar diversas bibliotecas e foi usada no passado para sintetizar compostos antimaláricos. A reação UGI específica que será demonstrada aqui envolve a reação de aldeído Ole Amin, glicina B e T butil iso nitrilo.

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

Olá, sou o Dr.Bradley, estudante de pós-graduação, haha Meza. Hoje apresentamos a otimização de uma reação yugi usando as tecnologias de mini mapeadores e miniblocos da METTLER TOLEDO. Primeiro, vamos programar o mini mapeador para fazer o manuseio de líquidos.

Em segundo lugar, faremos o isolamento do produto com filtragem paralela. E, finalmente, faremos a caracterização usando técnicas de IR e RMN. Então vamos começar.

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

Uma válvula na parte inferior do minibloco será mantida fechada durante a adição de reagentes e depois aberta. Quando estiver pronto para a etapa de filtração, você variará três parâmetros para essa reação e observará o efeito no rendimento do produto isolado. Primeiro. O excesso de um ou dois reagentes será variado em cada linha.

Em seguida, o solvente e a concentração serão variados entre as linhas. Ao planejar experimentos, é útil usar uma planilha on-line compartilhada como o Google Docs, que pode ser convenientemente copiada para o software mini mapeador. Essa configuração permite algum crowdsourcing do projeto experimental, onde pessoas de todo o mundo podem planejar partes do experimento sem ter que saber como executar o manipulador de líquidos.

A primeira etapa envolve a pesagem dos tubos vazios com uma precisão de 0,1 miligramas. O minibloco é então selado, fechado e montado no convés do manipulador de líquidos. Existem quatro frascos de reagentes e quatro frascos de solvente usados neste experimento.

O manipulador de líquidos usa um braço robótico equipado com uma seringa e pode entregar qualquer fonte a qualquer destino no rack usando a bomba de seringa. A configuração atual usa uma seringa de 10 mililitros que pode fornecer com precisão um mínimo de 100 microlitros. Para conservar os reagentes, adicione 100 ou 120 microlitros de cada solução reagente preparada.

No metanol na concentração de dois molares, a reação é realizada em cinco etapas. Primeiro, o solvente é adicionado a cada tubo. É assim que você varia a concentração e a composição do solvente.

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

Você pode ver claramente que existem soluções claras em cada tubo. Isso é importante porque você quer ter certeza de que todos os reagentes são solúveis em todos os solventes. Geralmente, leva cerca de 30 minutos para que o primeiro precipitado se forme.

O mini bloco é montado em um shaker e deixado para misturar durante a noite. Após cerca de 16 horas, o minibloco é removido do agitador e você pode ver que a maioria dos tubos precipitou. O minibloco agora é montado em uma base de coleta e a válvula é aberta para todos os tubos de filtro de uma só vez.

O vácuo é aplicado e o precipitado é capturado no filtro de cada tubo. A válvula é então fechada e um mililitro de metanol é adicionado a cada tubo. Usando uma micropipeta, o mini bloco é colocado no shaker por 15 minutos.

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

Depois que os tubos estão secos, eles são pesados novamente, e a quantidade de precipitado é determinada subtraindo o peso vazio. Infelizmente, há variabilidade suficiente nos tubos para que cada um deva ser pesado vazio. Uma amostra de cada sistema de solvente é analisada por RMN para garantir que todos os produtos sejam puros: 700 microlitros de clorofórmio reduzido são adicionados a um tubo de reação para dissolver o precipitado.

A solução é então transferida para um tubo de RMN, uma unidade variana de 500 megahertz. O instrumento de RMN Innova é usado para obter um espectro de RMN de prótons. Uma vez que o instrumento tenha sido conectado, o software de RMN é iniciado, o padrão de referência no instrumento é retirado e a amostra é colocada no spinner e inserida no instrumento.

A amostra é então bloqueada, calçada e definida para parâmetros de rotação para um próton. A RMN é carregada e um espectro é 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 carregados no ChemSpider, para que os pesquisadores que procuram essa molécula possam usar os dados imediatamente.

Para analisar melhor a amostra, a espectroscopia de infravermelho é realizada usando um instrumento PerkinElmer FTIR Spectrum 1000. O software está logado. A placa superior do A TR é removida, limpa e limpa com um lenço umedecido com sabão de etanol.

Uma corrediça de vidro limpa é colocada no A TR e aparafusada, e o medidor de força é ajustado para cerca de 90 unidades. Depois de coletar um espectro de fundo, o espectro da amostra é obtido e processado para uma correção A TR. O espectro IR também é obtido como um arquivo J Camp DX para visualização online.

A grande diferença entre executar uma reação e um frasco de fundo redondo para realizá-la em paralelo é que ela permite que o químico orgânico faça novas perguntas e desafie suposições de maneira sistemática. Adicionar o manuseio automatizado de líquidos à equação libera o químico para gastar mais tempo pensando no projeto em alto nível e menos nos detalhes de cada execução experimental. Espero que este vídeo lhe dê algumas ideias sobre suas próprias reações.

Obrigado por assistir.