Методическая статья

Синтез, кристаллизации и спектральные характеристики 3,5-Lutidine N-оксид дигидрат

DOI:

10.3791/57233

⸱

24 апреля 2018 г.

 ,  , 
1Centro de Química, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

В этой статье

Краткое содержание

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Здесь, мы сообщаем, синтез и кристаллизации 3,5-lutidine N -оксида обезвоживаются путем простой протокол, который отличается от классической синтез пиридин N-оксида. Этот протокол использует различные исходного материала и включает в себя меньше время реакции на выход новой сольватированного супрамолекулярные структуры, которая кристаллизуется под медленные испарением.

Аннотация

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Синтез 3,5-lutidine N -оксида обезвоживать, 1, было достигнуто в синтезе маршрут 2-амино пиридин-3,5-дикарбоновых кислот. Отиай впервые использовал методологию для-замещенных пиридинов в 1957 году в 12 h процесс, но не подходит кристаллы рентгеновского были получены. Замещенных кольцо, используемые в методологии, представленные здесь явно под влиянием добавлением молекул воды в асимметричной блок, который совещается различные реакции нуклеофильного прочность в 1. Рентгеновских подходит кристалл составные 1 стало возможным благодаря стабилизации отрицательный заряд в кислороде наличием двух молекул воды где атомы водорода пожертвовать положительный заряд в кольцо; такие молекулы воды служат также построить супрамолекулярные взаимодействия. Гидратированная молекул может быть возможным для щелочных системы, что достигается корректировка pH до 10. Важно отметить, что двойной метил заменить кольцо и время реакции 5 h, делает его более универсальным методом и с более широкой химических приложениями для будущих кольцо вставок.

Введение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В настоящее время ученые во всем мире инвестировать ресурсы в развитие новых синтетических маршрутов для функционализации ароматических групп, которые известны для низкой реакционной фронта дополнение реакции1,2, 3. Пиридина, где Атом азота заменяет атома углерода, представляет подобный химической активности в аналоговый, кольца, состоящий исключительно из атомов углерода3, и обычно подвергается механизм замены вместо сложения. N-оксидов отличительные присутствие доноров связь между азота и кислорода, образованный перекрытия nonbonding пары электронов на азота с пустой орбитального на атом кислорода3. В частности, пиридин N-оксиды являются основаниями Льюиса, потому что их N-O остаток могут выступать в качестве донора электрона, и они могут сочетать с кислотами Льюиса, формирования соответствующих пар кислотно щелочного Льюис. Это свойство имеет основные химические последствие, потому что он может увеличить nucleophilicity кислот Льюиса к потенциальным электрофилами и тем самым позволяют им реагировать в условиях, где обычно реакция не будет происходить. Вероятно наиболее частое использование таких соединений в различных реакций окисления, где они выступают в качестве окислителей4. Пиридина N-оксидов и многие из их производных, кольцо функционализированных периодических молекул биологически активных и фармакологических агентов5, и ясно пространственного распределения разными средствами спектроскопических был создан для некоторых из них6,7. В исследованиях на присоединение различных групп в кольцо пиридина Ученые испытали различные методологии для производства простым и обычным методом, поскольку isoxazolines требует каталитического количества базы таких дБу в кипящей ксилола в форме 6- заменить-2-aminopyridine N-оксиды8,9. Целый ряд производных пиридина были преобразованы в их соответствующих N-оксидов в присутствии катализатора количество марганца tetrakis(2,6-diclorophenyl) порфирина и аммония ацетат CH2Cl2/ч3 CN8,10. Другие пиридинов окисляются до их оксидов, используя H2O2 в присутствии каталитических количеств methyltrioxorhenium8,11, или путем добавления избыточных dimethyldioxirane CH2Cl2 при 0 ° C, что приводит к соответствующим N-оксиды8,12,,1314. Бис (триметилсилиловые) пероксид в присутствии trioxorhenium CH2Cl2 был использован для синтеза пиридина N-оксиды8,11. Синтез aminopyridine N-оксиды, с участием ацилирование, используя Каро кислота (peroxomonosulfuric кислота) был также сообщила8. Тем не менее методология, сообщили здесь, и которая использует частью методологии, сообщила Отиай1, дает очень хорошие результаты с использованием более дешевых и доступных реагентов, H2O2 и уксусной кислоты кристаллизированной. Эта практика является более подходящим для использования в больших масштабах препараты, которые действуют на третичных аминогрупп, она производит хорошие урожаи в реакции, которая требует только 30% перекиси водорода и уксусной кислоты кристаллизированной в температуре 70-80 ° C, и он использует процесс очистки Это доступно в большинстве лабораторий синтез как дистилляция, без использования катализатора или дороже реагенты1. Литература сообщает, что другие методологии также часто связаны сроки от 10-24 h и температурах выше 100 ° C 4,8, и доходность сформирован кристаллов для рентгеновского анализов редко сообщается.

Реактивно различные N -оксидов производных используются должным образом активировать lutidine кольцо, нуклеофильного или электрофильное способом. Реакции нуклеофильного или электрофильное фактор зависит от фторсодержащими заместителями. С кольцом пиридина, электрон снятия группы основным фактором является нуклеофильного характерные1. Бесплатные N-оксид соединений редко изолированы как подходящие кристаллы для рентгеноструктурного анализа из-за делокализованных заряд в ароматическое кольцо. Однако сольватация фактор имеет решающее значение для стабилизации негативные плотность кислорода15.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. реакция

  1. Место в Зонта открыт круглый 100 мл флакон с 0,5 моль (29,8 мл) Ледниковая укусная кислота и добавить 0,051 моль (5.82 мл) 3,5-dimethylpyridine и 5 мл, H2O2 (35%). Храните смесь реакции при постоянном помешивании магнитные, при внутренней температуре 80 ° c за 5 ч.
  2. После времени реакции прохладный колбу до 24 ° C со льдом (ДУ не подвергайте уксусной кислоты газов на лед) и подключите его к блоку высокой вакуумной дистилляции для 90-120 минут для удаления избыточных уксусной кислоты.
    Предостережение: Не используйте горячего материала. Подождите, пока посуда достигает управляемой температуре. Это также позволит избежать ввода в верхней части блока перегонки паров.
  3. Добавьте дистиллированную воду (10 мл) дважды, чтобы обеспечить удаление следов уксусной кислоты и сконцентрировать смесь много как можно скорее.

2. основности перестройки и добыча

  1. Растворяются в би дистиллированной воды изолированных вязкой и прозрачной продукт и использовать потенциометр для настройки pH до 10 с чисто твердых Na2CO3.
  2. Осторожно поместите решение в воронку разделения 250 мл и распакуйте его в 5 раз с 250 мл3 КХКЛ для повышения урожайности. Восстановить органический слой и высушить его над твердых Na2так4 за 30 минут максимум, который будет содержать продукт. В случае необходимости, повторно извлечь водяной участок с нужное количество КХКЛ3.
    Предупреждение: КХКЛ3 может вызвать сонливость и головокружение; ручка с осторожностью и внутри зонта.
  3. Удаление растворителя под пониженным давлением с высокой вакуумной дистилляции единицы, до формирования очень гигроскопичные ясно бежевый кристаллический порошок (70%).

3. кристаллизации процесс

  1. Растворите 4,3 г кристаллического порошка в 50 мл холодного высокой выполненных жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) класс диэтиловом эфире. Фильтр вакуумный решение для удаления следов твердых исходного материала или даже пыль. Налейте стакан Петри фильтрата, оставляя его медленно испаряется при 4 ° C в лаборатории холодильник.
  2. Убедитесь, что после двух дней, были получены четкие бесцветные кристаллы. Затем измеряют плавления, которая должна быть в диапазоне от K. 310-311

4. Анализ 3,5-Lutidine N -оксид Dehydrate

  1. Удаление кристаллов, которые образуются, призматической формы и бесцветно, декантации от стен колбу для дальнейшего рентгеноструктурного анализа. Если используется не сразу, сохранить кристаллы в диэтиловом эфире избежать кристалл гидратации.
  2. Растворите 0,010 g 3,5-lutidine N -оксида обезвоживает в 0,4 мл CDCl3 для выполнения1 H ЯМР и анализа13 C, чтобы доказать эффективность процедуры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протокол является по существу продолжением Отиай в метод1. Однако применяются более низкой температуры и меньше времени. Этот простой метод может использоваться для получения универсальный лиганд, который является замещенных пиридина N-оксидов производных. Чтобы подтвердить создание 1, ЯМР 1Ч и 13C анализ предпочтительны для проверки эффективности процедуры.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Протокол, представленные здесь является обычный метод, чтобы связать атом кислорода с атомом азота 3,5-lutidine как метод функционализации субстратов. Этот метод также хорошо установленных приносить рентгеновского подходит сушеные кристаллов (рис. 5, фотографии, сделанные с помощью камеры Sony DSC-HX300 Cyber-shot). Насколько мы обеспокоены тем, не во многих докладах описал производства таких кристаллов16. Многих соединений растут идеально кристаллы для рентгеноструктурного анализ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Все авторы заявляют никакого конфликта интересов.

Благодарности

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Настоящая работа была поддержана Vicerrectoría де инвестигасьон и Posgrado de Estudios BUAP, разглашение науки и проектов № REOY-NAT14, 15, 16-G. HEAS-NAT17. RMG КОНАСИТ (Мексика) благодарит за стипендию 417887.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
3,5-лютидинSigma-AldrichL4206-500ML
Ледяная уксусная кислотаFermont3015
Перекись гидрогена (35%)Sigma-Aldrich349887-500ML
Na2CO3 безводныйProductos Quí micos Monterrey1792
Na2SO4 безводныйAlfa reactivos25051-C
CHCl3Fermont6205
Ethyl eterMercury ChemistQME0309
Дистиллированная водаComercializadora Quí слюда Поблананесуществующая

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ochiai, E. Recent Japanese work on the chemistry of pyridine 1-oxide and related compounds. J. Org. Chem. 18 (5), 534-551 (1953).
  2. Solomons, T. W. G. Organic Chemistry 2nd Edition. , John Wiley & Sons. 1110(1976).
  3. Albini, A., Pietra, S. Heterocyclic N-Oxides. , CRC Press. ISBN: 0849345529 328(1991).
  4. Koukal, P., Ulc, J., Necas, D., Kotora, Heterocyclic N.-Oxides. Topics in Heterocyclic Chemistry. 53, 29-58 (2017).
  5. Wen-Man, Z., Jian-Jun, D., Xu, J., Jun, X., Huan-Jian, X. Visible-Light-Induced C2 alkylation of pyridine N.-oxides. J. Org. Chem. 82 (4), 2059-2066 (2017).
  6. Merino García, M. R., Ríos-Merino, F. J., Bernès, S., Reyes-Ortega, Y. Crystal structure of 3,5-dimethylpyridine N-oxide dihydrate. Acta Cryst. 72 (12), 1687-1690 (2016).
  7. Sarma, R., Karmakar, A., Baruah, J. B. N-Oxides in Metal-Containing Multicomponent Molecular Complexes. Inorg. Chem. 47 (3), 763-765 (2008).
  8. Youssif, S. Recent trends in the chemistry of pyridine N-oxides. ARKIVOC. 2001, 242-268 (2001).
  9. Chucholowski, A. W., Uhlendorf, S. Base catalyzed rearrangement of 5-cyanomethyl-2-isoxazolines; novel pathway for the formation of 2-aminopyridine N-oxides. Tetrahedron Lett. 31 (14), 1949-1952 (1990).
  10. Thellend, A., Battioni, P., Sanderson, W., Mansuy, D. Oxidation of N-Heterocycles by H2O2 Catalyzed by a Mn-Porphyrin: An Easy Access to N-Oxides Under Mild Conditions. Synthesis. 1997 (12), 1387-1388 (1997).
  11. Copéret, C., Adolfson, H., Tinh-Alfredo, V. K. h, Yudin, A. K., Sharpless, K. B. A simple and Efficient Method for the Preparation of Pyridine N-Oxides. J. Org. Chem. 63 (5), 1740-1741 (1998).
  12. Ferrer, M., Sánchez-Baeza, F., Messeguer, A. On the preparation of amine N-oxides by using dioxiranes. Tetrahedron. 53 (46), 15877-15888 (1997).
  13. Adam, W., Briviba, K., Duschek, F., Golsch, D., Kiefer, W., Sies, H. Formation of singlet oxygen in the deoxygenation of heteroarene N-oxides by dimethyldioxirane. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995 (18), 1831-1832 (1995).
  14. Murray, R. W., Singh, M. A Facile One-Step Synthesis of C-Arylnitrones Using Dimethyldioxirane. J.Org.Chem. 55 (9), 2954-2957 (1990).
  15. Kim, S. W., Um, T., Shin, S. Brønsted acid-catalyzed α-halogenation of ynamides from halogenated solvents and pyridine-N-oxides. Chem. Commun. 53 (18), 2733-2736 (2017).
  16. Campeau, L., Rousseaux, R., Fagnou, K. A solution to the 2-pyridyl organometallic cross-coupling problem: regioselective catalytic direct arylation of pyridine N-oxides. J. Am. Chem. Soc. 127 (51), 18020-18021 (2005).
  17. Gang, L., et al. Metal-free methylation of a pyridine N-oxide C-H bond by using peroxides. Org. Biomol. Chem. 13 (46), 11184-11188 (2015).
  18. May, D., Nyman,, Hampden-Smith, M. J., Duesler, E. N. Synthesis, characterization, and reactivity of group 12 metal thiocarboxylates M(SOCR)2Lut2[M) Cd, Zn; R ) CH3, C(CH3)3; Lut ) 3,5-Dimethylpyridine (Lutidine)]. Inorg. Chem. 36 (10), 2218-2224 (1997).
  19. Cho, S. H., Hwang, S. J., Chang, S. Palladium-Catalyzed C-H Functionalization of Pyridine N-Oxides: Highly Selective Alkenylation and Direct Arylation with Unactivated Arenes. J. Am. Chem. Soc. 130 (29), 9254-9256 (2008).
  20. Ide, Y., et al. Spin-crossover between high-spin (S = 5/2) and low-spin (S = 1/2) states in six-coordinate iron(III) porphyrin complexes having two pyridine-N. oxide derivatives. Dalton Trans. 46 (1), 242-249 (2017).
  21. Drago, R. S. Physical Methods in Chemistry. , Saunders College Publishing USA. 750(1977).
  22. Cervantes-Mejía, V., et al. Branched Polyamines Functionalized with Proposed Reaction Pathways Based on 1H-NMR, Atomic Absorption and IR Spectroscopies. American Journal of Analytical Chemistry. 5 (16), 1090-1101 (2014).
  23. Huheey, J. E., Keiter, E. A., Keiter, R. L. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, 4th Edition. , Oxford University Press. Mexico. ISBN: 9706131620 1023(1997).
  24. Rigaku, CrysAlisPRO. , (2013).
  25. Sheldrick, G. M. SHELXT - Integrated space-group and crystal-structure determination. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
  26. Sheldrick, G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
  27. Sheldrick, G. M. A short history of SHELX. Acta Cryst. 64 (1), 112-122 (2008).
  28. Macrae, C. F., et al. Mercury CSD 2.0 - new features for the visualization and investigation of crystal structures. J. Appl. Cryst. 41 (2), 466-470 (2008).
  29. ChemBioDraw Ultra 13. , PerkinElmer. (2013).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

3pHHPLC

Похожие статьи