Эффективный синтез полифункционализированных бензолов в воде с помощью персульфат-продвигаемой бензаннуляции, ненасыщенных соединений и алкининов
16 декабря 2019 г.
Сообщается о бензеннулировании, не содоблагаемом персульфатом, без металлоконструкций, ненасыщенных соединений и алкининов в воде в направлении синтеза беспрецедентных полифункционализированных бензолов.
Это очень простая экспериментальная установка в соответствии с требованиями органической химии для получения ряда жизнеспособных полифункциональных бензолов. Основным преимуществом этого метода является использование воды в качестве растворителя, который позволяет легко изоляции сырой смеси и способствует устойчивой практике органической химии. Демонстрация процедуры будет д-р Габриэла Соуза, ассоциированный исследователь из моей лаборатории.
Для начала добавьте два миллилитров дистиллированной воды в 15-миллилитровую пробирку, содержащую батончик. Последовательно добавьте 220 микролитров фенола ацетилена, 96,8 микролитров 2-циклохексена-1-1 и 1,5 миллилитров свежеприготовленного 1,3 муларного персульфата аммония. Cap трубки с помощью резиновой перегородки и вставить иглу в нем, чтобы избежать возможного накопления давления во время нагрева.
Поместите трубку в алюминиевый нагревательный блок на горячую пластину и нагрейте ее при температуре 85 градусов по Цельсию под энергичным перемешиванием при температуре 1 150 об/мин в течение восьми часов. Чтобы обеспечить прогресс реакции, возьмите 50 микролитров алицита среды реакции и перенесите его в 1,5 миллилитрический конический флакон. Добавьте в флакон 50 микролитров этилового ацетата и встряхните его.
Затем соберите органический верхний слой с капиллярной трубкой и нанесите его на стеклянную пластину с кремнеземом TLC. Опустите пластину в раствор 92:8 гексанес этилового ацетата для анализа. Охладить реакционной смеси до комнатной температуры и добавить один миллилитр этилового ацетата в пробирку.
Перемешать подвеску в течение примерно одной минуты, а затем центрифугировать подвеску на 2, 336 раз г при комнатной температуре в течение одной минуты. Удалите органический верхний слой с помощью пипетки Pasteur и перенесите его в круглую нижнюю колбу. Повторите добавление этилового ацетата к центрифуге и удаление верхнего слоя еще два раза.
Сосредоточьте верхний слой под пониженным давлением, используя роторный испаритель для получения сырой нефти. Добавьте 55 миллилитров смеси гексан и этилового ацетата в соотношении 92:8 в стакан, содержащий 7,5 грамма диоксида кремния. Перемешать колбу, чтобы получить однородный суспензии.
Перенесите суспензию на столбец с 40-миллиметровым внутренним диаметром, чтобы упаковать столбец. Растворите сырую нефть в минимальном количестве этилового ацетата, а затем перенесите этот раствор в столбец. Соберите стоки столбца в пробирках.
Выполните TLC и получить желаемый чистый продукт в соответствии с результатом TLC показывая только один мигрирующих соединений. Сосредоточьте желаемое решение под пониженным давлением на роторный испаритель и удалите окончательные летучие жидкости под высоким вакуумом, по крайней мере один час. Проанализируйте образец очищенного продукта протоном и углеродом-13 ЯМР с помощью дейтетерированного хлороформа.
В этом протоколе полисубститный бензол был выделен как бесцветное масло. Структура и чистота оценивались в спектрах протона и углерода-13 ЯМР. Пики для ароматических протонов на центральном бензоловом кольце при 8.37 и 7.72 PPM использовались в качестве диагностических сигналов для формирования продукта.
Очень важно тщательно контролировать температуру реакционной среды и обеспечить правильное перемешивание подвески во время реакции. Эта процедура может быть использована в любой другой трансформации, выполняемой в воде. Сохранение рабочего шага является эффективным способом получения сырой смеси из среды реакции.
Эта процедура предлагает простой и эффективный способ изучения воды в качестве средства реагирования и поощрения разработки более устойчивых преобразований. Для обеспечения оперативной безопасности, после укупорки трубки резиновой перегородкой, не забудьте вставить иглу перед переходом на отопление. Это позволяет избежать какого-либо давления накопления во время реакции.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данной статье описывается метод безметаллической бензаннуляции с использованием персульфата для синтеза полифункционализированных бензолов из α,β-ненасыщенных соединений и алкинов в водной среде. Данный метод ориентирован на принципы устойчивого развития за счет использования воды в качестве растворителя, что облегчает выделение продукта.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Органическая химия
- Экологически устойчивые методы
- Методологии синтеза
Теоретические сведения
- Полифункционализированные бензолы имеют важное значение в различных областях химического применения.
- Традиционные методы часто предполагают использование опасных растворителей и реагентов.
- Использование воды в качестве растворителя повышает устойчивость химических процессов.
- Персульфат является полезным окислителем в органическом синтезе.
Цель исследования
- Разработать безметалльный метод синтеза полифункционализированных бензолов.
- Продемонстрировать использование воды в качестве растворителя в органических реакциях.
- Предложить простую экспериментальную установку для исследователей.
Используемые методы
- Приготовление реакционной смеси в пробирке.
- Использование дистиллированной воды в качестве растворителя.
- Добавление фенилацетилена и 2-циклогексен-1-она.
- Добавление персульфата аммония для инициирования реакции.
Основные результаты
- Успешный синтез полифункционализированных бензолов.
- Демонстрация эффективности реакции в воде.
- Выделение сырых смесей проходило просто.
- Методика соответствует принципам устойчивой органической химии.
Выводы
- Данный метод представляет собой жизнеспособную альтернативу для синтеза сложных органических соединений.
- Использование воды в качестве растворителя способствует развитию «зеленой химии».
- Этот подход может быть адаптирован для различных задач органического синтеза.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Этот устойчивый метод бензоаннулирования позволяет синтезировать полифункционализированные бензолы в воде с использованием безметаллической персульфатной системы, предлагая более экологичную альтернативу для создания сложных ароматических каркасов. Благодаря исключению опасных растворителей и металлических катализаторов, данный подход способствует реализации ранних этапов медицинской химии, направленных на снижение воздействия на окружающую среду и повышение безопасности процессов. Операционная простота протокола и легкая очистка с помощью силикагелевого фильтра (silica plug) повышают его применимость для быстрого изучения фармакофоров на основе бензола в условиях поиска новых лекарственных средств.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Научная ценность: Обеспечивает быструю генерацию разнообразных бензольных каркасов для изучения зависимостей «структура-активность» в ходе кампаний по поиску хитов.
- Практическая ценность: Использование воды в качестве безопасного растворителя упрощает интеграцию в рабочий процесс и снижает риски, связанные с безопасностью и утилизацией растворителей.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: позволяет получать четко определенные полизамещенные производные бензола, пригодные для дальнейшей функционализации с целью синтеза библиотек соединений.
- Практическая ценность: упрощает выделение и очистку продукта, обеспечивая возможность масштабируемого приготовления соединений, готовых к скринингу.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Обеспечивает доступ к сложным производным бензола, которые могут служить промежуточными соединениями при синтезе преклинических кандидатов.
- Практическая ценность: Позволяет избежать этапов с интенсивным использованием хроматографии, что обеспечивает эффективный переход от этапа поиска хитов к этапу оптимизации соединений-лидеров.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Данный метод применим в рабочих процессах на ранних этапах поиска новых соединений, где приоритетом является устойчивый синтез ароматических ядер, особенно при генерации соединений-лидеров и диверсификации скаффолдов.
- Биология открытий: Поддерживает гипотетически обоснованный синтез молекул на основе бензола для исследования взаимодействия с мишенью и функциональной модуляции.
- Скрининг: Обеспечивает создание библиотек соединений с однородными профилями чистоты и растворимости для биохимических или клеточных анализов.
- Аналитика: Позволяет получать выделяемые продукты, пригодные для характеризации методами ЯМР и ВЭЖХ-МС, что обеспечивает надежность данных для принятия решений.
- Трансляционные исследования: Предлагает непрерывный путь от синтеза начального хита до разработки доклинического кандидата посредством масштабируемых и воспроизводимых этапов.
- Корпоративное повторное использование: Создает многократно используемую безметалльную водную платформу для бензоаннулирования, которая может быть применена в нескольких проектах, ориентированных на богатые ароматическими структурами хемотипы.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Расширяет структурное разнообразие, доступное с помощью устойчивого синтеза, что повышает прогностическую уверенность при первичном изучении взаимосвязи «структура — активность» (SAR).
- Операционная ценность: Снижает зависимость от органических растворителей и опасных реагентов, уменьшая операционную сложность и нагрузку по утилизации отходов.
- Стратегическая ценность: Соответствует инициативам «зеленой химии», улучшая показатели устойчивого развития организации и степень готовности к соблюдению нормативных требований.
- Влияние на портфель: Обеспечивает более быструю и безопасную итерацию скелетных структур, содержащих бензольное кольцо, что поддерживает инвестиции в программы медицинской химии с учетом рисков.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области органического синтеза и работы с окислителями, такими как персульфат аммония.
- Необходимо стандартное лабораторное оборудование, включая нагревательные блоки, центрифуги и роторные испарители.
- Требуется постоянное перемешивание и контроль температуры для обеспечения воспроизводимости результатов между сериями образцов.
- Адаптация метода для других алкиновых или алкеновых субстратов может потребовать оптимизации в связи с текущими ограничениями области применения.
- Стабильность и растворимость продукта следует оценить на ранних этапах при интеграции в последующие биологические тесты.
