Synteser og krystallisering spektroskopiske karakteristikk av 3,5-Lutidine N-oksid tørke
Summary
Her rapporterer vi syntese og krystallisering av 3,5-lutidine N –oksid mister en enkel protokoll som er forskjellig fra klassisk syntese av pyridine N-oksid. Denne protokollen bruker forskjellige utgangsmaterialet og innebærer mindre reaksjonstid å gi en ny solvated supramolecular struktur, som krystalliseres under langsom fordampning.
Abstract
Syntese av 3,5-lutidine N –oksid tørke, 1, ble oppnådd i syntese ruten 2-amino-pyridine-3,5-dicarboxylic acid. Ochiai først brukt metodene for ikke-substituert pyridines i 1957 i en 12t prosess, men ingen X-ray egnet krystaller ble innhentet. Substituerte ringen brukes i metodikk presenteres her tydelig påvirket tillegg av vannmolekyler i asymmetriske enheten, som gir forskjellig nukleofil styrke i 1. X-ray egnet krystall sammensatte 1 var mulig på grunn av stabilisering av negativ ladning i oksygen av tilstedeværelsen av to vannmolekyler der til hydrogenatomer donere positive ladningen inn i ringen; slike vannmolekyler tjene godt til å konstruere en supramolecular interaksjon. Hydrert molekyler kan være mulig for alkaliske systemet som nås ved å justere pH 10. Viktigere, den doble metyl erstattet ring og en reaksjonstid 5 h, gjør det en mer allsidig metode og med større i kjemiske miljøer for fremtidige ring innsettinger.
Introduction
I dag, forskere over hele verden har vært å investere ressurser i utviklingen av nye syntetiske ruter for functionalization av aromatiske grupper, som er kjent for lav reaktivitet foran til tillegg reaksjoner1,2, 3. Pyridine, der en nitrogen atom erstatter en karbonatom, presenterer en lignende kjemisk reaktivitet til analoge ringer består utelukkende av karbon atomer3, og det gjennomgår vanligvis en substitusjon mekanisme i stedet for tillegg. N-oksider er karakteristiske av tilstedeværelsen av en donor bånd mellom nitrogen og oksygen dannet av overlappingen av nonbonding elektron paret på nitrogen med en tom orbital på oksygen atom3. Spesielt pyridine N-oksider er Lewis baser, fordi deres N-O moiety kan fungere som en elektron-giver, og de kan kombinere med Lewis syrer danner tilsvarende Lewis syre-base parene. Denne egenskapen har en viktig kjemiske konsekvens, fordi det kan øke nucleophilicity av Lewis syrer mot potensielle elektrofiler og dermed tillate dem å reagere under forhold der vanligvis reaksjonen ikke forekommer. Trolig er den mest hyppige bruken av slike stoffer i ulike reaksjoner hvor de fungere som oksidanter4. Pyridine N-oksider og mange av deres ring-functionalized derivater er tilbakevendende molekyler av biologisk aktive og farmakologiske agenter5, og en klar romlige fordelingen av ulike spektroskopiske verktøy har blitt etablert for noen av dem6,7. I forskning på ulike grupper vedlegges pyridine ringen, har forskere testet ulike metoder for å produsere en lett og konvensjonelle metoden, siden isoxazolines krever en katalytisk mengde base som DBU i kokende xylen skjemaet 6- erstattet-2-aminopyridine N-oksider8,9. En rekke pyridine derivater ble omgjort til deres tilsvarende N-nitrogenoksider i nærvær av en katalytisk mengde mangan tetrakis(2,6-diclorophenyl) porphyrin og ammonium acetate på lm2Cl2ugyldig3 CN8,10. Andre pyridines er oksidert til deres oksider bruker H2O2 i nærvær av katalytisk beløp for methyltrioxorhenium8,11, eller tillegg av overflødig dimethyldioxirane i lm2Cl2 ved 0 ° C, noe som fører til tilsvarende N-oksider8,12,13,14. BIS (trimethylsilyl) peroxide i nærvær av trioxorhenium i lm2Cl2 er brukt for syntese av pyridine N-oksider8,11. Syntese av aminopyridine N-oksider som involverer acylation bruker Caros syre (peroxomonosulfuric acid) har også vært rapportert8. Likevel gir metodikken rapporterte her, og som bruker en del av metodikken rapportert av Ochiai1, svært gode resultater med bruk av billigere og tilgjengelig reagenser, H2O2 og iseddik. Denne praksisen er mer egnet for bruk i stor skala preparater som fungerer på tertiær aminer, det gir god avkastning i en reaksjon som krever bare 30% hydrogenperoksid og iseddik i en temperatur mellom 70-80 ° C og den bruker en renselsesprosess som er tilgjengelig i de fleste syntese laboratorier som destillasjon, uten bruk av katalysator eller dyrere reagenser1. Litteraturen rapporterer at andre metoder også ofte innebære tidsrammer fra 10-24 h og temperaturer over 100 ° C 4,8, og avkastningen av velformet krystaller for X-ray analyser er sjelden rapportert.
Reaktivt, brukes ulike N –oksid derivater til å aktivere tilstrekkelig lutidine ringen, på enten nukleofil eller Elektrofil måte. Nukleofil eller Elektrofil faktoren er påvirket av substituents. Med pyridine ringen blir uttak av elektron gruppene, er den viktigste faktoren i nukleofil karakteristiske1. Gratis N-oksid forbindelser er sjelden isolert som passer krystaller for X-ray analyse på grunn av delocalized tillegget i den aromatiske ringen. Men er solvation faktor avgjørende for å stabilisere negative tettheten av oksygen15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Protokollen presenteres her er en tradisjonell metoden koble oksygenatom til nitrogen atom av 3,5-lutidine som functionalization underlag. Denne teknikken er også godt etablert å gi X-ray egnet dehydrert krystaller (figur 5, bilder tatt med et Sony DSC-HX300 Cyber-shot-kamera). Så vidt vi er bekymret, har ikke mange rapporter beskrevet produksjonen av slike krystaller16. Mange forbindelser vokse ideelle krystaller for X-ray analyse når de er chelated av ulike metaller<sup clas…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet har blitt støttet av Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado fra BUAP, L’Auditori of Science og prosjekter nr. REOY-NAT14, 15, 16-G. HEAS-NAT17. RMG Takk CONACyT (Mexico) for stipend 417887.
Materials
| 3,5-lutidine | Sigma-Aldrich | L4206-500ML | |
| Glacial acetic acid | Fermont | 3015 | |
| Hidrogen peroxide (35%) | Sigma-Aldrich | 349887-500ML | |
| Na2CO3 anhydrous | Productos Químicos Monterrey | 1792 | |
| Na2SO4 anhydrous | Alfa reactivos | 25051-C | |
| CHCl3 | Fermont | 6205 | |
| Ethyl eter | Mercury Chemist | QME0309 | |
| Distilled water | Comercializadora Química Poblana | not-existent |
References
- Ochiai, E. Recent Japanese work on the chemistry of pyridine 1-oxide and related compounds. J. Org. Chem. 18 (5), 534-551 (1953).
- Solomons, T. W. G. . Organic Chemistry 2nd Edition. , 1110 (1976).
- Albini, A., Pietra, S. . Heterocyclic N-Oxides. , 328 (1991).
- Koukal, P., Ulc, J., Necas, D., Kotora, Heterocyclic N.-Oxides. Topics in Heterocyclic Chemistry. 53, 29-58 (2017).
- 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).
- 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).
- Sarma, R., Karmakar, A., Baruah, J. B. N-Oxides in Metal-Containing Multicomponent Molecular Complexes. Inorg. Chem. 47 (3), 763-765 (2008).
- Youssif, S. Recent trends in the chemistry of pyridine N-oxides. ARKIVOC. 2001, 242-268 (2001).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ferrer, M., Sánchez-Baeza, F., Messeguer, A. On the preparation of amine N-oxides by using dioxiranes. Tetrahedron. 53 (46), 15877-15888 (1997).
- 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).
- Murray, R. W., Singh, M. A Facile One-Step Synthesis of C-Arylnitrones Using Dimethyldioxirane. J.Org.Chem. 55 (9), 2954-2957 (1990).
- 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).
- 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).
- 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).
- May, D., Nyman, M. J., Hampden-Smith, E. N., Duesler, 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).
- 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).
- 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).
- Drago, R. S. . Physical Methods in Chemistry. , 750 (1977).
- 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).
- Huheey, J. E., Keiter, E. A., Keiter, R. L. . Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, 4th Edition. , 1023 (1997).
- Rigaku, . CrysAlisPRO. , (2013).
- Sheldrick, G. M. SHELXT – Integrated space-group and crystal-structure determination. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
- Sheldrick, G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
- Sheldrick, G. M. A short history of SHELX. Acta Cryst. 64 (1), 112-122 (2008).
- 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).
- . . ChemBioDraw Ultra 13. , (2013).
