Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

الأمثل للتفاعل UGI طريق تجميع ومعالجة وبالتوازي السائل الآلي

doi: 10.3791/942 Published: November 11, 2008

Summary

وقد أثبتت ردود الفعل UGI أن تكون وسيلة مريحة لخلق بسرعة مكتبات متنوعة من المركبات. أنه ينطوي على رد فعل من الأمينات ، ألدهيد ، وتمثل الأحماض الكربوكسيلية وisonitrile عادة في الميثانول عند درجة حرارة الغرفة. في هذا الفيديو ، ونحن الاستفادة من 48 فتحة Mettler - توليدو MiniBlock مجهزة أنابيب الترشيح واستخدمت Mettler - توليدو MiniMapper السائل المعالج الآلي لتقديم الكواشف والمذيبات. وكانت المعلمات لمصلحة التركيز ، والمذيبات وتكوين فائض بعض الكواشف.

Abstract

يوصف الأمثل لتفاعل UGI تنطوي على خلط furfurylamine ، بنزيلديهايد ، BOC جليكاين وbutylisocyanide ر. تدير ثلاث نسخ من 48 تجارب موازية يبلغ عنها ، بدرجات تركيز والمذيبات وتتجاوز بعض الكواشف. وقد تحقق عزل المنتج عن طريق الترشيح وإجراءات بسيطة يغسل. وكان أعلى محصول تم الحصول عليها 66 ٪ من الميثانول 0.4 M مع 1.2 مكافئ. من imine. وهذا هو أعلى بكثير من العائد 49 ٪ التي حصل عليها من رد الفعل الأولي تحت تركيز متساوي المولية عند 0.4 م في الميثانول. وقدم حلولا الميثانول مع تركيزات كاشف لل0.4M 0.2M غلة أو متفوقة في حين أن جميع الأنظمة في المذيبات 0.07M أداء ضعيف. في مخاليط 0.2M ، والميثانول والإيثانول / الميثانول (60/40) وإحصائيا جيدة على حد سواء في حين THF / الميثانول (60/40) وكان الفقراء وأسيتونتريل / الميثانول (60/40) وسيطة. تم الحصول على استنساخ غلة جيدة من يعجل في تكرار هذه التجارب ، مما يسمح للآثار التفاعل خفية لتحديد إيجابي.

Protocol

مقدمة

وقد أثبتت ردود الفعل UGI ليكون وسيلة ملائمة لإنشاء مكتبات بسرعة متنوعة من المركبات (1-3). أنه ينطوي على رد فعل من الأمينات ، ألدهيد ، وتمثل الأحماض الكربوكسيلية وisonitrile عادة في الميثانول عند درجة حرارة الغرفة. وغالبا ما كان رد فعل UGI استخدامها كأداة في تركيب الجزيئات النشطة الدوائية وعلينا استغلاله للوصول بسرعة المركبات في البحث عن الأدوية المضادة للملاريا الجديدة (4). وقد لوحظ أن المنتجات UGI يعجل أحيانا في شكل نقي من خليط التفاعل (1،5). هذا هو نتيجة محظوظة جدا منذ ذلك الحين يمكن رد فعل يمكن تحجيمها بسهولة دون الحاجة إلى إجراءات تنقية مكلفة مثل اللوني. قد يكون أنفع لتعظيم العائد الناتج UGI الحصول عليها مباشرة من ترشيح خليط التفاعل دون مزيد من العلاج. تحقيقا لهذه الغاية تستخدم لدينا 48 فتحة Mettler - MiniBlock توليدو (6) مجهزة أنابيب الترشيح. واستخدمت Mettler - توليدو MiniMapper (7) معالج السائل الآلي لتقديم الكواشف والمذيبات. وكانت المعلمات لمصلحة التركيز ، والمذيبات وتكوين فائض بعض الكواشف.

تجريبي

كان مبرمجا في MiniMapper السائل المعالج الآلي لتقديم السوائل في التسلسل التالي لتصفية أنابيب فارغة في MiniBlock 48 الموضع : المذيبات إضافية ، furfurylamine (2M في الميثانول) ، بنزيلديهايد (2M في الميثانول) ، BOC - جليكاين (2M في الميثانول) و t - butylisocyanide (2M في الميثانول). علاوة على ذلك بلغ حجم الافتراضي microliters 100. إذا لاحظ كاشف بأنها المضافة في الزائدة ، تم تسليم 120 microliters. وضعت بعد ذلك على MiniBlock شاكر لمدة 16 ساعة قبل أن يتم تصفيتها باستخدام فراغ المنزل. يتم تنفيذ اثنين من يغسل بإضافة الميثانول (1 مل) إلى كل أنبوب تليها 15 دقيقة قبل ان تهتز تصفية الخروج. ثم تجفف وأنابيب تحت فراغ عالية في dessicator ما لا يقل عن 30 دقيقة. تم احتساب العائد من الزيادة في الوزن من أنابيب التصفية. تم تقييم نقاء بواسطة الرنين المغناطيسي H لعينة واحدة من كل نظام المذيبات والتركيز. وكانت ردود الفعل في تشغيل ثلاث نسخ (8-10) ، وذكرت ومتوسط ​​الغلة في الجدول 1.

توصيف المنتج UGI

ثالثي بوتيل (2 -- {[2 -- (ثالثي butylamino) - 2 - أوكسو - 1 - الفنيل] (الفيوران - 2 - ylmethyl) الأمينية} - 2 - oxoethyl) الكارباميت : بيضاء صلبة ؛ النائب (11) 202-204 C ؛ 1H NMR (12 ، الطيف ) (500MHz ، δppm ، CDCl3) 1.33 (ق ، 9H) ، 1.45 (ق ، 9H) ، 4.21 (م ، 2H) ، 4.49 (د ، J = 18Hz ، 1H) ، 4.50 ( د ، J = 18Hz ، 1H) ، 5.47 (ق ، 1H) ، 5.60 (ق ، 1H) ، 5.62 (ق ، 1H) ، 5.89 (ق ، 1H) ، 6.10 (ق ، 1H) ، 7.19 (ق ، 1H) ، 7،21-7،37 فينيل (م ، 5H) ؛ 13C NMR (13 ، الطيف ) (500MHz ، δppm ، CDCl3) 28.3 ، 28.6 ، 42.3 ، 42.8 ، 51.7 ، 62.9 ، 79.5 ، 107.7 ، 110.4 ، 128.5 ، 128.7 ، 129.6 ، 134.7 ، 141.9 ، 149.8 ، 155.7 ، 168.4 170.2 ؛ IR (14 و الطيف ) (Ʋmax الطول ATR - 1) : 1645،1673،1699 ، 3331 ؛ FAB - HRMS (15 ، الطيف ) (المحسوب لC24H33N3O5 م / ض 444.2498 [M + H] ، حصل 444،2517).

تحليل البيانات

وتم تحليل البيانات باستخدام العائد يعجل عامل واحد أو اثنين عامل (مع مكررات) تحليل الأدوات (ANOVA) الفرق متوفرة في Microsoft Excel. (16) للحصول على تلك المتغيرات وجدت لتكون ذات دلالة إحصائية في تحليل ANOVA ، الفرق فيشر الأقل أهمية (LSD) تم استخدامه لاختبار تحديد إعدادات تجريبية محددة واظهار الاختلافات الكبيرة في العائد من يعجل UGI (17). أجريت جميع التجارب اهمية في مستوى ثقة 95 ٪.

النتائج والمناقشة

الشكل 1 يلخص تأثير المذيبات على تكوين العائد من يعجل UGI. ألف عامل واحد ANOVA يشير إلى وجود اختلاف كبير في متوسط ​​العائد للمذيبات الأربع التي تمت دراستها عند تركيز الكاشف من 0.2M. اختبار فيشر LSD يشير إلى أن عوائد تعجل الحصول على الميثانول والايثانول لا تختلف إحصائيا عند مستوى ثقة 95 ٪ (تمثلها شريط على أسماء المذيبات في الشكل) ، والعائد من يعجل UGI هو أكبر بكثير في الإيثانول والميثانول مما كانت عليه في أسيتونتريل ، التي هي بدورها أكبر بكثير مما كان عليه في THF.

الشكل 1

الشكل 1 : ملخص لتأثير المذيبات على تكوين محصول UGI يعجل في reageNT تركيز 0.2M. المذيبات المذكورة تشمل الميثانول بنسبة 40 ٪ في هذا الاعتقال.

تدرس تأثير تركيز الكاشف ، فإن البيانات تظهر في الجدول رقم 1 تم العثور على الانخفاض الحاد في المحصول عند الانتقال من 0.2M 0.07M لاستخدام الميثانول والإيثانول وأسيتونتريل مثل المذيبات ، وكانت عائدات السندات المماثلة في الميثانول في 0.2M و 0.4 تركيزات M. لاحظ أنه يتم تشغيل عموما ردود الفعل UGI في نطاق 0.5 - 2M (2). ومع ذلك ، عند استخدام معالج الآلي السائل ، قد يكون من الصعب أن تبدأ مع حلول كاشف أكثر تركيزا من 2M ، وبالتالي وضع حد أعلى لعملية الاعتقال الأخيرة في 0.5M تقريبا. نتائج هذه الدراسة تشير إلى التحسين الحذر في تفسير النجاح أو الفشل من ردود الفعل UGI 0.2M أدناه ، لأن الآثار غير خطية على ما يبدو في اللعب.

الشكل 2 يلخص تأثير المذيبات وتكوين فائض كاشف على محصول يعجل UGI بتركيز كاشف من 0.2M. وهما عامل ANOVA النتائج تشير إلى وجود دلالة إحصائية المذيبات وكاشف تأثير الزائد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك تفاعل ذات دلالة إحصائية بين المتغيرين. وكشفت تفاصيل عن التفاعل في الشكل 2 الذي يبين أن يتأثر محصول يعجل من المذيبات المستخدمة. لاحظ مرة أخرى أن أكثر من الحانات العوامل في الشكل تبين غلة لا تختلف إحصائيا على مستوى ثقة 95 ٪. لكل من الإيثانول والميثانول ويتم الحصول على أفضل عوائد مع imine isonitrile أو تزيد ، في حين أسيتونتريل ، ويتم الحصول على نتائج أفضل بكثير مع ألدهيد ، أو أمين isonitrile في الزائدة. كما ذكر أعلاه في مناقشة النتائج في الجدول رقم 1 ، العائد الإجمالي للترسيب منخفض للTHF مثل المذيبات ، وفقط وجود فائض من imine يؤدي إلى تحسن كبير في الغلة يعجل إحصائيا. هذه الأنماط المختلفة للتحسن العائد للمذيبات الأربعة هو ما يؤدي الى تأثير التفاعل ذات دلالة إحصائية ، وربما يكون مؤشرا على تفاعل مختلف المنتجات UGI مع مذيبات مختلفة. على الرغم من أن النتائج العددية في الجدول رقم 1 تظهر تم الحصول على أفضل عائد في الميثانول 0.4M مع 1.2 مكافئات للimine الزائدة ، أسيتونتريل 0.2M / الميثانول والإيثانول 0.2M / الميثانول المخاليط كما وفرت عائدات كبيرة. علما أن جميع وخاصة من خلائط THF / الميثانول في 0.2M اعطت نتائج سيئة للغاية. وقد كان رد فعل UGI نفذت بنجاح في مجموعة متنوعة من المذيبات ، بما في ذلك THF (2). علما بأن العائدات المنخفضة لا تعني هنا أن رد الفعل UGI لم يحدث في الخلائط THF ، إلا أنه لم يكن تشكيل تترسب.

الشكل 2

الشكل 2 : موجز لتأثير المذيبات وتكوين فائض كاشف على محصول UGI يعجل في تركيز الكاشف من 0.2M. المذيبات المذكورة تشمل الميثانول بنسبة 40 ٪ في هذا الاعتقال.

الشكل 3 يلخص تأثير تركيز وكاشف كاشف الزائد على العائد من UGI يعجل استخدام الميثانول والمذيب. وهما عامل ANOVA النتائج تشير إلى وجود تركيز كبير إحصائيا وكاشف تأثير الزائد. كما هو موضح أعلاه ، فإن العائد من يعجل بتركيزات كاشف للمن 0.2M 0.4M وهي أكبر بكثير مما كانت عليه في 0.07M (ولكن لا تختلف عن بعضها البعض). بالإضافة إلى ذلك ، هناك تفاعل ذات دلالة إحصائية بين المتغيرين قيد الدراسة. علما أن نمط من التحسن في العائد مع يعجل هوية كاشف الزائدة بشكل عام ، هي ذاتها في تركيزات أعلى كاشف.

الشكل 3

الشكل 3 : موجز لتأثير التركيز الزائد وكاشف على محصول UGI يعجل في الميثانول المذيبات.

عموما ، فإن النتائج الموضحة في الشكلين 2 و 3 إثبات أن هناك تفاعلات بين تركيز اختيار المذيب الكاشف ، وهوية كاشف في الزائد ، ولكن عموما كانت هذه أكثر خبثا من آثار المذيب مباشرة والتركيز. وقد وجدت نتائج مماثلة عند آخرين تحسين رد فعل UGI (18).

استنتاج

وجدت التجربة الأمثل على أعلى عائد من تشغيل 48 إلى أن 66 ٪ من الميثانول 0.4 M مع 1.2 مكافئ. من imine. وهذا هو أعلى بكثير من العائد 49 ٪ التي حصل عليها من رد الفعل الأولي تحت تركيز متساوي المولية عند 0.4 م في الميثانول. تم الحصول على استنساخ غلة جيدة من يعجل في تكرار هذه التجارب ، مما يسمح للآثار التفاعل خفية لتحديد إيجابي.

Acknowledgments

ويقدر اندرو لانغ المساعدة في تمثيل رسومي للبيانات. بفضل Mettler - توليدو لتوفير المعدات والمواد اللازمة لإنجاز العمل التجريبية.

Materials

Name Type Company Catalog Number Comments
Furfurylamine Reagent Sigma-Aldrich F20009
Benzaldehyde Reagent Sigma-Aldrich 12010
Boc-glycine Reagent TCI America B1185
t-butylisocyanide Reagent TCI America B1274

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Marcaccini, S., Torroba, T. The use of the Ugi four-component condensation. Nature Protocols. 2, 632-63 (2007).
  2. Domling, A., Ugi, I. Multicomponent reactions with isocyanides Angew. Chem. Int. Eng. Ed. 39, 3168-31 (2000).
  3. Domling, A. Recent Developments in Isocyanide Based Multi-Component Reactions in. Applied Chemistry, Chem. Rev.. 106, (2006).
  4. Bradley, J. -C. http://usefulchem.blogspot.com/2008/01/we-have-anti-malarial-activity.html. Forthcoming.
  5. Sanudo, M., Marcaccini, M., Basurto, S., Torroba, T. Synthesis of 3-Hydroxy-6-oxo[1,2,4]triazin-1-yl Alaninamides, a New Class of Cyclic Dipeptidyl. Ureas J. Org. Chem.. 71, 4578-45 (2006).
  6. Bradley, J. -C., Mirza, K. B. UsefulChem EXP201 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP201. Forthcoming.
  7. Bradley, J. -C., Mirza, K. B. EXP202 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP202. Forthcoming.
  8. Bradley, J. -C., Mirza, K. B. EXP203 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP203. Forthcoming.
  9. p, m from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. Forthcoming.
  10. Bradley, J. -C., NMR, H. spectrum 203A11 from UsefulChem EXP203 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP203. Forthcoming.
  11. C NMR spectrum 206A from UsefulChem EXP206 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP206. Forthcoming.
  12. IR spectrum from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. Forthcoming.
  13. FAB-MS from compound UC-099C from EXP099 http://usefulchem.wikispaces.com/EXP099. Forthcoming.
  14. Analysis details available at http://usefulchem.wikispaces.com/space/showimage/EXP201-203_KO-A.xls. Forthcoming.
  15. Montgomery, D. C. Design and Analysis of Experiments. Nature Protocols. 6th ed., Holt, Rinehart, and Winston. Hoboken, NJ. (2005).
  16. Tye, H., Whittaker, M. Use of a Design of Experiments approach for the optimisation of a microwave assisted Ugi reaction. Org. Biomol. Chem.. 2, 813-813 (2004).
الأمثل للتفاعل UGI طريق تجميع ومعالجة وبالتوازي السائل الآلي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bradley, J., Baig Mirza, K., Osborne, T., Wiliams, A., Owens, K. Optimization of the Ugi Reaction Using Parallel Synthesis and Automated Liquid Handling. J. Vis. Exp. (21), e942, doi:10.3791/942 (2008).More

Bradley, J., Baig Mirza, K., Osborne, T., Wiliams, A., Owens, K. Optimization of the Ugi Reaction Using Parallel Synthesis and Automated Liquid Handling. J. Vis. Exp. (21), e942, doi:10.3791/942 (2008).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter