Waiting
Login processing...

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

Biology

パラレル合成と自動液体ハンドリングを使用してUgi反応の最適化

doi: 10.3791/942 Published: November 11, 2008

Summary

Ugi反応は迅速に化合物の多様なライブラリを作成する便利な方法であることが証明されている。それは、アミンとの反応、アルデヒド、カルボン酸と室温でメタノールで一般的にイソニトリルを伴います。このビデオでは、我々は、48スロットのメトラートレドMiniBlockろ過チューブを装備し、メトラートレドMiniMapper自動化された液体ハンドラが試薬と溶媒を配信するために使用されたことを利用しています。興味のあるパラメータは、濃度、溶媒組成や試薬のいくつかの過剰であった。

Abstract

フルフリルアミン、ベンズアルデヒド、BOC -グリシンおよびt - butylisocyanideの混合を含むUgi反応の最適化が記述されています。三連が48並列の実験の実行濃度、溶剤と試薬のいくつかの余分を変え、報告されている。生成物の単離は、単純なろ過と洗浄の手順によって達成された。得られた最高収率は1.2当量と0.4 Mのメタノールから66%であった。イミンの。これは大幅にメタノールで0.4 Mでの等モル濃度の下での最初の反応から得られた49%の利回りを超えています。 0.07Mですべての溶媒系は不振ながら、0.4Mまたは0.2Mの試薬の濃度のメタノール溶液には優れた収量を与えた。 THF /メタノール(60/40)が悪いし、アセトニトリル/メタノール(60/40)は、中間いた間0.2M、メタノールおよびエタノール/メタノール(60/40)混合物で統計学的に同等に良好であった。沈殿物の収率の良好な再現性を積極的に識別される微妙な相互作用の影響を考慮し、これらの反復実験で得られた。

Protocol

はじめ

Ugi反応は迅速に化合物(1-3)の様々なライブラリを作成する便利な方法であることが証明されている。それは、アミンとの反応、アルデヒド、カルボン酸と室温でメタノールで一般的にイソニトリルを伴います。 Ugi反応はしばしば薬理学的に活性な分子の合成のツールと​​して使用されており、我々はそれがすぐに新しい抗マラリア剤(4)の検索では化合物へのアクセスに利用してきた。それは、UGI製品が時々反応混合物(1,5)から純粋な形で沈殿することが観察されている。これは、次いで、反応物を容易に、クロマトグラフィーなどの高価な精製工程を必要とせずにスケールアップできるので、非常に幸運な結果です。それは、さらなる治療なしで反応混合物をフィルタリングから直接取得したUGIの製品の歩留まりを最適化するために最も有益である。この目的のために我々は、ろ過チューブを搭載した48スロットメトラートレドMiniBlock(6)利用。メトラートレドMiniMapper(7)自動化された液体のハンドラは、試薬および溶媒を提供する目的で使用されました。興味のあるパラメータは、濃度、溶媒組成や試薬のいくつかの過剰であった。

実験

追加の溶剤、フルフリルアミン(メタノール中2M)、ベンズアルデヒド(メタノール中2M)、BOC -グリシン(メタノール中2M):MiniMapper自動化された液体ハンドラは、48ポジションMiniBlockの空のフィルターチューブに以下の順序で液体を提供するようにプログラムされたとt - butylisocyanide(メタノール中2M)。デフォルトの添加量は100マイクロリットルであった。試薬が過剰に添加されるものとして記載されている場合は、120マイクロリットルが配信されました。 MiniBlockは、家の掃除を使用してフィルタ処理される前に16時間シェーカー上に置いた。 2回の洗浄は濾過する前に振っ15分間に続いて各試験管にメタノール(1 mL)を追加することによって実行されます。チューブは、少なくとも30分間デシケーター中で高真空下で乾燥させた。収量はフィルターチューブの重量増加から計算した。純度は、それぞれの溶媒系と濃度から一つのサンプルのためにH NMRにより評価した。反応は三連で実行された(8-10)、平均収率を表1に報告されています。

UGIの製品の特性評価

tert -ブチル(2 - {[2 - (tert -ブチルアミノ)-2 -オキソ-1 -フェニルエチル](フラン-2 -イルメチル)アミノ} -2 -オキソエチル)カーバメート :白色固体、融点(11)202から204 C、1H NMR(12 スペクトル )(500MHzの、δppm、CDCl3)1.33(S、9H)、1.45(S、9H)、4.21(m、2H)【、4.49(D、J = 18Hz、1H)、4.50( D、J = 18Hz、1H)、5.47(s、1H)【、5.60(s、1H)【、5.62(s、1H)【、5.89(s、1H)【、6.10(s、1H)【、7.19(s、1H)【 、フェニル7.21から7.37(M、5H)、13C NMR(13、 スペクトラム )(500MHzの、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、 スペクトラム )(Ʋmax cm - 1のATR):1645,1673,1699、3331、FAB - HRMS(15、 スペクトラム )(C24H33N3O5のために計算されたm / zの444.2498の[M + H]、444.2517を得た。)

データ解析

沈殿物の収量データは、単一要素または2つの因子(複製付)Microsoft Excelで利用可能な分散(ANOVA)のツールの分析を用いて解析した。 (16)分散分析で統計的に有意であることが判明、これらの変数は、Fisherの最小有意差(LSD)のテストは、UGIの沈殿物(17)の収率で有意差を示す特定の実験的な設定を決定するために使用された。すべての有意差検定は、95%の信頼レベルで実行されました。

結果と考察

図1は、UGIの沈殿物の収量に及ぼす溶媒組成物の効果をまとめたものです。単因子ANOVAは、0.2Mの試薬の濃度で学んだfour溶剤の平均利回りに大きな差があることを示します。フィッシャーのLSD検定は、メタノールとエタノールで得られた沈殿物の収率が95%の信頼水準(図中の溶剤の名前以上のバーで示さ)で統計的に異なっていないことを示します。UGIの沈殿物の収率は、エタノールとメタノールで有意に大きいアセトニトリルよりも、どの順番でTHFのそれより有意に大きい。

図1

図1:レアージュにおけるUGIの沈殿物の収量に及ぼす溶媒組成物の効果のまとめ0.2MのNTの濃度。記載されている溶剤が、この濃度で40%のメタノールが含まれています。

試薬濃度の影響を考慮すると、表1のデータは、0.2Mから溶媒としてメタノール、エタノールおよびアセトニトリルを使用して0.07Mに行く際に収率の急落が見つかった示し、収量は0.2Mで、メタノールで同等であったと0.4 Mの濃度。 UGIの反応は一般に0.5 - 2Mの範囲(2)で実行されていることに注意してください。しかし、自動化された液体ハンドラを使用するとき、それはこのように、約0.5Mでの最終濃度に実用的な上限を設定すること、ずっとより濃縮された200万以上の試薬溶液で開始することが困難な場合があります。非線形効果が遊んで明らかなので、この最適化の研究の結果は、0.2M以下UGI反応の成功または失敗の解釈には注意を示唆している。

図2は、0.2Mの試薬の濃度でUGIの沈殿物の収率に対する溶媒組成や試薬の過剰の影響をまとめたものです。二因子分散分析の結果は統計的に有意な溶剤と試薬の過剰な効果を示している。さらに、2つの変数間の統計的に有意な相互作用があります。相互作用の詳細は、沈殿物の収率は使用する溶媒によって影響されていることを示している図2に明らかにされています。再び図中の要因以上のバーは収量が95%の信頼水準で統計的に異なっていないことを示すことに注意してください。アセトニトリルのために、大幅に改善された結果は、過剰のアミン、アルデヒドまたはイソニトリルを得ている間に、エタノールとメタノールの両方のために最高の収量は、過剰のイミンまたはイソニトリルで得られる。表1の結果の議論では上述したように、沈殿物の全収率は、溶媒としてTHFのために低くなり、イミンの唯一の過剰は、沈殿物の収率で統計的に有意な改善につながる。 four溶剤のための改善された収率のこれらの異なるパターンは統計的に有意な相互作用の効果につながるものであり、異なる溶媒によるUGIの製品のさまざまな相互作用の指標となる可能性があります。表1の数値結果は、最高の収率は過剰イミンの1.2当量、0.2Mアセトニトリル/メタノールとも大幅な利回りを提供0.2Mエタノール/メタノール混合物を0.4Mメタノールで得られたを示しているが。 0.2MのTHF /メタノール混合物のすべてが非常に悪い結果を与えたことに特に注意してください。 Ugi反応が正常にTHF(2)を含む溶剤の様々な、で実施されています。ここで、低収量はUgi反応は、沈殿物が形成されていないことだけが、THFの混合物で行われなかったことを意味しな​​いことに注意してください。

図2

図2:0.2Mの試薬 ​​の濃度でUGIの沈殿物の収率に対する溶媒組成や試薬の過剰の影響の概要。記載されている溶剤が、この濃度で40%のメタノールが含まれています。

図3は、溶媒としてメタノールを使用して沈殿物UGIの収量に試薬の濃度と試薬の過剰の影響をまとめたものです。二因子分散分析の結果は統計的に有意な濃度と試薬の過剰な効果を示している。前述したように、0.2Mと0.4Mのの試薬の濃度で沈殿物の収率は(が互いに異なっていない)0.07Mよりもかなり大きいです。さらに、研究の下に二つの変数の間に統計的に有意な相互作用があります。過剰試薬のアイデンティティと沈殿物の収率改善のパターンは、より高い試薬の濃度で、一般的に同じであることに注意してください。

図3

図3:UGIの収率に対する濃度と試薬の過剰の影響の概要は、メタノール溶媒で沈殿する。

全体的に、図2と図3で説明した結果、溶媒の選択、試薬の濃度と過剰の試薬のアイデンティティの間の相互作用があったことを示しているが、全体的にこれらはストレート溶剤と濃縮効果より微妙だった。 Ugi反応(18)最適化する際に他の人が同様の結果を発見した。

結論

最適化の実験は48回の実行の最高収率は1.2当量と0.4 Mのメタノールから66%であることがわかった。イミンの。これは大幅にメタノールで0.4 Mでの等モル濃度の下での最初の反応から得られた49%の利回りを超えています。沈殿物の収率の良好な再現性を積極的に識別される微妙な相互作用の影響を考慮し、これらの反復実験で得られた。

Acknowledgments

データのグラフィカルな表現にアンドリューラングの援助は大歓迎です。実験的な業務を遂行する装置や材料を提供するためのメトラートレドのおかげ。

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).
パラレル合成と自動液体ハンドリングを使用してUgi反応の最適化
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