Waiting
Login processing...

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

Biology

Оптимизация реакции Уги Использование параллельных Синтез и автоматизированной обработки жидких

doi: 10.3791/942 Published: November 11, 2008

Summary

Реакции Уги оказалось удобным способом для быстрого создания разнообразных библиотек соединений. Она включает в себя реакцию аминов, альдегидов, карбоновых кислот и isonitrile как правило, в метанол при комнатной температуре. В этом видео мы используем 48-слот Mettler-Toledo MiniBlock оснащен фильтрация труб и Mettler-Toledo MiniMapper автоматизированных обработчик жидкость используется для доставки реагентов и растворителя. Параметры интерес концентрации, состава растворителя и избыток некоторых реагентов.

Abstract

Оптимизация реакции Уги с участием смешивания furfurylamine, бензальдегид, Вос-глицина и т-butylisocyanide описывается. Triplicate бежит из 48 параллельных экспериментов, как сообщается, различной концентрации, растворитель и избыток некоторых реагентов. Выделения продукта была достигнута простая фильтрация и процедуру промывания. Высокий урожай получен на 66% по сравнению с 0,4 М метанола с 1,2 экв. из имина. Это значительно выше 49%, доходность получена из первоначальной реакции в эквимолярной концентрации в 0,4 М в метаноле. Метанол решения с реагентом концентрации 0,4 М или 0,2 М дало превосходные дает то время как все системы растворителей на 0,07 М выполняется плохо. В 0,2 М, метанол и этанол / метанол (60/40) смесей были статистически одинаково хороши в то время как ТГФ / метанол (60/40) была бедной и ацетонитрил / метанол (60/40) занимает промежуточное положение. Хорошая воспроизводимость осадка урожайности, полученные в этих экспериментах повторить, что позволяет тонкие эффекты взаимодействия должны быть идентифицированы.

Protocol

Введение

Реакции Уги оказалось удобным способом для быстрого создания разнообразных библиотек соединений (1-3). Она включает в себя реакцию аминов, альдегидов, карбоновых кислот и isonitrile как правило, в метанол при комнатной температуре. Реакции Уги часто используется в качестве инструмента для синтеза фармакологически активных молекул, и мы использовали его для быстрого доступа соединений в поисках новых противомалярийных препаратов (4). Было отмечено, что Уги продукты иногда осадок в чистом виде из реакционной смеси (1,5). Это очень повезло, так как результат реакции могут быть легко расширены, не требуя дорогостоящей процедуры очистки, такие как хроматография. Это было бы наиболее выгодным для оптимизации выхода Уги продукт, полученный непосредственно от фильтрации реакционной смеси без дальнейшего лечения. Для этого мы использовали 48-слот Mettler-Toledo MiniBlock (6) оснащен фильтрация труб. Mettler-Toledo MiniMapper (7) автоматизированных жидкости обработчика используется для доставки реагентов и растворителя. Параметры интерес концентрации, состава растворителя и избыток некоторых реагентов.

Экспериментальный

MiniMapper автоматизированных жидкости обработчик был запрограммирован для доставки жидкостей в следующей последовательности, чтобы очистить фильтр труб в 48-MiniBlock позицию: дополнительный растворитель, furfurylamine (2M в метаноле), бензальдегид (2M в метанол), Вос-глицина (2М в метаноле) и т-butylisocyanide (2M в метаноле). Объем умолчанию добавления 100 мкл. Если реагент отмечается как добавляется в избытке, 120 мкл были доставлены. MiniBlock был помещен на шейкере в течение 16 часов, а потом отфильтровать с помощью доме вакууме. Два моет осуществляется путем добавления метанола (1 мл) в каждую пробирку затем 15 минут тряски перед фильтрацией. Пробирки затем сушат в высоком вакууме в эксикаторе в течение 30 мин. Доходность рассчитывалась по увеличению массы фильтра труб. Чистота была оценена H ЯМР для одной пробе от каждой системы растворителя и концентрации. Реакции проводились в трех экземплярах (8-10) и средней урожайности приведены в таблице 1.

Характеристика продукта Уги

трет-бутил-(2 - {[2 - (трет-бутиламино)-2-оксо-1-фенил] (фуран-2-илметил) амино}-2-oxoethyl) карбамат : белого твердого вещества, т.пл. (11) 202-204 С; ЯМР 1Н (12, спектр ) (500МГц, δppm, CDCl3) 1,33 (с, 9H), 1,45 (с, 9H), 4,21 (м, 2Н), 4,49 (д, J = 18 Гц, 1H), 4,50 ( д, J = 18 Гц, 1H), 5,47 (с, 1H), 5,60 (с, 1H), 5,62 (с, 1H), 5,89 (с, 1H), 6.10 (с, 1H), 7,19 (с, 1H) , фенил 7.21-7.37 (м, 5H); 13С ЯМР (13, спектр ) (500МГц, 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, ИК (14, спектр ) (Ʋmax см-1 ATR): 1645,1673,1699, 3331; ФАБ-HRMS (15, спектр ) (рассчитывается для C24H33N3O5 т / г 444,2498 [M + H], полученные 444,2517).

Анализ данных

Данные осадок доходность была проанализирована с помощью однофакторной или двух-фактор (повторяет) дисперсионного анализа (ANOVA) инструменты, доступные в Microsoft Excel. (16) Для тех, переменные оказались статистически значимыми при анализе ANOVA, наименее существенной разницы Фишера (ЛСД) тест был использован для определения специфических настроек экспериментальных выставке существенные различия в выход осадка Уги (17). Все значения испытания были проведены на 95% уровне достоверности.

Результаты и обсуждение

Рисунок 1 суммирует влияние состава растворителя на выход осадка Уги. Одного ANOVA коэффициент показывает существенное различие в средней урожайности за четыре растворители учился в концентрации реагента 0,2 М. ЛСД критерия Фишера показывает, что осадок выходы, полученные в метаноле и этаноле статистически не различалась при 95% доверительном уровне (обозначается чертой над имена растворителей на рисунке); выход осадка Уги значительно больше в этаноле и метаноле чем в ацетонитриле, которая, в свою очередь, значительно больше, чем в ТГФ.

Рисунок 1

Рисунок 1: Резюме влияние состава растворителя на выход Уги осадок на reageнт концентрации 0,2 М. Перечисленных растворителей включают 40% метанола при этой концентрации.

Учитывая влияние концентрации реагентов, данные в таблице 1, показывают резкое падение урожайности был найден при переходе от 0,2 М до 0,07 М, используя метанол, этанол и ацетонитрил в качестве растворителя, урожаи были сопоставимы в метаноле при 0,2 М и 0,4 М концентрациях. Обратите внимание, что Уги реакции, как правило, работают в 0,5-2м диапазона (2). Однако при использовании автоматизированных жидкости обработчика, это может быть трудно начать с реагентом решения гораздо более концентрированным, чем 2М, ставя таким образом практический верхний предел конечной концентрации около 0,5 м. Результаты этого исследования позволяют предположить, оптимизация осторожность в интерпретации успех или провал реакции Уги ниже 0,2 М, так как нелинейные эффекты, по-видимому в игре.

На рисунке 2 приведены Влияние состава растворителя и реагента избыток на выход осадка Уги на реагента концентрации 0,2 М. Двухфакторной ANOVA результаты показывают статистически значимое влияние растворителя и реагента избытком. Кроме того, имеется статистически значимое взаимодействие между двумя переменными. Информация о взаимодействии открываются на рисунке 2, который показывает, что выход осадка зависит от используемого растворителя. Снова отметим, что бары над факторами в рисунке, показывают, урожаи статистически не различалась на 95% уровне достоверности. Для обоих этанол и метанол лучших урожаев, полученных с имина или isonitrile в избытке, а для ацетонитрила, значительно улучшил результаты получаются при амин, альдегид или isonitrile в избытке. Как отмечалось выше в обсуждении результатов в таблице 1, общий выход осадок низкой для ТГФ в качестве растворителя, и только более имина приводит к статистически значимое улучшение в осадок доходности. Эти различные формы повышения урожайности для четырех растворителей и приводит к статистически значимым эффект взаимодействия, и может быть показателем взаимодействия различных продуктов Уги с различными растворителями. Хотя численные результаты в таблице 1, показывают, лучшим выходом был получен в 0,4 М метанола с 1,2 эквивалентов избыточного имина, 0,2 М ацетонитрил / метанола и 0,2 М этанол / метанол смеси также оказали значительную доходность. Обратите внимание, в частности, что все ТГФ / метанол смеси на 0,2 М дала очень плохие результаты. Реакции Уги была успешно проведена в различных растворителей, в том числе ТГФ (2). Обратите внимание, что низкая урожайность здесь не означает, что реакции Уги не состоялся в смеси ТГФ, только то, что осадок не образуется.

Рисунок 2

Рисунок 2: Резюме Влияние состава растворителя и реагента избыток на выход Уги осадок при концентрации реагента 0,2 М. Перечисленных растворителей включают 40% метанола при этой концентрации.

На рисунке 3 приведены влияние концентрации реагентов и реагентов избыток на выход Уги осадок использованием метанола в качестве растворителя. Двухфакторной ANOVA результаты показывают статистически значимые концентрации и эффект реагента избытком. Как описано выше, выход осадка на реагента концентрации 0,2 М и 0,4 М значительно больше, чем в 0,07 М (но не отличаются друг от друга). Кроме того, существует статистически значимая связь между двумя переменными в стадии изучения. Обратите внимание, что структура улучшение осадок выход с единицей избыток реагента, как правило, то же самое на более высоких концентрациях реагента.

Рисунок 3

Рисунок 3: Резюме влияние концентрации реагентов и избыток на выход Уги осадка в метанол.

В целом, результаты, описанные в цифрах 2 и 3 демонстрируют, что существуют взаимодействия между растворителем выбора, концентрации реагентов и личность реагента в избытке, но в целом они были более тонкими, чем прямые растворителя и концентрации эффекты. Другие нашли аналогичные результаты при оптимизации реакции Уги (18).

Заключение

Оптимизация эксперимента обнаружили высокий урожай из 48 работает для 66% из 0,4 М метанола с 1,2 экв. из имина. Это значительно выше 49%, доходность получена из первоначальной реакции в эквимолярной концентрации в 0,4 М в метаноле. Хорошая воспроизводимость осадка урожайности, полученные в этих экспериментах повторить, что позволяет тонкие эффекты взаимодействия должны быть идентифицированы.

Acknowledgments

Помощь Эндрю Ланга в графическое представление данных приветствуется. Благодаря Mettler-Toledo за предоставление оборудования и материалов для проведения экспериментальных работ.

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).
Оптимизация реакции Уги Использование параллельных Синтез и автоматизированной обработки жидких
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