Synthesen, Kristallisation und spektroskopische Charakterisierung von 3,5-Lutidine- N-Oxid zu entwässern

Zusammenfassung

Hier berichten wir, der Synthese und Kristallisation von 3,5-Lutidine N -Oxid zu entwässern, durch ein einfaches Protokoll, das unterscheidet sich von der klassischen Synthese von Pyridin- N-oxid. Dieses Protokoll nutzt verschiedene Ausgangsmaterial und beinhaltet weniger Reaktionszeit auf eine neue SOLVATISIERTE supramolekulare Struktur ergeben, der unter langsame Verdunstung kristallisiert.

Zusammenfassung

Die Synthese von 3,5-Lutidine N -Oxid zu entwässern, 1, wurde in der Synthese von 2-amino-Pyridin-3,5-dicarboxylic Säure erreicht. Ochiai zuerst die Methodik für nicht ersetzt Pyridines im Jahre 1957 in einem 12 h-Prozess, aber kein Röntgen geeignet Kristalle stammen. Die substituierte Ring verwendet, in der hier vorgestellten Methodik beeinflusst deutlich die Zugabe von Wasser-Moleküle in die asymmetrische Einheit, die eine unterschiedliche nukleophilen Stärke 1verleiht. Die x-ray geeignet Kristall zusammengesetzte 1 war möglich, da die Stabilisierung der negativen Ladung in der Sauerstoff durch die Anwesenheit von zwei Wassermolekülen wo Spenden die Wasserstoffatome positiven Ladung in den Ring; Diese Wassermoleküle auch dazu dienen, eine supramolekulare Interaktion zu konstruieren. Die hydratisierten Moleküle können für das alkalische System möglich, die erreicht wird durch Einstellen des pH-Werts um 10. Wichtig ist, die doppelte Methyl ersetzt, Ring und einer Reaktionszeit von 5 h, macht es eine vielseitigere Methode und mit breiteren chemische Anwendungen für zukünftige Ring Einfügungen.

Einleitung

Heute haben Wissenschaftler auf der ganzen Welt Ressourcen in die Entwicklung neuer Synthesewege für die Funktionalisierung von aromatischen Gruppen, investiert die Hinzufügung Reaktionen^{1,2für niedrige Reaktivität Front bekannt sind, 3}. Pyridin, wo ein Stickstoffatom ein Kohlenstoffatom ersetzt, stellt eine ähnliche chemische Reaktivität auf Analog, die ausschließlich aus Kohlenstoff-Atomen³Ringe komponiert, und er erfährt in der Regel eine Substitution Mechanismus als Ergänzung. N-Oxide zeichnen sich durch die Anwesenheit einer Spender-Bindung zwischen Stickstoff und Sauerstoff durch die Überlappung der nonbonding Elektronenpaar am Stickstoff mit einer leeren Orbital auf dem Sauerstoff-Atom-³gebildet. Vor allem, Pyridin N-Oxide sind Lewis-Basen, weil ihre N-O Glyko-kann als ein Elektron Spender handeln, und sie möglicherweise mit Lewis-Säuren bilden die entsprechenden Lewis-Säure-Basen-Paare verbinden. Diese Eigenschaft hat eine wesentliche chemische Folge, weil es kann die Nucleophilicity von Lewis-Säuren gegenüber potenziellen Electrophiles erhöhen und somit, unter Bedingungen zu reagieren ermöglichen, wo würde normalerweise die Reaktion nicht auftreten. Wahrscheinlich ist die häufigste Verwendung solcher Verbindungen in verschiedenen Oxidationsreaktionen, wo sie als Oxidationsmittel⁴handeln. Pyridin- N-Oxide und vieler ihrer Ring funktionalisiert Derivate sind wiederkehrende Moleküle von biologisch aktiven und pharmakologische Wirkstoffe⁵und eine klare räumliche Verteilung durch verschiedene spektroskopische Werkzeuge wurde eingerichtet für einige von ihnen^6,7. In der Forschung über die Pyridin Ring verschiedene Gruppen zuweisen haben Wissenschaftler testeten verschiedene Methoden um eine einfache und konventionelle Methode zu produzieren, da Isoxazolines eine katalytische Menge an Base wie DBU erfordert in siedendem Xylol zu bilden 6- ersetzt-2-Aminopyridine N-Oxide^8,9. Eine Vielzahl von Pyridin-Derivate wurden umgewandelt in ihre entsprechenden N-Oxide in der Gegenwart eine katalytische Menge an Mangan tetrakis(2,6-diclorophenyl) Porphyrin und Ammonium-Acetat CH₂Cl₂/CH₃ CN^8,10. Andere Pyridines sind auf ihre Oxide mit H₂O₂ in Anwesenheit von katalytische Mengen von Methyltrioxorhenium^8,11, oder durch die Zugabe von überschüssigen Dimethyldioxirane in CH₂Cl_{2 oxidiert.} bei 0 ° C, wodurch die entsprechenden N-Oxide^8,12,13,14. BIZ (Trimethylsilyl) Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Trioxorhenium in CH₂Cl₂ wird für die Synthese von Pyridin- N-Oxide^8,11. Die Synthese von Aminopyridine N-Oxide mit Acylation mit Carosche Säure (Peroxomonosulfuric Säure) auch wurde berichtet,⁸. Dennoch, die Methodik hier berichtet, und die Teil der Methodik von Ochiai¹, berichtet verwendet liefert sehr gute Ergebnisse mit dem Einsatz von billiger und zugänglich Reagenzien, H₂O₂ und Eisessig. Diese Praxis ist besser geeignet für den Einsatz in großem Maßstab Vorbereitungen, die auf tertiäre Amine wirken, es produziert gute Erträge in einer Reaktion, die nur 30 % Wasserstoffperoxid erfordert und Eisessig in eine Temperatur zwischen 70-80 ° C und es nutzt einen Reinigungsprozess in den meisten Synthese Laboratorien wie Destillation, ohne den Einsatz von Katalysatoren oder teurer Reagenzien¹verfügbar ist. Die Literatur berichtet, dass andere Methoden häufig auch Fristen von 10-24 h und Temperaturen über 100 ° C ^{4,8 beinhalten}, und der Ertrag von gut ausgebildeten Kristallen für Röntgen-Analysen wird selten berichtet.

Reaktiv, werden verschiedene N -oxid-Derivate verwendet, um angemessen die Lutidine Ring auf einer nukleophilen oder elektrophiler Weise aktivieren. Der nukleophilen oder elektrophiler Faktor betrifft die Substituenten. Mit dem Pyridin Ring wird die Aberkennung der Elektron-Gruppen ist der Hauptfaktor der nukleophilen charakteristischen¹. Die kostenlose N-oxid Verbindungen sind selten isoliert als geeignete Kristalle für röntgenstrahlanalyse durch delokalisierte Ladung in den aromatischen Ring. Die Solvatation Faktor ist jedoch entscheidend für die negative Dichte der Sauerstoff¹⁵zu stabilisieren.

Protokoll

1. Reaktion

1. In einer Dampfhaube eine geöffnete Runde 100 mL-Flasche mit 0,5 Mol (29,8 mL) Eisessig geben Sie und 0.051 Mol (5,82 mL) 3,5-Dimethylpyridine und 5 mL H₂O₂ (35 %). Halten Sie die Reaktion der Mischung unter ständigem Rühren magnetische, eine innere Temperatur von 80 ° C für 5 h.
2. Kühlen Sie nach der Einwirkzeit die Küvette auf 24 ° C mit Eis (Do nicht aussetzen der Essigsäure auf das Eis Gase) und stecken Sie es auf eine hohe Vakuumdestillation Einheit für 90-120 min, überschüssige Essigsäure zu entfernen.
   Achtung: Verwenden Sie nicht heißes Material. Warten Sie, bis das Glas eine überschaubare Temperatur erreicht hat. Dies vermeidet auch Dämpfe in die Top der Destillation-Einheit.
3. Fügen Sie destilliertes Wasser (10 mL) zweimal, um sicherzustellen, dass die entfernt von jeder Spur von Essigsäure und die Mischung zu konzentrieren viel wie möglich.

(2) Basizität Anpassung und Extraktion

1. Isolierte zähflüssige und transparentere Produkt in Bi-distillated Wasser auflösen und ein Potentiometer zur Einstellung des pH-Wertes auf 10 mit pure solid Na₂CO₃verwenden.
2. Legen Sie die Lösung in einem 250 mL-Trennung-Trichter vorsichtig und entpacken Sie es 5 Mal mit 250 mL Kchl₃ , um den Ertrag zu verbessern. Wiederherstellen der organische Schicht und trocknen Sie es SO über solide Na₂₄ 30 Minuten maximal, die das Produkt enthält. Falls erforderlich, wieder extrahieren der wässrigen Phase mit der gewünschten Menge an Kchl₃.
   Achtung: Kchl₃ können Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen; behandeln Sie mit Sorgfalt und in einer Dampfhaube.
3. Entfernen Sie das Lösungsmittel unter vermindertem Druck mit einem hohen Vakuum-Destillation bis zur Bildung des ein sehr hygroskopisch klar Beige, kristallines Pulver (70 %).

3. die Kristallisation

1. 4,3 g kristallines Pulver in 50 mL kalten hohe durchgeführten Flüssigkeitschromatographie (HPLC) Grade Diethylether auflösen. Vakuum-Filter die Lösung für jede Spur von soliden Ausgangsmaterial oder sogar Staub zu entfernen. Das Filtrat in ein Glas Petrischale Gießen, so dass es zu langsam verdunsten bei 4 ° C in einem Labor-Kühlschrank.
2. Stellen Sie sicher, dass nach zwei Tagen, klare farblose Kristalle gewonnen werden. Dann Messen Sie den Schmelzpunkt, die im Bereich von 310-311 K. sein sollte

4. Analyse der 3,5-Lutidine N -oxid gelief

1. Entfernen Sie die Kristalle, die prismatische Form und farblos, durch Dekantieren von der Küvette Wänden für weitere röntgenstrahlanalyse gebildet werden. Wenn nicht sofort verwendet, halten Sie die Kristalle in Diethylether, Kristall Flüssigkeitszufuhr zu vermeiden.
2. Auflösen von 0,010 g 3,5-Lutidine N -oxid entwässern in 0,4 mL CDCl₃ , NMR H¹ und C-¹³ -Analyse, beweisen die Wirksamkeit des Verfahrens durchzuführen.

Ergebnisse

Das Protokoll ist im Wesentlichen eine Erweiterung des Ochiai Technik¹. Allerdings gelten niedrigere Temperatur und weniger Zeit. Diese einfache Methode lässt sich eine vielseitige Liganden zu erhalten, eine ersetzte Pyridin- N-oxid Ableitung. Um die Bildung von 1zu bestätigen, werden NMR ¹H und ¹³C Analyse bevorzugt, um die Wirksamkeit des Verfahrens prüfen.

Diskussion

Das Protokoll hier vorgestellten ist eine konventionelle Methode, um ein Sauerstoffatom an das Stickstoffatom des 3,5-Lutidine als eine Methode der Funktionalisierung der Substrate zu verknüpfen. Diese Technik ist auch etablierte Röntgen geeignet dehydriert Kristalle (Abbildung 5, fotografiert mit einer Sony DSC-HX300 Cyber-Shot-Kamera) zu liefern. Soweit wir betroffen sind, haben nicht viele Berichte die Produktion solcher Kristalle¹⁶beschrieben. Viele Verbindungen wachsen idea...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
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