Síntesis, cristalización y caracterización espectroscópica de 3,5-lutidina N-óxido de deshidratar

Resumen

Adjunto, divulgamos la síntesis y la cristalización de 3,5-lutidina N -óxido de deshidratan un protocolo simple que difiere de la síntesis clásica de la piridina N-óxido. Este protocolo utiliza el material de partida diferente e implica menos tiempo de reacción para dar una nueva estructura supramolecular solvatados, que cristaliza en evaporación lenta.

Resumen

La síntesis de 3,5-lutidina N -óxido de deshidratar, 1, fue alcanzado en la ruta de síntesis del 2-amino-piridina-3,5-ácido dicarboxílico. Ochiai primero utilizó la metodología de piridinas no sustituido en 1957 en un proceso de 12 h, pero cristales convenientes de rayos x no se obtuvieron. El anillo substituido en la metodología presentada aquí claramente influenciada la adición de moléculas de agua en la unidad asimétrica, que le confiere una diversa fuerza nucleófila en 1. El compuesto del cristal adecuado rayos x 1 fue posible debido a la estabilización de la carga negativa en el oxígeno por la presencia de dos moléculas de agua donde los átomos de hidrógeno donan carga positiva en el anillo; Estas moléculas de agua sirven también para construir una interacción supramolecular. Las moléculas hidratadas posible para el sistema alcalino que se llega ajustando el pH a 10. Lo importante, la doble metil sustituido anillo y un tiempo de reacción de 5 h, es un método más versátil y con más aplicaciones químicas para inserciones futuras anillo.

Introducción

En la actualidad, los científicos del mundo han estado invirtiendo recursos en el desarrollo de nuevas rutas sintéticas para la funcionalización de grupos aromáticos, que son conocidos por frente baja reactividad reacciones de adición^{1,2, 3}. Piridina, donde un átomo de nitrógeno sustituye un átomo de carbono, presenta una reactividad química similar al análogo anillos compuestos exclusivamente de átomos de carbono³, y generalmente sufre un mecanismo de sustitución en lugar de adición. N-óxidos son característicos por la presencia de un donante enlace entre nitrógeno y oxígeno, formado por la superposición de la par enlazante de electrones en el nitrógeno con un orbital vacío en el átomo de oxígeno³. Particularmente, piridina N-óxidos son bases de Lewis, porque su parte N O puede actuar como donante de electrón, y puede combinar con ácidos de Lewis formando los correspondientes pares ácido-base de Lewis. Esta propiedad tiene una consecuencia esencial de química, porque puede aumentar el nucleophilicity de los ácidos de Lewis hacia electrophiles potenciales y así permitirles reaccionar bajo condiciones donde normalmente la reacción no se produciría. Probablemente el uso más frecuente de dichos compuestos es en varias reacciones de oxidación donde actúan como oxidantes⁴. Piridina N-óxidos y muchos de sus derivados funcionalizados de anillo son recurrentes moléculas de agentes farmacológicos y biológicamente activa⁵, y se ha establecido una distribución espacial claro por diferentes herramientas espectroscópicas para algunos de ellos de^6,7. En la investigación sobre instalar diferentes grupos sobre el anillo de piridina, los científicos han probado varias metodologías para producir un método fácil y convencional, ya que isoxazolines requiere una cantidad catalítica de base como DBU en ebullición xileno para formar 6- sustituye 2-aminopiridina N-óxidos^8,9. Una variedad de derivados de piridina fueron convertidos en sus correspondientes N-óxidos en presencia de una cantidad catalítica de manganeso tetrakis(2,6-diclorophenyl) porfirina y amonio acetato CH₂Cl₂/CH₃ CN^8,10. Otras piridinas son oxidados a sus óxidos en H₂O₂ en presencia de cantidades catalíticas de methyltrioxorhenium^8,11, o por la adición de exceso dimethyldioxirane CH₂Cl₂ a 0 ° C, que conduce al correspondiente N-óxidos^8,12,13,14. Bis (trimetilsilil) peróxido en presencia de trioxorhenium en CH₂Cl₂ se ha utilizado para la síntesis de la piridina N-óxidos^8,11. La síntesis de aminopiridina N-óxidos que implica acilación con ácido de Caro (ácido peroxomonosulfúrico) también ha sido reportado⁸. Sin embargo, la metodología aquí registrados, que utiliza parte de la metodología reportada por Ochiai¹, ofrece muy buenos resultados con el uso de reactivos más baratos y accesibles, H₂O₂ y ácido acético glacial. Esta práctica es más conveniente para el uso en preparaciones de gran escala que actúan sobre aminas terciarias, produce buenos rendimientos en una reacción que requiere sólo 30% peróxido de hidrógeno y ácido acético glacial en una temperatura entre 70-80 ° C y utiliza un proceso de purificación está disponible en más laboratorios de síntesis como destilación, sin el uso de catalizador o más caros reactivos¹. La literatura reporta que otras metodologías también con frecuencia implican plazos de 10-24 h y temperaturas superiores a 100 ° C ^4,8, y la producción de cristales bien formados para el análisis de rayos x se divulga raramente.

Reactivo, varios N -óxido derivados se utilizan para activar adecuadamente el anillo lutidina, de una forma nucleófila o electrófila. El factor nucleofílico o electrofílico es afectado por los sustitutos. Con el anillo de piridina siendo los grupos electrón-retirarse, el principal factor es la característica nucleófila¹. Gratis N-compuestos de óxido son raramente aislados cristales adecuados para análisis de rayos x debido a la carga deslocalizada en el anillo aromático. Sin embargo, el factor de la solvatación es fundamental para estabilizar la densidad negativa del oxígeno¹⁵.

Protocolo

1. reacción

1. En una campana de humos un frasco abierto redondo de 100 mL con 0,5 mol (29,8 mL) de ácido acético glacial y añada 0.051 mol (mL 5,82) de 3,5-Dimetilpiridina y 5 mL de H₂O₂ (35%). Mantener la reacción de la mezcla bajo agitación magnética constante, a una temperatura interna de 80 ° C durante 5 h.
2. Después del tiempo de reacción, enfriar el matraz a 24 ° C con hielo (do no exponga el ácido acético de los gases en el hielo) y conéctelo a una unidad de destilación a alto vacío para 90-120 min para eliminar el exceso de ácido acético.
   PRECAUCIÓN: No utilice el material caliente. Espere hasta que el vidrio alcanza una temperatura manejable. Esto también evitará entrar en la parte superior de la unidad de destilación de vapores.
3. Agregar agua destilada (10 mL) dos veces para asegurar la eliminación de cualquier rastro de ácido acético y la mezcla se concentran tanto como sea posible.

2. basicidad ajuste y extracción

1. Disolver en agua bi destilada aislado producto viscoso y transparente y utilizar un potenciómetro para ajustar el pH a 10 con puro sólido Na₂CO₃.
2. Coloque cuidadosamente la solución en un embudo de separación de 250 mL y extracto 5 veces con 250 mL de CHCl₃ para mejorar el rendimiento. Recuperar la capa orgánica y seca sobre Na sólida₂tan₄ 30 minutos máximo, que contendrá el producto. Si es necesario, vuelva a extraer la fase acuosa con la cantidad deseada de CHCl₃.
   PRECAUCIÓN: CHCl₃ puede provocar somnolencia y vértigo; manejar con cuidado y dentro de una campana de humos.
3. Eliminar el disolvente a presión reducida con una unidad de destilación a alto vacío, hasta la formación de un polvo cristalino de color beige claro muy higroscópico (70%).

3. cristalización proceso

1. Disolver 4,3 g de polvo cristalino en 50 mL de éter dietílico de la cromatografía líquida realizada alta fría (HPLC) grado. Filtro de vacío la solución para eliminar cualquier rastro de material sólido de partida o incluso el polvo. Vierte el filtrado en un placa de Petri de vidrio, dejando que lentamente se evaporan a 4 ° C en un refrigerador de laboratorio.
2. Asegúrese de que después de dos días, se obtienen cristales descoloridos claro. Luego se mide el punto de fusión, que debe estar en el rango de K. 310-311

4. Análisis de 3,5-lutidina N -óxido de deshidratar

1. Quitar los cristales que se forman, de forma prismática y descolorido, por decantación de las paredes del frasco para su posterior análisis de rayos x. Si no inmediatamente, mantenga los cristales en éter dietílico para evitar la hidratación del cristalino.
2. Disolver 0.010 g de N -óxido de 3,5-lutidina deshidratar en 0,4 mL de CDCl₃ H NMR¹ y C¹³ análisis para demostrar la efectividad del procedimiento.

Resultados

El protocolo es esencialmente una extensión de técnica^{1 de Ochiai}. Sin embargo, se aplican temperaturas más bajas y menos tiempo. Este sencillo método puede utilizarse para obtener un ligando versátil, que es una piridina sustituido N-derivados de óxido. Para confirmar la formación de 1, NMR ¹H y ¹³C análisis son las preferidas para probar la efectividad del procedimiento.

Discusión

El protocolo presentado aquí es un método convencional para enlazar un átomo de oxígeno el átomo de nitrógeno de 3, 5-lutidina como un método de funcionalización de sustratos. Esta técnica también es establecida para producir cristales deshidratados adecuados (figura 5, fotografías tomadas con una cámara Sony DSC-HX300 Cyber-shot) de rayos x. Como estamos preocupados, no muchos informes han descrito la producción de tales cristales¹⁶. Muchos compuestos crecen cristale...

Materiales

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