Sintesi, cristallizzazione e caratterizzazione spettroscopica di 3,5-Lutidine N-ossido di disidratare

Riepilogo

Qui, segnaliamo la sintesi e la cristallizzazione di 3,5-lutidine N -ossido di disidratare da un semplice protocollo che differisce dalla classica sintesi della piridina N-ossido. Questo protocollo utilizza materiale di partenza differente e comporta meno tempo di reazione per produrre una nuova struttura supramolecolare solvatato, che cristallizza sotto lenta evaporazione.

Abstract

La sintesi di 3,5-lutidine N -ossido di disidratare, 1, è stata realizzata nell'itinerario della sintesi dell'acido 2-ammino-piridina-3,5-dicarbossilico. Ochiai prima usato la metodologia per non-sostituiti piridine nel 1957 in un processo di 12 h, ma sono stato ottenuto senza cristalli adatto ai raggi x. L'anello sostituito utilizzato nella metodologia presentata qui chiaramente influenzato l'aggiunta di molecole d'acqua nell'unità asimmetrica, che conferisce una forza nucleofila diversa in 1. I raggi x cristallo adatto composto 1 era possibile dovuto la stabilizzazione della carica negativa nell'ossigeno dalla presenza di due molecole d'acqua dove gli atomi di idrogeno donano carica positiva sul ring; tali molecole di acqua servono bene per costruire un'interazione supramolecolare. Le molecole idratate potrebbero essere possibile per il sistema alcalino che si raggiunge regolando il pH a 10. D'importanza, il metile doppio sostituito con anello e un tempo di reazione di 5h, lo rende un metodo più versatile e con applicazioni chimiche più ampia per gli inserimenti futuri anello.

Introduzione

Al giorno d'oggi, gli scienziati di tutto il mondo hanno investito risorse nello sviluppo di nuove vie di sintesi per la funzionalizzazione dei gruppi aromatici, che sono conosciuti per la parte anteriore bassa reattività per aggiunta reazioni^{1,2, 3}. Piridina, dove un atomo di azoto sostituisce un atomo di carbonio, presenta una reattività chimica simile analogico anelli è composto unicamente da atomi di carbonio³e subisce solitamente un meccanismo di sostituzione anziché aggiunta. N-ossidi si distinguono per la presenza di un legame di donatore tra azoto e ossigeno formata dalla sovrapposizione di nonbonding coppia di elettroni sull'azoto con un orbitale vuoto sul atomo di ossigeno³. In particolare, piridina N-ossido è basi di Lewis, perché loro frazione di N-O può agire come un donatore di elettroni, e si può combinare con acidi di Lewis, formando il corrispondente coppie acido-base di Lewis. Questa proprietà ha una conseguenza chimica essenziale, perché può aumentare la nucleofilicità degli acidi di Lewis verso potenziali elettrofili e quindi permettere loro di reagire in condizioni dove normalmente la reazione non si verificherebbe. Probabilmente l'uso più frequente di tali composti è nelle varie reazioni di ossidazione, dove agiscono come ossidanti⁴. Piridina N-ossidi e molti dei loro derivati funzionalizzati anello sono molecole ricorrenti di agenti biologicamente attivi e farmacologici⁵, e una distribuzione chiara spaziale di diversi strumenti spettroscopici è stata stabilita per alcuni di loro^6,7. Nella ricerca sul collegamento di gruppi diversi per l'anello piridinico, gli scienziati hanno testato varie metodologie per produrre un metodo facile e convenzionale, dal isossazoline richiede una quantità catalitica di base quali DBU in ebollizione xilene per formare 6- sostituito-2-aminopyridine N-ossidi^8,9. Una varietà di derivati della piridina sono stati convertiti in loro corrispondenti N-ossidi in presenza di una quantità catalitica di manganese tetrakis(2,6-diclorophenyl) porfirina e ammonio acetato CH₂Cl₂/CH₃ CN^8,10. Altri piridine sono ossidati a loro ossidi utilizzando H₂O₂ in presenza di quantità catalitiche di methyltrioxorhenium^8,11, o con l'aggiunta di dimethyldioxirane in eccesso in CH₂Cl₂ a 0 ° C, che conduce al corrispondente N-ossidi^8,12,13,14. Bis (trimetilsilile) perossido in presenza di trioxorhenium CH₂Cl₂ è stato utilizzato per la sintesi della piridina N-ossidi^8,11. La sintesi di aminopiridina N-ossidi che coinvolge acilazione utilizzando (acido peroxomonosulfuric) di Caro è stato anche segnalato⁸. Tuttavia, la metodologia segnalato qui, e che utilizza parte della metodologia riportata da Ochiai¹, fornisce risultati molto buoni con l'uso di reagenti più convenienti e accessibili, H₂O₂ e acido acetico glaciale. Questa pratica è più adatto ad uso nelle preparazioni su larga scala che agiscono sulle ammine terziarie, produce buone rese in una reazione che richiede solo 30% di perossido di idrogeno e acido acetico glaciale in una temperatura compresa tra 70-80 ° C e utilizza un processo di purificazione che è disponibile nella maggior parte dei laboratori di sintesi come la distillazione, senza l'uso del catalizzatore o più costosi reagenti¹. La letteratura segnala che altre metodologie anche frequentemente coinvolgono tempo cornici da 10-24 h e temperature superiori a 100 ° C ^4,8, e la resa di cristalli ben formati per analisi dei raggi x è segnalata raramente.

Reattivo, vari N -ossido derivati vengono utilizzati per attivare adeguatamente l'anello lutidine, in maniera elettrofila o nucleofila. Il fattore elettrofilo o nucleofilo risente i sostituenti. Con l'anello di piridina essendo i gruppi elettron-attrattori, il fattore principale è il nucleofilo caratteristica¹. Il gratuito N-ossido composti sono raramente isolate come cristalli adatti per analisi di raggi x dovuto la carica delocalizzata sull'anello aromatico. Tuttavia, il fattore di solvatazione è fondamentale per stabilizzare la densità negativa dell' ossigeno¹⁵.

Protocollo

1. reazione

1. Mettere in una cappa un pallone rotondo aperto 100 mL con 0,5 mol (29,8 mL) di acido acetico glaciale e aggiungere 0,051 mol (5,82 mL) di 3,5-dimethylpyridine e 5 mL di H₂O₂ (35%). Mantenere la reazione di miscela sotto costante agitazione magnetica, ad una temperatura interna di 80 ° C per 5 h.
2. Dopo il tempo di reazione, raffreddare il pallone a 24 ° C con ghiaccio (do non esporre l'acido acetico di gas per il ghiaccio) e collegarlo a un'unità di distillazione sotto vuoto ad alta per 90-120 min per rimuovere l'eccesso di acido acetico.
   Attenzione: Non utilizzare materiale caldo. Attendere fino a quando il vetro raggiunge una temperatura gestibile. Questo eviterà anche vapori entrando parte superiore dell'unità di distillazione.
3. Aggiungere acqua distillata acqua (10 mL) due volte a garantire la rimozione di qualsiasi traccia di acido acetico e di concentrare la miscela molto possibile.

2. estrazione e regolazione basicità

1. Sciogliere in acqua bi-distillata prodotto viscoso e trasparente isolato e utilizzare un potenziometro per regolare il pH a 10 con puro solido Na₂CO₃.
2. Posizionare con cura la soluzione in un imbuto separatore mL 250 ed estrarlo 5 volte con 250 mL di CHCl₃ per migliorare il rendimento. Recuperare lo strato organico e asciugarlo sopra tinta Na₂così₄ per 30 min massimo, che conterrà il prodotto. Se necessario, estrarre nuovamente la fase acquosa con la quantità desiderata di CHCl₃.
   Attenzione: CHCl₃ può provocare sonnolenza e vertigini; maneggiare con cura e all'interno di una cappa aspirante.
3. Rimuovere il solvente sotto pressione ridotta con un'unità di distillazione sotto vuoto ad alta, fino alla formazione di una polvere cristallina chiaro beige molto igroscopica (70%).

3. della cristallizzazione

1. Sciogliere 4,3 g di polvere cristallina in 50 mL di etere etilico grado di freddo alta eseguita cromatografia liquida (HPLC). Filtro del vuoto la soluzione per rimuovere qualsiasi traccia di materiale solido di partenza o anche polvere. Versare il filtrato in un bicchiere di Petri, lasciandola a rallentare evaporare a 4 ° C in un frigorifero di laboratorio.
2. Assicurarsi che dopo due giorni, si ottengono cristalli limpido incolore. Quindi misurare il punto di fusione, che dovrebbe essere nel range di K. 310-311

4. analisi di 3,5-Lutidine N -ossido di disidratare

1. Rimuovere i cristalli che si formano, di forma prismatica e incolore, per decantazione dalle pareti del pallone per ulteriore analisi ai raggi x. Se non immediatamente utilizzato, è possibile mantenere i cristalli in etere etilico per evitare idratazione di cristallo.
2. Sciogliere 0,010 g di 3,5-lutidine N -ossido di disidratare in 0,4 mL di CDCl₃ per eseguire NMR H¹ e C¹³ analisi per dimostrare l'efficacia della procedura.

Risultati

Il protocollo è essenzialmente un'estensione di Ochiai tecnica¹. Tuttavia, vengono applicate le temperature più basse e meno tempo. Questo semplice metodo può essere utilizzato per ottenere un ligando versatile, che è un sostitutivo piridina N-ossido derivato. Per confermare la formazione di 1, NMR ¹H e ¹³C analisi sono preferiti per testare l'efficacia della procedura.

Discussione

Il protocollo presentato qui è un metodo convenzionale per collegare un atomo di ossigeno all'atomo di azoto di 3,5-lutidine come un metodo di funzionalizzazione dei substrati. Questa tecnica è anche ben consolidata per produrre cristalli disidratati adatti di raggi x (Figura 5, le foto scattate con una fotocamera Sony DSC-HX300 Cyber-shot). Per quanto siamo preoccupati, non molti rapporti hanno descritto la produzione di tali cristalli¹⁶. Molti composti cresceranno cristalli id...

Materiali

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