Sínteses, cristalização e caracterização espectroscópica de 3,5-Lutidine N-óxido de desidratar

Resumo

Neste documento, nós relatamos a síntese e a cristalização de 3,5-lutidine N-óxido de desidratam por um protocolo simples que difere a síntese clássica de piridina N-óxido. Este protocolo utiliza diferentes matérias-primas e envolve menos tempo de reação para produzir uma nova estrutura solvated supramolecular, que cristaliza sob evaporação lenta.

Resumo

A síntese de 3,5-lutidine N-óxido de desidratar, 1, foi alcançado na rota de síntese do ácido 2-amino-piridina-3,5-dicarboxílico. Ochiai primeiro usado a metodologia para pyridines não-substituídos em 1957, em um processo de 12 h, mas sem cristais adequados de raios-x foram obtidos. O anel substituído utilizado na metodologia apresentada aqui claramente influenciado a adição de moléculas de água na unidade assimétrica, o que confere uma força diferente nucleofílica em 1. O raio-x cristal apropriado composto 1 foi possível devido a estabilização da carga negativa no oxigênio pela presença de duas moléculas de água, onde os átomos de hidrogênio doar uma carga positiva no ringue; tais moléculas de água servem bem para construir uma interação supramolecular. As moléculas hidratadas podem ser possíveis para o sistema alcalino que é alcançado ajustando o pH para 10. Importante, a dupla metil substituído anel e um tempo de reação de 5h, torna um método mais versátil e com aplicações químicas mais amplas para inserções de futuro anel.

Introdução

Hoje em dia, cientistas ao redor do globo tem vindo a investir recursos para o desenvolvimento de novas rotas sintéticas para o functionalization de grupos aromáticos, que são conhecidos por frente de baixa reatividade para adição reações^{1,2, 3}. Piridina, onde um átomo de nitrogênio substitui um átomo de carbono, apresenta uma reatividade química semelhante a analógica anéis compostos unicamente por átomos de carbono³, e ele geralmente sofre um mecanismo de substituição, em vez de adição. N-óxidos são distintos pela presença de um vínculo de doador entre nitrogênio e oxigênio formado pela sobreposição do pares par de elétrons no nitrogênio com um orbital vazio do átomo de oxigênio³. Particularmente, piridina N-óxidos são bases de Lewis, porque sua fracção N-O pode agir como um dador de electrões, e eles podem combinar com ácidos de Lewis, formando os pares de ácido-base de Lewis correspondentes. Esta propriedade tem uma consequência química essencial, porque pode aumentar o nucleophilicity dos ácidos de Lewis para eletrófilos potenciais e, portanto, permitir-lhes reagir em condições onde normalmente a reação não ocorreria. Provavelmente o uso mais frequente de tais compostos é em várias reações de oxidação, onde atuam como oxidantes⁴. Piridina N-óxidos e muitos dos seus derivados acrescida de anel são moléculas recorrentes de agentes biologicamente ativos e farmacológicos⁵, e estabeleceu-se uma distribuição espacial clara por diferentes ferramentas espectroscópicas para alguns deles^6,7. Em pesquisas sobre diferentes grupos de anexar para o anel de piridina, cientistas testaram várias metodologias para produzir um método fácil e convencional, desde que isoxazolines requer uma quantidade catalítica de base como o DBU em xileno a ferver para formar 6- substituído-2-aminopiridina N-óxidos^8,9. Uma variedade de derivados de piridina foram convertidas em suas correspondentes N-óxidos na presença de uma quantidade catalítica de manganês tetrakis(2,6-diclorophenyl) acetato de porfirina e amônio em CH₂Cl₂/CH₃ CN^8,10. Outros pyridines são oxidados para seus óxidos usando H₂O₂ na presença de quantidades catalíticas de methyltrioxorhenium^8,11, ou pela adição de excesso dimethyldioxirane no CH₂Cl₂ a 0 ° C, o que leva à correspondente N-óxidos^8,12,13,14. Bis (trimetilsilil) peróxido na presença de trioxorhenium no CH₂Cl₂ tem sido usado para a síntese da piridina N-óxidos^8,11. A síntese de aminopiridina N-óxidos envolvendo acilação usando ácido de Caro (ácido peroxomonosulfuric) também tem sido relataram⁸. No entanto, a metodologia aqui relatados, e que usa parte da metodologia relatada por oliveira¹, fornece resultados muito bons com o uso de reagentes mais baratos e acessíveis, H₂O₂ e ácido acético glacial. Esta prática é mais adequada para uso em preparações de grande escala que agem em aminas terciárias, produz bons rendimentos em uma reação que requer apenas 30% de peróxido de hidrogênio e ácido acético em uma temperatura entre 70-80 ° C, e ele usa um processo de purificação que está disponível na maioria dos laboratórios de síntese como destilação, sem o uso de catalisador ou mais caro reagentes¹. A literatura relata que outras metodologias também frequentemente envolvem prazos de 10-24 h e temperaturas acima de 100 ° C ^4,8, e o rendimento de cristais bem formados para análises de raio-x é raramente relatado.

Reativa, vários derivados de N -óxido são usados para ativar adequadamente o anel de lutidine, de qualquer forma nucleofílica ou eletrofílica. O fator nucleofílico ou eletrofílico é afetado por substituintes. Com o anel de piridina, sendo os grupos elétron-retirando, o principal fator é a característica nucleofílica¹. A enciclopédia N-óxido compostos são raramente isolados como cristais adequados para análise de raios-x devido a carga deslocalizada no anel aromático. No entanto, o fator de solvatação é fundamental para estabilizar a densidade negativa do oxigênio¹⁵.

Protocolo

1. reação

1. Coloque em uma coifa um frasco aberto redondo 100 mL com 0,5 mol (29,8 mL) de ácido acético glacial e adicionar 0.051 mol (5,82 mL) de 3,5-dimethylpyridine e 5 mL de H₂O₂ (35%). Manter a reação de mistura sob agitação magnética constante, a uma temperatura interna 80 ° C por 5h.
2. Após o tempo de reação, esfriar o frasco de 24 ° C com gelo (do não exponha o ácido acético de gases para o gelo) e ligá-lo a uma unidade de destilação de vácuo elevado para 90-120 min para remover o excesso de ácido acético.
   Atenção: Não utilize material quente. Espere até que a vidraria atinja uma temperatura controlável. Isto também irá evitar vapores entrando no top da unidade de destilação.
3. Adicione água destilada água (10 mL) duas vezes para garantir a remoção de qualquer vestígio de ácido acético e dedicar-se a mistura muito possível.

2. extração e ajuste basicidade

1. Dissolver em água bi-destilado do produto viscoso e transparente isolado e usar um potenciômetro para ajustar o pH para 10 com puro sólido Na₂CO₃.
2. Coloque cuidadosamente a solução em um funil de separação de 250 mL e extraí-lo 5 vezes com 250 mL de CHCl₃ para melhorar o rendimento. Recuperar a camada orgânica e secá-la mais sólida Na₂então₄ por 30 min no máximo, que irá conter o produto. Se necessário, extrair novamente a fase aquosa com a quantidade desejada de CHCl₃.
   Cuidado: CHCl₃ pode provocar sonolência e vertigens; manipular com cuidado e dentro uma coifa.
3. Remova o solvente sob pressão reduzida com uma unidade de destilação a vácuo elevado, até a formação de um pó cristalino bege claro muito higroscópico (70%).

3. processo de cristalização

1. Dissolva 4,3 g do pó cristalino em 50 mL de éter dietílico de frio a cromatografia líquida de alta (resolução HPLC). A solução para remover qualquer vestígio de material sólido de partida ou até mesmo poeira do filtro de vácuo. Coloque o filtrado num copo de Petri, deixando-a retardar a evaporar a 4 ° C, em um frigorífico de laboratório.
2. Certifique-se de que, depois de dois dias, cristais incolores claro são obtidos. Medindo-se então o ponto de fusão, que deve estar no intervalo de K. 310-311

4. análise de 3,5-Lutidine N -óxido desidratando

1. Remova os cristais que se formam, de forma prismática e incolor, por decantação das paredes do balão, para posterior análise de raios-x. Se não imediatamente usado, manter os cristais em éter dietílico para evitar hidratação de cristal.
2. Dissolva 0,010 g de 3,5-lutidine N-óxido de desidratar em 0,4 mL de CDCl₃ para executar NMR H¹ e C¹³ análise para provar a eficácia do procedimento.

Resultados

O protocolo é essencialmente uma extensão do Ochiai técnica¹. No entanto, são aplicadas a temperatura mais baixa e menos tempo. Este método simples pode ser usado para obter um ligante versátil, que é uma piridina substituída N-óxido de derivados. Para confirmar a formação de 1, NMR ¹H e ¹³C análise são preferidos para testar a eficácia do procedimento.

Discussão

O protocolo aqui apresentado é um método convencional de ligação de um átomo de oxigênio para o átomo de nitrogênio do 3,5-lutidine como um método de functionalization de substratos. Esta técnica também é bem estabelecida para produzir cristais desidratados apropriados (Figura 5, fotos tiradas com uma câmera Sony DSC-HX300 Cyber-shot) de raio-x. Tanto quanto estamos preocupados, não muitos relatórios descreveram a produção de tais cristais¹⁶. Muitos compostos cres...

Materiais

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