JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Здесь, мы сообщаем, синтез и кристаллизации 3,5-lutidine N -оксида обезвоживаются путем простой протокол, который отличается от классической синтез пиридин N-оксида. Этот протокол использует различные исходного материала и включает в себя меньше время реакции на выход новой сольватированного супрамолекулярные структуры, которая кристаллизуется под медленные испарением.

Аннотация

Синтез 3,5-lutidine N -оксида обезвоживать, 1, было достигнуто в синтезе маршрут 2-амино пиридин-3,5-дикарбоновых кислот. Отиай впервые использовал методологию для-замещенных пиридинов в 1957 году в 12 h процесс, но не подходит кристаллы рентгеновского были получены. Замещенных кольцо, используемые в методологии, представленные здесь явно под влиянием добавлением молекул воды в асимметричной блок, который совещается различные реакции нуклеофильного прочность в 1. Рентгеновских подходит кристалл составные 1 стало возможным благодаря стабилизации отрицательный заряд в кислороде наличием двух молекул воды где атомы водорода пожертвовать положительный заряд в кольцо; такие молекулы воды служат также построить супрамолекулярные взаимодействия. Гидратированная молекул может быть возможным для щелочных системы, что достигается корректировка pH до 10. Важно отметить, что двойной метил заменить кольцо и время реакции 5 h, делает его более универсальным методом и с более широкой химических приложениями для будущих кольцо вставок.

Введение

В настоящее время ученые во всем мире инвестировать ресурсы в развитие новых синтетических маршрутов для функционализации ароматических групп, которые известны для низкой реакционной фронта дополнение реакции1,2, 3. Пиридина, где Атом азота заменяет атома углерода, представляет подобный химической активности в аналоговый, кольца, состоящий исключительно из атомов углерода3, и обычно подвергается механизм замены вместо сложения. N-оксидов отличительные присутствие доноров связь между азота и кислорода, образованный перекрытия nonbonding пары электронов на азота с пустой орбитального на атом кислорода3. В частности, пиридин N-оксиды являются основаниями Льюиса, потому что их N-O остаток могут выступать в качестве донора электрона, и они могут сочетать с кислотами Льюиса, формирования соответствующих пар кислотно щелочного Льюис. Это свойство имеет основные химические последствие, потому что он может увеличить nucleophilicity кислот Льюиса к потенциальным электрофилами и тем самым позволяют им реагировать в условиях, где обычно реакция не будет происходить. Вероятно наиболее частое использование таких соединений в различных реакций окисления, где они выступают в качестве окислителей4. Пиридина N-оксидов и многие из их производных, кольцо функционализированных периодических молекул биологически активных и фармакологических агентов5, и ясно пространственного распределения разными средствами спектроскопических был создан для некоторых из них6,7. В исследованиях на присоединение различных групп в кольцо пиридина Ученые испытали различные методологии для производства простым и обычным методом, поскольку isoxazolines требует каталитического количества базы таких дБу в кипящей ксилола в форме 6- заменить-2-aminopyridine N-оксиды8,9. Целый ряд производных пиридина были преобразованы в их соответствующих N-оксидов в присутствии катализатора количество марганца tetrakis(2,6-diclorophenyl) порфирина и аммония ацетат CH2Cl2/ч3 CN8,10. Другие пиридинов окисляются до их оксидов, используя H2O2 в присутствии каталитических количеств methyltrioxorhenium8,11, или путем добавления избыточных dimethyldioxirane CH2Cl2 при 0 ° C, что приводит к соответствующим N-оксиды8,12,,1314. Бис (триметилсилиловые) пероксид в присутствии trioxorhenium CH2Cl2 был использован для синтеза пиридина N-оксиды8,11. Синтез aminopyridine N-оксиды, с участием ацилирование, используя Каро кислота (peroxomonosulfuric кислота) был также сообщила8. Тем не менее методология, сообщили здесь, и которая использует частью методологии, сообщила Отиай1, дает очень хорошие результаты с использованием более дешевых и доступных реагентов, H2O2 и уксусной кислоты кристаллизированной. Эта практика является более подходящим для использования в больших масштабах препараты, которые действуют на третичных аминогрупп, она производит хорошие урожаи в реакции, которая требует только 30% перекиси водорода и уксусной кислоты кристаллизированной в температуре 70-80 ° C, и он использует процесс очистки Это доступно в большинстве лабораторий синтез как дистилляция, без использования катализатора или дороже реагенты1. Литература сообщает, что другие методологии также часто связаны сроки от 10-24 h и температурах выше 100 ° C 4,8, и доходность сформирован кристаллов для рентгеновского анализов редко сообщается.

Реактивно различные N -оксидов производных используются должным образом активировать lutidine кольцо, нуклеофильного или электрофильное способом. Реакции нуклеофильного или электрофильное фактор зависит от фторсодержащими заместителями. С кольцом пиридина, электрон снятия группы основным фактором является нуклеофильного характерные1. Бесплатные N-оксид соединений редко изолированы как подходящие кристаллы для рентгеноструктурного анализа из-за делокализованных заряд в ароматическое кольцо. Однако сольватация фактор имеет решающее значение для стабилизации негативные плотность кислорода15.

протокол

1. реакция

  1. Место в Зонта открыт круглый 100 мл флакон с 0,5 моль (29,8 мл) Ледниковая укусная кислота и добавить 0,051 моль (5.82 мл) 3,5-dimethylpyridine и 5 мл, H2O2 (35%). Храните смесь реакции при постоянном помешивании магнитные, при внутренней температуре 80 ° c за 5 ч.
  2. После времени реакции прохладный колбу до 24 ° C со льдом (ДУ не подвергайте уксусной кислоты газов на лед) и подключите его к блоку высокой вакуумной дистилляции для 90-120 минут для удаления избыточных уксусной кислоты.
    Предостережение: Не используйте горячего материала. Подождите, пока посуда достигает управляемой температуре. Это также позволит избежать ввода в верхней части блока перегонки паров.
  3. Добавьте дистиллированную воду (10 мл) дважды, чтобы обеспечить удаление следов уксусной кислоты и сконцентрировать смесь много как можно скорее.

2. основности перестройки и добыча

  1. Растворяются в би дистиллированной воды изолированных вязкой и прозрачной продукт и использовать потенциометр для настройки pH до 10 с чисто твердых Na2CO3.
  2. Осторожно поместите решение в воронку разделения 250 мл и распакуйте его в 5 раз с 250 мл3 КХКЛ для повышения урожайности. Восстановить органический слой и высушить его над твердых Na2так4 за 30 минут максимум, который будет содержать продукт. В случае необходимости, повторно извлечь водяной участок с нужное количество КХКЛ3.
    Предупреждение: КХКЛ3 может вызвать сонливость и головокружение; ручка с осторожностью и внутри зонта.
  3. Удаление растворителя под пониженным давлением с высокой вакуумной дистилляции единицы, до формирования очень гигроскопичные ясно бежевый кристаллический порошок (70%).

3. кристаллизации процесс

  1. Растворите 4,3 г кристаллического порошка в 50 мл холодного высокой выполненных жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) класс диэтиловом эфире. Фильтр вакуумный решение для удаления следов твердых исходного материала или даже пыль. Налейте стакан Петри фильтрата, оставляя его медленно испаряется при 4 ° C в лаборатории холодильник.
  2. Убедитесь, что после двух дней, были получены четкие бесцветные кристаллы. Затем измеряют плавления, которая должна быть в диапазоне от K. 310-311

4. Анализ 3,5-Lutidine N -оксид Dehydrate

  1. Удаление кристаллов, которые образуются, призматической формы и бесцветно, декантации от стен колбу для дальнейшего рентгеноструктурного анализа. Если используется не сразу, сохранить кристаллы в диэтиловом эфире избежать кристалл гидратации.
  2. Растворите 0,010 g 3,5-lutidine N -оксида обезвоживает в 0,4 мл CDCl3 для выполнения1 H ЯМР и анализа13 C, чтобы доказать эффективность процедуры.

Результаты

Протокол является по существу продолжением Отиай в метод1. Однако применяются более низкой температуры и меньше времени. Этот простой метод может использоваться для получения универсальный лиганд, который является замещенных пиридина N-оксидов прои...

Обсуждение

Протокол, представленные здесь является обычный метод, чтобы связать атом кислорода с атомом азота 3,5-lutidine как метод функционализации субстратов. Этот метод также хорошо установленных приносить рентгеновского подходит сушеные кристаллов (рис. 5, фотографии, сделанные с помощь...

Раскрытие информации

Все авторы заявляют никакого конфликта интересов.

Благодарности

Настоящая работа была поддержана Vicerrectoría де инвестигасьон и Posgrado de Estudios BUAP, разглашение науки и проектов № REOY-NAT14, 15, 16-G. HEAS-NAT17. RMG КОНАСИТ (Мексика) благодарит за стипендию 417887.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
3,5-lutidineSigma-AldrichL4206-500ML
Glacial acetic acidFermont3015
Hidrogen peroxide (35%)Sigma-Aldrich349887-500ML
Na2CO3 anhydrousProductos Químicos Monterrey1792
Na2SO4 anhydrousAlfa reactivos25051-C
CHCl3Fermont6205
Ethyl eterMercury ChemistQME0309
Distilled waterComercializadora Química Poblananot-existent

Ссылки

  1. Ochiai, E. Recent Japanese work on the chemistry of pyridine 1-oxide and related compounds. J. Org. Chem. 18 (5), 534-551 (1953).
  2. Solomons, T. W. G. . Organic Chemistry 2nd Edition. , 1110 (1976).
  3. Albini, A., Pietra, S. . Heterocyclic N-Oxides. , 328 (1991).
  4. Koukal, P., Ulc, J., Necas, D., Kotora, Heterocyclic N.-Oxides. Topics in Heterocyclic Chemistry. 53, 29-58 (2017).
  5. Wen-Man, Z., Jian-Jun, D., Xu, J., Jun, X., Huan-Jian, X. Visible-Light-Induced C2 alkylation of pyridine N.-oxides. J. Org. Chem. 82 (4), 2059-2066 (2017).
  6. Merino García, M. R., Ríos-Merino, F. J., Bernès, S., Reyes-Ortega, Y. Crystal structure of 3,5-dimethylpyridine N-oxide dihydrate. Acta Cryst. 72 (12), 1687-1690 (2016).
  7. Sarma, R., Karmakar, A., Baruah, J. B. N-Oxides in Metal-Containing Multicomponent Molecular Complexes. Inorg. Chem. 47 (3), 763-765 (2008).
  8. Youssif, S. Recent trends in the chemistry of pyridine N-oxides. ARKIVOC. 2001, 242-268 (2001).
  9. Chucholowski, A. W., Uhlendorf, S. Base catalyzed rearrangement of 5-cyanomethyl-2-isoxazolines; novel pathway for the formation of 2-aminopyridine N-oxides. Tetrahedron Lett. 31 (14), 1949-1952 (1990).
  10. Thellend, A., Battioni, P., Sanderson, W., Mansuy, D. Oxidation of N-Heterocycles by H2O2 Catalyzed by a Mn-Porphyrin: An Easy Access to N-Oxides Under Mild Conditions. Synthesis. 1997 (12), 1387-1388 (1997).
  11. Copéret, C., Adolfson, H., Tinh-Alfredo, V. K. h., Yudin, A. K., Sharpless, K. B. A simple and Efficient Method for the Preparation of Pyridine N-Oxides. J. Org. Chem. 63 (5), 1740-1741 (1998).
  12. Ferrer, M., Sánchez-Baeza, F., Messeguer, A. On the preparation of amine N-oxides by using dioxiranes. Tetrahedron. 53 (46), 15877-15888 (1997).
  13. Adam, W., Briviba, K., Duschek, F., Golsch, D., Kiefer, W., Sies, H. Formation of singlet oxygen in the deoxygenation of heteroarene N-oxides by dimethyldioxirane. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1995 (18), 1831-1832 (1995).
  14. Murray, R. W., Singh, M. A Facile One-Step Synthesis of C-Arylnitrones Using Dimethyldioxirane. J.Org.Chem. 55 (9), 2954-2957 (1990).
  15. Kim, S. W., Um, T., Shin, S. Brønsted acid-catalyzed α-halogenation of ynamides from halogenated solvents and pyridine-N-oxides. Chem. Commun. 53 (18), 2733-2736 (2017).
  16. Campeau, L., Rousseaux, R., Fagnou, K. A solution to the 2-pyridyl organometallic cross-coupling problem: regioselective catalytic direct arylation of pyridine N-oxides. J. Am. Chem. Soc. 127 (51), 18020-18021 (2005).
  17. Gang, L., et al. Metal-free methylation of a pyridine N-oxide C-H bond by using peroxides. Org. Biomol. Chem. 13 (46), 11184-11188 (2015).
  18. May, D., Nyman, M. J., Hampden-Smith, E. N., Duesler, Synthesis, characterization, and reactivity of group 12 metal thiocarboxylates M(SOCR)2Lut2[M) Cd, Zn; R ) CH3, C(CH3)3; Lut ) 3,5-Dimethylpyridine (Lutidine)]. Inorg. Chem. 36 (10), 2218-2224 (1997).
  19. Cho, S. H., Hwang, S. J., Chang, S. Palladium-Catalyzed C-H Functionalization of Pyridine N-Oxides: Highly Selective Alkenylation and Direct Arylation with Unactivated Arenes. J. Am. Chem. Soc. 130 (29), 9254-9256 (2008).
  20. Ide, Y., et al. Spin-crossover between high-spin (S = 5/2) and low-spin (S = 1/2) states in six-coordinate iron(III) porphyrin complexes having two pyridine-N. oxide derivatives. Dalton Trans. 46 (1), 242-249 (2017).
  21. Drago, R. S. . Physical Methods in Chemistry. , 750 (1977).
  22. Cervantes-Mejía, V., et al. Branched Polyamines Functionalized with Proposed Reaction Pathways Based on 1H-NMR, Atomic Absorption and IR Spectroscopies. American Journal of Analytical Chemistry. 5 (16), 1090-1101 (2014).
  23. Huheey, J. E., Keiter, E. A., Keiter, R. L. . Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity, 4th Edition. , 1023 (1997).
  24. Rigaku, . CrysAlisPRO. , (2013).
  25. Sheldrick, G. M. SHELXT - Integrated space-group and crystal-structure determination. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
  26. Sheldrick, G. M. Crystal structure refinement with SHELXL. Acta Cryst. 71 (1), 3-8 (2015).
  27. Sheldrick, G. M. A short history of SHELX. Acta Cryst. 64 (1), 112-122 (2008).
  28. Macrae, C. F., et al. Mercury CSD 2.0 - new features for the visualization and investigation of crystal structures. J. Appl. Cryst. 41 (2), 466-470 (2008).
  29. . . ChemBioDraw Ultra 13. , (2013).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

134lutidines

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены