Paralel Sentezi ve Otomatik Liquid Handling kullanma Ugi Reaksiyon optimizasyonu

Ugi reaksiyonu; bir aldehit, bir amin, bir karboksilik asit ve bir izonitril olmak üzere dört bileşenin karıştırılmasını içerir. Çeşitli kütüphaneler oluşturmak için uygun bir reaksiyondur ve geçmişte anti-malarial bileşiklerin sentezlenmesinde kullanılmıştır. Burada gösterilecek olan spesifik Ugi reaksiyonu, Oleil amin aldehit, B glisin ve T bütil izonitrilin reaksiyonunu içermektedir.

Bu reaksiyon, metanol içinde 0.5 molar konsantrasyonda yürütüldüğünde çökelek şeklinde bir UI ürünü oluşturur. Merhaba, ben Jean Floyd Bradley. Laboratuvarım Drexel Üniversitesi kimya bölümünde yer almaktadır.

Merhaba, ben Dr. Bradley'nin lisansüstü öğrencisi haha Meza. Bugün, Mettler Toledo'nun mini mapper ve mini block teknolojilerini kullanarak bir Ugi reaksiyonunun optimizasyonunu sunuyoruz. İlk olarak, sıvı transferini gerçekleştirmek için mini mapper'ı programlayacağız.

İkinci olarak, paralel filtrasyon ile ürünün izolasyonunu gerçekleştireceğiz. Son olarak ise, IR ve NMR tekniklerini kullanarak karakterizasyon yapacağız. Öyleyse başlayalım.

Mini blok, paralel reaksiyonlar gerçekleştirmenize olanak tanıyan Mettler Toledo tarafından üretilmiş bir araçtır. Bu mini blok, tabanında bir filtre bulunan altıya sekizlik bir tüp dizisinden oluşur. Bu tüpler yaklaşık 3,5 ml çözücü alabilir.

Mini bloğun altındaki bir vana, reaktiflerin eklenmesi sırasında kapalı tutulacak ve daha sonra açılacaktır. Filtrasyon adımına hazır olduğunuzda, bu reaksiyon için üç parametreyi değiştirecek ve bunun izole edilen ürün verimi üzerindeki etkisini inceleyeceksiniz. İlk olarak, bir veya iki reaktifin fazlalığı her satır boyunca değiştirilecektir.

Ardından, satırlar arasında çözücü ve konsantrasyon değiştirilecektir. Deneyleri planlarken, daha sonra mini mapper yazılımına kolayca kopyalanabilen Google Docs gibi ortak bir çevrimiçi hesap tablosu kullanmak faydalıdır. Bu kurulum, dünyanın dört bir yanındaki kişilerin sıvı taşıyıcıyı nasıl çalıştıracaklarını bilmelerine gerek kalmadan deneyin belirli kısımlarını planlayabilmelerine olanak tanıyarak deneysel tasarımın kısmen kitle kaynaklı (crowdsourcing) olarak yürütülmesini sağlar.

İlk adım, boş tüplerin 0,1 miligram hassasiyetle tartılmasını içerir. Ardından mini blok mühürlenir, kapatılır ve sıvı taşıyıcı platforma monte edilir. Bu deneyde dört adet reaktif şişesi ve dört adet çözücü şişesi kullanılmaktadır.

Sıvı aktarım cihazı, şırınga ile donatılmış bir robotik kol kullanır ve şırınga pompası aracılığıyla herhangi bir kaynağı raftaki herhangi bir hedefe aktarabilir. Mevcut düzenek, minimum 100 µL hacmi hassas bir şekilde aktarabilen 10 mL'lik bir şırınga kullanmaktadır. Reaktiflerden tasarruf etmek için, hazırlanan her bir reaktif çözeltisinden 100 veya 120 µL ekleyin.

İki molar konsantrasyondaki metanolda, reaksiyon beş adımda gerçekleştirilir. İlk olarak, her tüpe çözücü eklenir. Konsantrasyonu ve çözücü bileşimini bu şekilde değiştireceksiniz.

Ardından tüm tüplere immün solüsyon, ardından aldehit, asit ve son olarak ISO nitril eklenir. Bu işlemin tamamlanması yaklaşık bir saat sürer. Daha sonra mini blok sıvı taşıyıcıdan çıkarılır.

Her tüpte berrak çözeltilerin olduğunu açıkça görebilirsiniz. Tüm reaktiflerin tüm çözücülerde çözünür olduğundan emin olmanız gerektiği için bu durum önemlidir. İlk çökeleğin oluşması genellikle yaklaşık 30 dakika sürer.

Mini blok bir çalkalayıcıya yerleştirilir ve gece boyunca karışmaya bırakılır. Yaklaşık 16 saat sonra mini blok çalkalayıcıdan çıkarılır ve tüplerin çoğunda çökelek oluştuğu görülür. Mini blok şimdi bir toplama tabanına monte edilir ve tüm filtre tüpleri için vana aynı anda açılır.

Vakum uygulanır ve çökelek her tüpün filtresinde tutulur. Ardından valf kapatılır ve her tüpe bir mililitre metanol eklenir. Mikro pipet kullanılarak, mini blok 15 dakika boyunca çalkalayıcıya yerleştirilir.

Bu yıkama adımı bir kez daha tekrarlanır. Son yıkamadan sonra, vakum 30 dakika boyunca açık bırakılır. Ardından tüpler, bir saat boyunca yüksek vakum altında bir desikatöre aktarılır.

Tüpler kuruduktan sonra tekrar tartılır ve boş ağırlık çıkarılarak çökelek miktarı belirlenir. Maalesef, tüplerde her birinin boşken tartılmasını gerektirecek kadar değişkenlik bulunmaktadır. Tüm ürünlerin saf olduğundan emin olmak için her bir çözücü sisteminden alınan bir örnek NMR ile analiz edilir; çökeleği çözmek için bir reaksiyon tüpüne 700 µL derated kloroform eklenir.

Çözelti daha sonra bir NMR tüpüne aktarılır ve proton NMR spektrumu elde etmek için 500 megahertz Varian Unity Innova NMR cihazı kullanılır. Cihaz açıldıktan sonra NMR yazılımı başlatılır, cihazdaki referans standart çıkarılır ve numune spinner'a yerleştirilerek cihaza takılır.

Ardından numune kilitlenir, shim ayarları yapılır ve proton için dönme parametreleri belirlenir. NMR verileri yüklenir ve ardından standart bir tarayıcıyla çevrimiçi olarak görüntülenebilen bir J Camp DX dosyası olarak spektrum elde edilir. Spektrumlar yerel bir sunucuda barındırılabilir veya ChemSpider'a yüklenebilir; böylece bu molekülü araştıran araştırmacılar verilere anında erişebilirler.

Numuneyi daha detaylı analiz etmek için, PerkinElmer FTIR Spectrum 1000 cihazı kullanılarak IR spektroskopisi gerçekleştirilir. Yazılıma giriş yapılır. ATR'nin üst plakası çıkarılır, bir etanol sabunlu mendille silinir ve temizlenir.

Temiz bir cam lam A TR üzerine yerleştirilip vidalanır ve kuvvet ölçer yaklaşık 90 birime ayarlanır. Bir arka plan spektrumu toplandıktan sonra, örnek spektrumu elde edilir ve A TR düzeltmesi için işlenir. IR spektrumu, çevrimiçi görüntüleme için aynı zamanda bir J Camp DX dosyası olarak alınır.

Bir reaksiyonu balon jojede yürütmek ile paralel olarak gerçekleştirmek arasındaki temel fark, organik kimyagerin yeni sorular sormasına ve varsayımları sistematik bir şekilde sorgulamasına olanak tanımasıdır. Denkleme otomatik sıvı taşıma sistemlerinin eklenmesi, kimyagerin her bir deneysel çalışmanın detaylarına daha az, projenin üst düzey planlamasına ise daha fazla vakit ayırmasını sağlar. Umarız bu video, kendi reaksiyonlarınız hakkında size bazı fikirler verir.

İzlediğiniz için teşekkürler.