Nükleofilik yer değiştirme: 1-(3-nitrobenzil)pirolidin Sentezi ve GC.MS, FT-IR ve NMR Spektroskopisi ile Karakterizasyonu

Bu uygulama notu, aprotik çözücü ortamında Nükleofilik sübstitüsyon kullanarak 1-(3-nitrobenzil)pirolidin sentezlemek için Xelsius sisteminin kullanımını ele almaktadır.

Özet

Nükleofilik sübstitüsyon, bir elektron çifti vericisinin (nükleofil, Nu) bir elektron çifti alıcısı (elektrofil) ile reaksiyonudur. Nükleofilik sübstitüsyon mekanizmasında SN2 terimi, gerçek geçiş durumuna iki molekülün dahil olduğu anlamına gelir.

1-(3-nitrobenzil)pirolidin sentezi için, 3-nitrobenzilbromürün elektrofil ve tetrahidropirolün nükleofil olduğu SN2 mekanizması kullanılmıştır, Nu. SN2 reaksiyonlarında, reaksiyon hızını etkileyen birkaç koşul vardır ve çok kararlı bir sıcaklık gereklidir. Bununla birlikte, hidrojen bağı özelliğinin olmaması nedeniyle aprotik bir çözücü de kullanılır. Sentez reaksiyonundan elde edilen ürünün karakterizasyonu için, reaksiyon performansını doğrulamak amacıyla 3 farklı analitik cihaz kullanılmıştır: kütle spektrometresi (EI), NMR Spektroskopisi ve Fourier-transform infraredspektroskopisi ile bağlantılı bir Gaz Kromatografi sistemi.

Ekipmanlar

• Xelsius
• Reflü Kondansatörü
• Reaksiyon Flakon Kiti 30 ml
• Soğutucu H150-1000
• Dozajlama İstasyonu

Materyaller

Tüm kimyasallar daha fazla saflaştırılmadan kullanılmıştır.

• 1 mmol – 3-nitrobenzil bromür – CAS: 3958-57-4
• 1,5 mmol – Pirolidin – CAS: 123-75-1
• 2 mmol – Potasyum karbonat – CAS: 584-08-7
• 20 mL – Asetonitril – CAS: 75-05-8

Prosedür

30 mL’lik bir şişedeki asetonitril içindeki 3-nitrobenzil bromür çözeltisine K2CO3 eklenir; ardından reaksiyon 10 °C’ye soğutulur ve manyetik karıştırma altında tutulur. Piridin yavaşça eklenir ve reaksiyon üç saat boyunca 20 °C’de bırakılır. 3 saat boyunca 50 μL/dk’lık sabit bir akışla doğrudan Xelsius yazılımında ayarlanan Piridin’in yavaşça eklenmesi nedeniyle Dozlama İstasyonu aksesuarı gereklidir.

1–(3 nitrobenzil) pirolidinin GC MS ile Karakterizasyonu

Xelsius Sistemi kullanılarak yapılan sentez ürünü, kütle spektrometresine bağlı Gaz Kromatografi sistemi ile analiz edilmiştir (GCMS analizleri, Agilent Network 5973 kütle dedektörü ile donatılmış bir GC Agilent 6890’da (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, ABD) 30 m kapiler kolon, i d 0 25 mm ve film kalınlığı 0 25μ m kullanılarak gerçekleştirilmiştir GC koşulları enjeksiyon bölünmesi 1 10 enjektör sıcaklığı 250 C idi, dedektör sıcaklığı 280 C Gaz taşıyıcıhelyum 1 2 mL/dak), sıcaklık programı 50 C’den 5 dak) 100 C’ye 1 dak) 10 C/dak, 230 C’ye 1 dak) 20 C/dak, 300 C’ye 5 dak) 20 C/dak

MS EI (m/ 205 1 189 1 183 0 177 0 171 0 165 0 165 1 159 1 153 1 146 0 136 0 130 0 123 0 117 0 104 0 97 890 0 84 1 78 0 78 0 63 0 55 1 47 8 42 1 36 0 36 0 24 1 24 1

Alıkonma süresi 19,305 dk.

1-3 nitrobenzil) pirolidinin GCMS spektrumları

1-(3-nitrobenzil) pirolidinin NMR Spektroskopisi ile Karakterizasyonu

Xelsius Sistemi kullanılarak yapılan sentez ürünü NMR Spektroskopisi ile analiz edildi. NMR spektrumları (1H ve 13C için sırasıyla 300 veya 600 MHz ve 75 veya 125 MHz) kaydedildi. Kimyasal kaymalar çözücünün artık proton ve karbon rezonanslarına kalibre edilmiştir; CDCl3 (δH = 7.26, δC = 77.16) Kimyasal kaymalar (δ) ppm cinsinden ve bağlanma sabitleri (J) Hz cinsinden verilmiştir.

1 H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 8.18 (s, 1H), 8.08 (d, J = 8.2, 2.4, 1.1 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 7.6, 1.4 Hz, 1H), 7.45 (t, J = 7.9Hz, 1H), 3.68 (s, 2H), 2.53 – 2.47 (m, 5H), 1.81 – 1.76 (m, 4H).

1-(3-nitrobenzil) pirolidinin 1H NMR (600 MHz, CDCl3)

1-(3-nitrobenzil) pirolidinin 13C NMR (151 MHz, CDCl3)

1-3 nitrobenzil)pirolidinin Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ile Karakterizasyonu

Xelsius Sistemi kullanılarak yapılan sentez ürünü Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ile analiz edilmiştir. Analizler PerkinElmer FT IR C 117883 UATR Spectrum Two (Waltham, Massachusetts, ABD), LiTaO 3 DTGS Dedektörü ve ZnSe ile Pencere 8300 350 cm 1

IR(cm 1 2961 2875 2788 1680 1524 1479 1461 1441 1345 1288 1254 1203 1124 1080 997 898 872 806732 692 673 585 532 cm 1

1-3 nitrobenzil)pirolidinin IR spektrumu

Sonuç

Bu deneylerde elde edilen sonuçlar, bir Dozajlama İstasyonu ile donatılmış Xelsius Sisteminin, yüksek doğrulukta bir dozajlama istasyonu sistemi ve Xelsius yazılımı tarafından oranlanan mükemmel bir sıcaklık kontrolü sayesinde, aprotik çözücü ortamı da dahil olmak üzere nükleofilik substitüsyon için mükemmel bir hız reaksiyonu sağladığını göstermektedir. Bu reaksiyon, birkaç deneyi paralel olarak yürütme olasılığı ile desteklenir ve farklı türevlerin hem optimizasyon aşamasını hem de sentez aşamasını hızlandırmak mümkündür.

13 nitrobenzil)pirolidin

Referans: LabTech SRL