Przejdź do zawartości
Merck
Strona głównaFotokatalizaKataliza fotoredoks w świetle widzialnym

Kataliza fotoredoks w świetle widzialnym

Wprowadzenie do katalizy fotoredoksowej

Kataliza fotoredoksowa w świetle widzialnym stała się potężnym narzędziem w syntezie organicznej, opierając się na fundamencie ustanowionym przez pionierów w dziedzinie chemii rodników i fotochemii. Chemia fotoredoksowa pozwala na tworzenie nowych wiązań poprzez ścieżki otwartej powłoki i ułatwia szybki montaż złożonych produktów w drodze do nowych obszarów przestrzeni chemicznej. Wykazano, że wiele kompleksów metali przejściowych i organokatalizatorów zdolnych do inicjowania tworzenia rodników w obecności światła widzialnego ułatwia szeroki zakres przemian syntetycznych, w tym między innymi sprzęganie krzyżowe, funkcjonalizację C-H, funkcjonalizację alkenów i aren oraz trifluorometylację. Kluczowym aspektem katalizy fotoredoks w świetle widzialnym jest wybór źródła światła.

Znajdź fotoreaktor do swojego eksperymentu

O SynLED Parallel Photoreactor 2.0

Długotrwałym wyzwaniem w dziedzinie katalizy fotoredoks jest powtarzalność między konfiguracjami reakcji, a także między poszczególnymi reakcjami przeprowadzanymi przy użyciu tej samej konfiguracji. Nasz równoległy fotoreaktor SynLED 2.0  (Z744080 & Z744081) ma na celu złagodzenie tych problemów.) ma na celu złagodzenie tych problemów poprzez umożliwienie badań przesiewowych reakcji fotokatalizy na małą skalę, a także szybkie generowanie bibliotek przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiego poziomu spójności między reakcjami i między seriami z dodatkowymi ulepszeniami w stosunku do wersji 1. Fotoreaktor zawiera blok reakcyjny 4 x 4 oświetlony od dołu diodami LED o długości fali 365 lub 450 nm, umożliwiając jednoczesne prowadzenie 16 reakcji w fiolkach scyntylacyjnych lub mikrofalowych o pojemności 2 dram lub mniejszych. W nowo zaprojektowanym reaktorze zastosowano ulepszoną technologię radiatora i wydajną kwarcową osłonę LED, która chroni źródło światła przed rozpuszczalnikami, jednocześnie umożliwiając doskonałą penetrację światła. Konfiguracja została zaprojektowana tak, aby pasowała do konwencjonalnej płytki mieszającej, w tym okrągłego wycięcia pasującego do płytek mieszających marki IKA.

SynLED Parallel Photoreactor 2.0 na żywym żółtym tle. Urządzenie jest jasnoszarym prostopadłościennym pudełkiem z częściowo otwartą pokrywą, odsłaniającą 16 fiolek oświetlonych niebieską diodą LED o mocy 1 W i długości fali 467,5 nm, wyposażoną w soczewkę 45°. Strona skierowana w stronę widza wyświetla żywe logo M w kolorze żółtym i czerwonym w prawym górnym rogu, "Sigma Aldrich" w kolorze czerwonym w lewym dolnym rogu i "SynLED" w kolorze czarnym nad nim.

Rysunek 1.Fotoreaktor równoległy SynLED

SynLed Parallel Photoreactor 2.0 Cechy i specyfikacje:

  • Podświetlane od dołu diody LED (365 lub 450 nm) w układzie bloków reakcyjnych 4x4 zapewniają stałą intensywność światła (320 lm) i kąt (odpowiednio 60° i 45°)
  • Wbudowana technologia radiatora zapewnia stałą temperaturę każdej reakcji równoległej
  • Używa fiolek scyntylacyjnych 1-2 dram lub fiolek mikrofalowych (O. D lub mniej)
  • Zasilanie: zasilacz sieciowy 700 mA 12 W.D. 1,7 cm lub mniej)
  • Zasilanie to zasilacz wtyczkowy 700 mA 12 W. Zawiera uniwersalny adapter wtyczki
  • Kompatybilny z mieszadłem magnetycznym IKA z okrągłą płytką
  • Kompatybilny z fiolkami scyntylacyjnymi (8 ml Wheaton, Z188719)

O urządzeniu Penn PhD Photoreactor M2

Fotoreaktor Penn PhD Photoreactor M2 (Z744035) to przyrząd laboratoryjny zaprojektowany w celu ułatwienia spójności i powtarzalności w katalizie fotoredoksowej w szerokim zakresie skali reakcji. Photoreactor M2 łączy oświetlenie LED, mechaniczne mieszanie i chłodzenie w jednym urządzeniu, akceptując jednocześnie fiolki reakcyjne o pojemności od 1 ml do 40 ml. Interfejs użytkownika z ekranem dotykowym pozwala chemikowi precyzyjnie kontrolować temperaturę, intensywność, szybkość mieszania i czas, tworząc cenne narzędzie do powtarzalności, identyfikowalności, wydajności i spójności wyników. Photoreactor M2 ma potencjał do usprawnienia sekwencji syntetycznych i stworzenia cennych strategii radzenia sobie z niektórymi wyzwaniami związanymi z budową cząsteczek w procesie odkrywania leków.

Fotoreaktor Penn PhD M2

Rysunek 2.Fotoreaktor Penn PhD M2

Penn PhD Photoreactor M2 Cechy i specyfikacje:

  • Modułowa konstrukcja pozwala na użycie z różnymi długościami fal od 365nm do 450nm
  • 360-stopniowe środowisko odbijające maksymalizuje wychwytywanie fotonów na powierzchni.
  • Blokada osłony świetlnej zapobiega narażeniu użytkownika na szkodliwe promienie świetlne.
  • Interaktywny ekran dotykowy kontroluje parametry reakcji
  • Parametry zdefiniowane przez użytkownika, w tym temperatura, intensywność światła, prędkość wentylatora i mieszanie.
  • Opcje automatycznego zatrzymania, pauzy i resetowania
  • Obsługuje fiolki o rozmiarach gc, 4, 8, 20, 40 ml
  • Sprzężenie zwrotne temperatury za pomocą termopary typu k

Akcesoria do fotoreaktora Penn PhD

Te dodatkowe źródła światła i uchwyty na fiolki mogą być używane z fotoreaktorem Penn PhD M2 dla chemików i badaczy w celu przyspieszenia reakcji chemicznych wykorzystujących katalizę fotoredoks.

O LightOx PhotoReact 365

LightOx PhotoReact 365 (Z744061) jest urządzeniem stacjonarnym, które zapewnia równomierne, ukierunkowane i powtarzalne oświetlenie UV przy 365 nm, odpowiednie do reakcji fotochemicznych i fotobiologicznych. Interfejs z ekranem dotykowym pozwala użytkownikowi kontrolować intensywność światła, szybkość dostarczania energii i czas. Stan diod LED w czasie jest monitorowany za pomocą wbudowanego czujnika UV, umożliwiając użytkownikowi uzyskanie szybkich i powtarzalnych wyników. Urządzenie to nadaje się do wysokowydajnych badań przesiewowych na płytkach wielodołkowych, zapewniając naukowcom narzędzie do badania dużej liczby związków i reakcji niezbędnych do odkrywania leków.

LightOX Photoreact 365

Rysunek 4.LightOX Photoreact 365

Funkcje i specyfikacje LightOx PhotoReact 365:

  • Zaprojektowany do przyspieszania reakcji fotochemicznych i fotobiologicznych
  • Do użytku z wielodołkową płytką hodowlaną o standardowym rozmiarze (85 mm x 128 mm lub pojedynczą okrągłą płytką o średnicy 95 mm
  • Wybierana przez użytkownika moc światła 0 mW/cm.5 mm x 128 mm) lub pojedynczą okrągłą płytką 95 mm
  • Wybrana przez użytkownika moc światła od 0 mW/cm2 do maksymalnej (ok. 13.0 mW/cm2)
  • Wariacja mniejsza niż 1 mW/cm2 (przy 100% mocy) na całej powierzchni płytki
  • Kontrola użytkownika nad całkowitą mocą wyjściową
  • Załączone monitory natężenia światła i temperatury, które rejestrują pomiary co sekundę podczas pracy
  • Eksport danych jako pliki .csv
  • Urządzenie posiada pokrywę blokującą, która zmniejsza narażenie użytkownika na szkodliwe promienie świetlne

Representative Catalysts and Applications

Late-Stage Incorporation of Small Alkyl Groups into Small Molecules of Biological Interest

Funkcjonalizacja na późnym etapie (LSF) małych, farmaceutycznie aktywnych cząsteczek może zapewnić zmodyfikowaną siłę działania, toksyczność i profile farmakokinetyczne przy znacznie mniejszym wysiłku niż synteza analogów od podstaw. Chociaż LSF z fluorem (i fluorowanymi grupami alkilowymi) jest obecnie łatwo osiągalny dzięki zastosowaniu, między innymi, sulfinianów cynku opracowanych przez Grupa Baran w Scripps, włączenie małych, niefluorowych grup alkilowych, takich jak grupy metylowe i etylowe, pozostaje niezaspokojonym wyzwaniem. Jest to szczególnie istotne, ponieważ inkorporacja małych grup alkilowych może przynieść cząsteczki o korzystniejszych profilach fizykochemicznych i bezpieczeństwa w porównaniu do ich fluorowanych braci.

Ostatecznie, późny etap inkorporacji grup metylowych, etylowych i cyklopropylowych do farmaceutycznie aktywnych małych cząsteczek został osiągnięty poprzez strategię fotoredoks w świetle widzialnym. Rzeczywiście, w obecności niebieskiego światła i nadtlenkowych prekursorów rodników alkilowych, nowo dostępny [Ir{dF(CF3)ppy}2(dtbpy)]PF6 katalizator (747793) pośredniczy w tworzeniu wymaganych rodników alkilowych (a tym samym w przyłączaniu grup alkilowych) zwykle osiąganych metodami, których nie można zastosować w LSF1.

Inkorporacja małych grup alkilowych na późnym etapie do małych cząsteczek o znaczeniu biologicznym

Rysunek 3.Inkorporacja małych grup alkilowych na późnym etapie do małych cząsteczek o znaczeniu biologicznym

Strategia degradacji ligniny w temperaturze pokojowej

Lignina stanowi ponad 30% węgla organicznego nieopartego na paliwach kopalnych i jako taka biomasa ta może zostać przekształcona, wraz z pojawieniem się procesów chemoselektywnej degradacji, w główne źródło materiału wsadowego opartego na węglu. Firma Stephenson Group niedawno połączyła dwa nasze innowacyjne produkty, aby osiągnąć selektywną degradację modelowych związków typu ligniny w jednym naczyniu. Rzeczywiście, sól Bobbitta została użyta do selektywnego utleniania alkoholi benzylowych, a następnie fotokatalitycznego redukcyjnego rozszczepienia wiązania C-O do produktów degradacji ketonów i alkoholi. Ta ostatnia transformacja została osiągnięta bez odgazowania i w obecności światła widzialnego2.

Strategia degradacji ligniny w temperaturze pokojowej

Rysunek 3.Strategia degradacji ligniny w temperaturze pokojowej

Skrzyżowana międzycząsteczkowa [2+2] cykloaddycja styrenów

Skrzyżowana [2+2] cykloaddycja styrenów została osiągnięta z wysoką chemoselektywnością dzięki zastosowaniu odpowiednio dostrojonego fotokatalizatora światła widzialnego na bazie Ru. Jak wykazano w Prof. Tehshik Yoon, niesymetrycznie podstawione butany mogą być w ten sposób przygotowane w skali gramowej z Ru(bpm)3.

Skrzyżowana międzycząsteczkowa [2+2] cykloaddycja styrenów

Rysunek 4.Skrzyżowana międzycząsteczkowa [2+2] cykloaddycja styrenów

Różnorodność zastosowań

Nasze fotokatalizatory światła widzialnego zostały wykorzystane w zastosowaniach, które naprawdę obejmują chemię organiczną (i nie tylko). Inne badane reaktywności obejmują:

  • Redukcja nieaktywowanych jodków alkilowych, alkenylowych i arylowych
  • Utlenianie wody za pośrednictwem Co do produkcji gazu H2 
  • Atomowo-transferowa rodnikowa addycja haloalkanów do alkenów
  • Formalna hydroaminoalkilacja alkenów

Referencje

1.
DiRocco DA, Dykstra K, Krska S, Vachal P, Conway DV, Tudge M. 2014. Late-Stage Functionalization of Biologically Active Heterocycles Through Photoredox Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed.. 53(19):4802-4806. https://doi.org/10.1002/anie.201402023
2.
Nguyen JD, Matsuura BS, Stephenson CRJ. 2014. A Photochemical Strategy for Lignin Degradation at Room Temperature. J. Am. Chem. Soc.. 136(4):1218-1221. https://doi.org/10.1021/ja4113462
3.
Ischay MA, Ament MS, Yoon TP. 2012. Crossed intermolecular [2 + 2] cycloaddition of styrenes by visible light photocatalysis. Chem. Sci.. 3(9):2807. https://doi.org/10.1039/c2sc20658g
Powiązane produkty
Loading
Zaloguj się, aby kontynuować

Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.

Nie masz konta użytkownika?