Atingir pressões moderadas em vasos selados usando gelo seco como uma sólido CO₂ fonte

Aqui nós apresentamos um protocolo para a realização de reações em vasos simples reação sob pressões de baixa a moderada de CO₂. As reações podem ser executadas em uma variedade de navios simplesmente através da administração de dióxido de carbono na forma de gelo seco, sem a necessidade de equipamento caro ou elaborado ou set-ups.

Neste documento é apresentada uma estratégia geral para realizar reações sob ligeira a moderada CO₂ pressões com gelo seco. Esta técnica elimina a necessidade de equipamento especializado alcançar pressões modestas e ainda pode ser usada para atingir altas pressões em equipamentos mais especializados e mais resistentes navios de reação. No final da reação, os frascos podem facilmente ser despressurizados pela abertura à temperatura ambiente. No presente exemplo CO₂ serve como um putativo grupo diretor, bem como uma maneira de passivate substratos de amina, evitando a oxidação durante a reação de organometálica. Além de ser facilmente adicionados, o grupo diretor é removido também sob vácuo, obviating a necessidade para a purificação extensiva remover o grupo diretor. Esta estratégia permite a facile γ-C(sp³)-H arylation de aminas alifáticas e tem potencial para ser aplicado a uma variedade de outras reações baseadas em amina.

O uso de compostos gasosos em reações químicas, normalmente, requer equipamento especializado e procedimentos^1,2. Em escala de bancada, alguns gases podem ser adicionados diretamente a partir de um tanque usando um regulador de alta pressão³. Um método alternativo é condensar o gás sob condições criogênicas^4,5. Embora úteis, essas estratégias requerem o uso de reatores de pressão especializados com válvulas, que podem ser o custo proibitivo para a execução de diversas reações em paralelo. Isto pode, portanto, extremamente lento a taxa na qual reação pode proceder triagem. Como resultado, os químicos encontrado desejável introduzir estes compostos usando métodos alternativos. Amônia pode ser adicionada a reações utilizando sais de amónio diferentes carboxilato, aproveitando-se do fraco equilíbrio entre estes sais e amônia livre⁶. Hidrogenação de transferência é uma importante estratégia para reações de redução de olefinas, carbonila e grupos nitro que contorna o uso do gás de hidrogênio inflamável com compostos como formiato de amônio ou hidrazina como portadores de H₂⁷. Um outro gás de interesse nesta área é o monóxido de carbono⁸ – CO pode ser gerado em situ pela libertação de metal carbonilo complexos^9,10, ou como alternativa que pode ser gerado pelo decarbonylation de fontes como formatos e formamides^11,12,13 ou clorofórmio^14,15.

Um gás que não tem tido um desenvolvimento significativo a este respeito é o dióxido de carbono,¹⁶. Uma razão para isso é que muitas transformações que envolvem CO₂ também requerem altas temperaturas e pressões e assim, automaticamente são relegadas para reatores especializados^17,18. Recentes esforços para desenvolver catalisadores mais reativos, no entanto, ter facilitado executando muitas destas reações sob pressão atmosférica de CO₂^19,20,21,22. Recentemente, descobri que uma reação em que o dióxido de carbono poderia ser usado para mediar a γ-C (sp³) – H arylation de aminas alifáticas²³. Esta estratégia era esperada para combinar os benefícios de uma abordagem de grupo diretor estático incluindo Amida^24,25,26,,^27,28, sulfonamida ^{29 , 30 , 31 , 32}, thiocarbonyl^33,34ou hidrazona³⁵-baseado dirigindo grupos (robusticidade químico), com a facilidade de um grupo diretor transitório (diminuição da etapa economia)^{36, 37,38,39}.

Embora a reação poderia ocorrer sob pressão atmosférica de CO₂, a necessidade de uma armadilha de Schlenk para reações de tela provou ser proibitivamente lento. Além disso, aumentando a pressão ligeiramente levada a melhorou o rendimento da reação, mas pode não ser facilmente conseguido usando uma linha de Schlenk. Procuramos, portanto, uma estratégia alternativa, e posteriormente identificado esse gelo seco pode ser facilmente usado como uma fonte sólida de CO₂ , que pode ser adicionado a uma variedade dos vasos de reação para introduzir a quantidade necessária de dióxido de carbono para atingir moderada pressões (Figura 1). Embora subutilizados em síntese, uma estratégia semelhante é bastante comum, como um método para gerar o líquido de CO₂ para cromatografia e extração aplicações^{40,41,42,43, 44}. Utilizar esta estratégia permitiu que o nosso grupo para rapidamente tela um grande número de reações em paralelo, enquanto a capacidade de acesso moderado CO₂ pressões de entre 2-20 atmosferas foram fundamental para melhorar o rendimento das reações. Sob estas condições, tanto primárias (1°) e aminas secundárias (2°) podem ser arylated com elétrons ricos e haletos de arila pobre do elétron.

Atenção: 1) os seguintes protocolos têm sido considerados seguros através de ensaios repetidos. No entanto, o cuidado deve ser exercitado quando selar frascos, em toda a reação, e especialmente ao abrir as reações, como homogeneidade na reação de frascos podem levar a falha do equipamento. Os frascos devem ser inspecionados para usar antes da defeitos físicos. Os frascos devem ser colocados atrás de alguma forma de viseira ou faixa capô imediatamente após selagem para evitar incidentes deve os frascos falhar. 2) apesar de haver pouca chance para asfixia devido as pequenas quantidades de CO₂ usado, reações devem ser armação bem como aberta em um local bem ventilado ou em uma coifa. 3) o gelo seco é um cryogen e podem causar dano tecidual grave. Deve, portanto, ser cuidado enquanto manipulação para evitar queimaduras, como limitar o contato direto ou usar luvas criogênicas. 4) gelo seco irá condensar o vapor de água, significando que, antes da utilização, o gelo seco deve ser mecanicamente esfoliado, para garantir que a massa é de CO_{2 (s)} apenas. Isto pode ser conseguido simplesmente esfregando o gelo seco entre os dedos, ou com mais segurança, esfregando-o entre os dedos com uma camada protectora como uma luva ou uma toalha.

1. a reação em um frasco de 7,5 mL (ar não excluído)

1. Adicione uma barra de agitação para um frasco seco 7,5 mL.
2. Adicione o acetato de paládio (6,7 mg, 0.03 mmol) para o frasco.
3. Adicione contra-íons prata (99,9 mg, 0.45 mmol) para o frasco.
4. Adicione iodeto de fenil (92,3 mg, 0.45 mmol) para o frasco.
5. Adicionar tert-amina amílico (26,3 mg, 0.30 mmol) para o frasco.
6. Adicione o ácido acético (1,0 mL) no frasco.
   Nota: A relação do volume de solução para o frasco tamanho é importante, como a sublimação imediata de CO₂ , após adição de gelo seco pode deslocar mecanicamente solvente se demais é usado em relação ao tamanho da embarcação da reação.
7. Adicione água desionizada (21,7 μL, 12.1 mmol) para o frasco.
8. Gelo seco (26,3 mg, 0,60 mmol) de pesar, e imediatamente adicionar gelo seco para o frasco, garantindo a vedação também imediatamente o frasco com uma tampa de PTFE-alinhado.
   Nota: Toda a operação deve ser realizada em aproximadamente 5 segundos para evitar a fuga da pequena quantidade de CO₂ adicionado e sublimação (isto é retardado pela formação de congelados ácido acético em torno do gelo seco). A quantidade de CO₂ adicionado será um valor aproximado, e em nossas mãos um desvio de alguns mg é admissível.
9. Agite o frasco de reação selado durante 15 minutos à temperatura ambiente.
10. A embarcação da reação de transferência para um prato pré-aquecido a 110 ° C e mexa por 14 horas antes de permitir que arrefecer.
11. Em cima de refrigerar, abra cuidadosamente o frasco para exalar CO₂.
12. Remova todos os compostos voláteis no vácuo.
    Nota: Esta operação pode ser executada no frasco, ou a solução pode ser transferida para um balão de fundo redondo maior.
13. Adicionar 1,2 M HCl_(aq) (6 mL) a mistura de reacção e mexa aberta ao ar durante 15 minutos.
14. Transferir a fração aquosa para um funil de separação, lavar com adicional 1.2 M HCl (4 mL) e o extrato com uma mistura 1:1. o éter dietílico/hexanos (3 x 8 mL).
    Nota: Esta lavagem orgânica contém o iodeto de fenil em excesso e outros subprodutos neutros e pode ser eliminada.
15. Neutralizar e fazer a solução aquosa básica por adição de saturada NH₄OH_(aq) (10ml é um bom ponto de partida).
16. Extraia a fase aquosa com diclorometano (2 x 10 mL).
17. Seque as frações orgânicas combinadas sobre at₂para que₄e, em seguida, filtro em uma amostra de tarada frasco.
18. Evapore o solvente sob vácuo, confere ao produto (2-metil-4-fenil-butanamine), como um óleo amarelo.

2. a reação em um frasco de 7,5 mL (purga condições – ar excluído)

1. Adicione uma barra de agitação para um frasco seco 7,5 mL.
2. Adicione o acetato de paládio (6,7 mg, 0.03 mmol) para o frasco.
3. Adicione contra-íons prata (99,9 mg, 0.45 mmol) para o frasco.
4. Adicione iodeto de fenil (92,3 mg, 0.45 mmol) para o frasco.
5. Adicionar tert-amina amílico (26,3 mg, 0.30 mmol) para o frasco.
6. Adicione o ácido acético (1,0 mL) no frasco.
   Nota: A relação do volume de solução para o frasco tamanho é importante, como a sublimação imediata de CO₂ , após adição de gelo seco pode deslocar mecanicamente solvente se demais é usado em relação ao tamanho da embarcação da reação.
7. Adicione água desionizada (21,7 μL, 12.1 mmol) para o frasco.
8. Tare o frasco em um equilíbrio, adicionar aproximadamente 98 mg de gelo seco e então permitir que o CO₂ sublimar fora até que seja alcançada uma massa final de aproximadamente 26 mg, seguido imediatamente da selagem do frasco com uma tampa de PTFE-alinhado.
   Nota: Se desejável, esta etapa pode ser executada com uma maior massa de gelo seco para excluir ainda mais ar do frasco. Vale ressaltar que esta pode introduzir água e assim pode não ser a estratégia mais eficaz para água reações sensíveis.
9. Agite o frasco de reação selado durante 15 minutos à temperatura ambiente.
10. A embarcação da reação de transferência para um prato pré-aquecido a 110 ° C e mexa por 14 horas antes de permitir que arrefecer.
11. Em cima de refrigerar, abra cuidadosamente o frasco para exalar CO₂.
12. Remova todos os compostos voláteis no vácuo.
    Nota: Esta operação pode ser executada no frasco, ou a solução pode ser transferida para um balão de fundo redondo maior.
13. Adicionar 1,2 M HCl_(aq) (6 mL) a mistura de reacção e mexa aberta ao ar por 15 minutos.
14. Transferir a fração aquosa para um funil de separação, lavar com adicional 1.2 M HCl (4 mL) e o extrato com uma mistura 1:1. o éter dietílico/hexanos (3 x 8 mL).
    Nota: Esta lavagem orgânica contém o iodeto de fenil em excesso e outros subprodutos neutros e pode ser eliminada.
15. Neutralizar e fazer a solução aquosa básica por adição de saturada NH₄OH_(aq) (10ml é um bom ponto de partida).
16. Extraia a fase aquosa com diclorometano (2 x 10 mL).
17. Seque as frações orgânicas combinadas sobre at₂para que₄e, em seguida, filtro em uma amostra de tarada frasco.
18. Evapore o solvente sob vácuo, confere ao produto (2-metil-4-fenil-butanamine), como um óleo amarelo.

3. a reação em um frasco de 40 mL (ar não excluído)

1. Adicione uma barra de agitação para um frasco seco 40 mL.
2. Adicione o acetato de paládio (33,5 mg, 0,15 mmol) para o frasco.
3. Adicione contra-íons prata (499,5 mg, 2.25 mmol) para o frasco.
4. Adicione iodeto de fenil (mg 461,5, 2.25 mmol) para o frasco.
5. Adicione amina terc-Amil (131,5 mg, 1,5 mmol) para o frasco.
6. Adicione o ácido acético (5,0 mL) no frasco.
   Nota: A relação do volume de solução para o frasco tamanho é importante, como a sublimação imediata de CO₂ , após adição de gelo seco pode deslocar mecanicamente solvente se demais é usado em relação ao tamanho da embarcação da reação.
7. Adicione água desionizada (108.5 μL, 6.02 mmol) para o frasco.
8. Gelo seco (131,5 mg, 3.0 mmol) de pesar e imediatamente adicionar gelo seco para o frasco, garantindo para selar também imediatamente o frasco com uma tampa de PTFE-alinhado.
   Nota: Toda a operação deve ser realizada em aproximadamente 5 segundos para evitar a fuga da pequena quantidade de CO₂ adicionado e sublimação (isto é retardado pela formação de congelados ácido acético em torno do gelo seco). A quantidade de CO₂ adicionado será um valor aproximado, e em nossas mãos um desvio de alguns mg é admissível.
9. Agite o frasco de reação selado durante 15 minutos à temperatura ambiente.
10. A embarcação da reação de transferência para um prato pré-aquecido a 110 ° C e mexa por 14 horas antes de permitir que arrefecer.
11. Em cima de refrigerar, abra cuidadosamente o frasco para exalar CO₂.
12. Remova todos os compostos voláteis no vácuo.
    Nota: Esta operação pode ser executada no frasco, ou a solução pode ser transferida para um balão de fundo redondo maior.
13. Adicionar 1,2 M HCl_(aq) (30 mL) para a mistura de reação e mexa aberta ao ar durante 15 minutos.
14. Transferir a fração aquosa para um funil de separação, lavar com adicional 1.2 M HCl (20 mL) e o extrato com uma mistura 1:1. o éter dietílico/hexanos (3 x 8 mL).
    Nota: Esta lavagem orgânica contém o iodeto de fenil em excesso e outros subprodutos neutros e pode ser eliminada.
15. Neutralizar e fazer a solução aquosa básica por adição de saturada NH₄OH_(aq) (10ml é um bom ponto de partida).
16. Extraia a fase aquosa com diclorometano (2 x 20 mL).
17. Seque as frações orgânicas combinadas sobre at₂para que₄e, em seguida, filtro em uma amostra de tarada frasco.
18. Evapore o solvente sob vácuo, confere ao produto (2-metil-4-fenil-butanamine), como um óleo amarelo.

4. a reação em um tubo de pressão (ar não excluído) de 35 mL

1. Adicione uma barra de agitação para um tubo de pressão seca 35 mL.
2. Adicione o acetato de paládio (6,7 mg, 0.03 mmol) para o tubo de pressão.
3. Adicione contra-íons prata (132,5 mg, 0,6 mmol) para o tubo de pressão.
4. Adicione iodeto de fenil (183,6 mg, 0.9 mmol) para o tubo de pressão.
5. Adicionar 2-metil -N-(3-methylbenzyl) butan-2-amina (57,4 mg, 0,3 mmol), para o tubo de pressão.
6. Adicionar o ácido acético (1,0 mL) no frasco, seguido por 1,1,1,3,3,3,-hexafluoroisopropanol (1,0 mL).
   Nota: A relação do volume de solução para o frasco tamanho é importante, como a sublimação imediata de CO₂ , após adição de gelo seco pode deslocar mecanicamente solvente se demais é usado em relação ao tamanho da embarcação da reação.
7. Adicione água desionizada (21,7 μL, 1,2 mmol) para o tubo de pressão.
8. Gelo seco (1,32 g, 30 mmol) de pesar, e imediatamente adicionar gelo seco para o tubo de pressão, garantindo a vedação também imediatamente o tubo de pressão com a tampa de rosca de Teflon apropriado.
   Nota: Toda a operação deve ser realizada em aproximadamente 5 segundos para evitar a fuga da pequena quantidade de CO₂ adicionado e sublimação (isto é retardado pela formação de congelados ácido acético em torno do gelo seco). A quantidade de CO₂ adicionado será um valor aproximado, e em nossas mãos um desvio de alguns mg é admissível.
9. Mexa o recipiente de reação selado por 15 minutos à temperatura ambiente.
10. Transferir o recipiente de reação para um prato pré-aquecido a 90 ° C e agitar durante 24 horas antes de permitir que arrefecer.
11. Em cima de refrigerar, coloque uma toalha ou uma luva acolchoada sobre a tampa e abra cuidadosamente o tubo de pressão para deixar sair o CO₂.
12. Remova todos os compostos voláteis no vácuo.
    Nota: Esta operação pode ser executada no tubo de pressão com um adaptador adequado, ou a solução pode ser transferida para um balão de fundo redondo maior.
13. Adicionar 1,2 M HCl_(aq) (12ml) a mistura de reacção e mexa aberta ao ar durante 15 minutos.
14. Transferir a fração aquosa para um funil de separação, lavar com adicional 1.2 M HCl (8 mL) e o extrato com uma mistura 1:1. o éter dietílico/hexanos (3 x 8 mL).
    Nota: Esta lavagem orgânica contém o iodeto de fenil em excesso e outros subprodutos neutros e pode ser eliminada.
15. Neutralizar e fazer a solução aquosa básica por adição de saturada NH₄OH_(aq) (10ml é um bom ponto de partida).
16. Extraia a fase aquosa com diclorometano (2 x 10 mL).
17. Seque as frações orgânicas combinadas sobre at₂para que₄e, em seguida, filtro em uma amostra de tarada frasco.
18. Evaporar o solvente sob vácuo, confere ao produto (2-Methyl-N-(3-methylbenzyl)-4-phenylbutan-2-amine) como um óleo amarelo.

Na sequência destes protocolos, é possível carregar um frasco de reação com uma quantidade adequada de dióxido de carbono para atingir as reações químicas que requerem CO₂ atmosferas. A pressão conseguida na etapa 1 é calculada para ser aproximadamente 3 atmosferas (veja a discussão para determinação desse valor), embora devido à solvatação parcial, a pressão observada é na proximidade de 2 atmosferas à temperatura ambiente e deve ser aproximadamente 2,6 atmosferas sob as condições de reação. Portanto, sob as condições na etapa 1, 2-metil-4-fenil-butanamine pode ser obtido com 69% de rendimento (Figura 2). Purgando primeiro balão de ar através de deslocamento por sublimação CO₂ (etapa 2), o rendimento pode ser ligeiramente aumentado para 72%. Para distinguir entre esses resultados no ~2.6 atmosferas de pressão, realizando a reação abaixo dos 1 atmosfera de CO₂ , usando uma instalação padrão de Schlenk fornece o produto desejado com apenas 49% de rendimento isolado. Se nenhum CO₂ é usado, ou o frasco não está devidamente lacrado e, assim, um ambiente estável de₂ CO não é mantido, então < 5% de rendimento do produto desejado é detectado por ¹H NMR (usando 1,1,2,2-tetrachloroethane como padrão de referência). Enquanto isso, intensificação da reação por um fator de 5 enquanto simultaneamente usar um frasco de reação maior (etapa 3) ainda pode dar o produto, embora em um rendimento ligeiramente diminuído de 42%. As reações também podem ser realizadas em tubos de reação de pressão (Figura 1), neste caso, permitindo que a síntese de 2-metil -N-(3-methylbenzyl)-4-phenylbutan-2-amine com 40% de rendimento (Figura 3).

Figura 1. Reação dos navios utilizados neste estudo. Da esquerda para a direita: 2 dram frasco, Dram 10 frasco, tubo de pressão de 35 mL). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. ¹ H NMR de 2-metil-4-fenil-butanamine. 400 MHz, CDCl₃, 298 K. , por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3. ¹ H NMR de 2-metil -N-(3-methylbenzyl)-4-phenylbutan-2-amine. 400 MHz, CDCl₃, 298 K. , por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Tabela 1. Estabilidade relativa de 7,5 mL frascos com base na carga de CO₂ e temperatura. Os frascos foram carregados com a quantidade necessária de gelo seco, seguido imediatamente de vedação com um tampão de PTFE-alinhado. Os frascos foram colocados imediatamente em torta-blocos atrás de um escudo de explosão em um fumehood, seguido de aquecimento a 60 ° C, seguido de levantar 10 ° C a cada hora para um pico de 160 ° C. Os frascos foram então refrigerados e abertos cuidadosamente para confirmar que sem perda de pressão de CO₂ tinha ocorrido.

Tabela 2. Estabilidade relativa de 40 mL frascos com base na carga de CO₂ e temperatura. Os frascos foram carregados com a quantidade necessária de gelo seco, seguido imediatamente de vedação com um tampão de PTFE-alinhado. Os frascos foram colocados imediatamente em torta-blocos atrás de um escudo de explosão em um fumehood, seguido de aquecimento a 60 ° C, seguido de levantar 10 ° C a cada hora para um pico de 160 ° C. Os frascos foram então refrigerados e abertos cuidadosamente para confirmar que sem perda de pressão de CO₂ tinha ocorrido.

Usando o van der Waals, equação de estado, a pressão aproximada destes sistemas pode ser calculado⁴⁵

EQ. 1:

Nas condições no protocolo 1, podemos assumir 26,3 mg de CO₂ dá n = 5.98 x 10^-4 mols

Como uma estimativa aproximada, isto sugere que, no protocolo n º 1, as reações foram realizadas sob aproximadamente 2,8 atmosferas de CO₂. Supondo que o deslocamento insignificante da atmosfera nativa no vaso (como mencionado acima, uma pátina de congelados ácido acético retardará a inicial sublimação do gelo seco, facilitando a melhor precisão na medição de adicionado gelo seco), no entanto, a pressão total seria então de esperar para ser modelado melhor pela lei de Dalton:

EQ. 2:

Este modelo não leva em conta que alguns dos gases serão dissolvida no solvente. Nesse caso, foi necessário anexar um manómetro de pressão para avaliar adequadamente a pressão. Anexar um septo no frasco e inserindo um calibre de pressão, foi possível medir a pressão à temperatura ambiente. As observadas as pressões múltiplas reações eram apenas 15 ± 3 psi acima da pressão atmosférica (atmosferas ≈ 1 ± 0,2), ou total à volta de 2 atmosferas. Embora a constante de Henry de CO₂ em puro ácido acético não era facilmente disponível para comparação, sabe-se que a adição de ácido acético a água melhora a solubilidade do dióxido de carbono,⁴⁶. A pressão estimada em temperatura ambiente poderia ser calculada usando a abordagem anterior:

A pressão esperada, portanto, seria um atmosferas 3.3 ligeiramente inferior à temperatura ambiente na ausência de gás se dissolver no solvente. A diferença entre as pressões observadas e calculadas implica que o CO₂ tem relativamente alta solubilidade no solvente orgânico. Assumindo a diferença insignificante no montante de dissolvido CO₂ sobre a faixa de temperatura, um aumento na temperatura de 298 K para a temperatura de reação de 383 K iria aumentar a pressão dentro do frasco 2 dram ~2.6 atmosferas.

Para avaliar adequadamente as condições de funcionamento práticas, dram 2 frascos foram set-up com diferentes quantidades de CO₂, seguido de triagem estas em temperaturas diferentes. Para garantir a segurança do operador, os frascos foram apenas aquecida após ser colocado atrás de uma viseira para conter quaisquer falhas do frasco. Se os frascos explodiram, as condições foram consideradas demasiado duras para os frascos. Através destas experiências, foi determinado que o CO₂ carga de até 200 mg foi tolerada a 110 ° C para os tubos de ensaio 2 dram (7,5 mL) através de ensaios de consistentes. Isso corresponde a aproximadamente 20,7 atmosferas de pressão, com base na abordagem anterior, não obstante a quantidade de gás dissolvido, que pode diminuir a pressão total em algumas atmosferas. Além de 200 mg de carregamento, no entanto, os frascos de reação geralmente explodiria antes de atingir a temperatura-alvo de 110 ° C. Cuidado deve ser exercitado quando modificar as condições, no entanto: em um cenário, uma reação relacionada foi tentada a 160 ° C, com apenas 150 mg de CO₂, mas o frasco falhou antes ele tinha alcançado a temperatura-alvo. O maior perigo para modificar a reação condições seria de aumentar a carga de CO₂, pois isso pode causar os frascos a falhar antes de engenharia controles de segurança, tais como escudos, pode ser implementado.

Uma limitação potencial desta estratégia é a falta de dados sobre a estabilidade dos frascos sob diferentes condições. Portanto, era necessário para a tela os frascos para sua capacidade de resistir a pressões diferentes sob uma variedade de diferentes temperaturas. Isto foi iniciado com os frascos de 7,5 mL (tabela 1). Cada frasco foi carregado com uma quantidade pré-determinada de gelo seco, seguido por vedação imediata com uma tampa de rosca PTFE-alinhado. Estes frascos foram observados para ser tolerante com estas condições, e nenhuma falha em temperatura ambiente. Em seguida, a temperatura foi gerada para todos os frascos, e não há explosões ocorreram durante o experimento. Em cima de refrigerar, cada frasco foi aberto para confirmar que eles tinham mantido pressurização com CO₂. Isto sugere que os frascos podem tolerar mais de 26,5 atmosferas de pressão, que está em contraste com as condições de reação na quais ~20.7 atmosferas de pressão foi o limite consistente. Portanto, é incentivado que identidade solvente e volume ser cuidadosamente considerada no desvio do método divulgado.

Uma tela semelhante para tolerância máxima foi realizada usando frascos de reação de 40 mL (tabela 2). Neste caso, um limite superior para o carregamento de₂ CO de frascos vazios estava determinado a ser 500 mg. acima dos frascos falharam rapidamente à temperatura ambiente. Surpreendentemente, a pressão calculada das amostras que começaram a falhar na temperatura de quarto era aproximadamente 7 atmosferas e acima. Isto está em contraste com o frasco que contém 500 mg de CO₂, que era estável a 160 ° C, o que corresponde a uma pressão calculada de pouco menos de 10,5 atmosferas. Estes resultados foram reprodutíveis em frascos diferentes, mas não há nenhuma explicação clara para esse fenômeno neste momento. Nas condições descritas no protocolo 3, eram toleradas somente aproximadamente 300 mg cargas de CO₂ . No entanto, este é realmente em sintonia com as experiências anteriores, como nas condições de pressão, não corrigida para potencial absorção de dióxido de carbono pelo solvente, seria aproximadamente 10 atmosferas. A diminuição da estabilidade dos frascos de maior pressão é esperada e sugere que estes procedimentos são melhor realizados em vasos com diâmetros menores e mais grossas paredes⁴⁷.

Em resumo, este protocolo para o uso de gelo seco como uma fonte de₂ CO sólida em produtos vidreiros prontamente disponível deverá abrir novos rumos no campo da química sintética. Através da geração de baixa a moderada pressões dentro de frascos selados ou tubos de pressão, processos de fixação de dióxido de carbono tais como carboxilação^48,,^49,50, bem como CO₂ redução^{51, 52 , 53}, pode ser alcançado sem o uso de equipamentos especializados caro. Esta estratégia recém-adotado facilitará os avanços na área da valorização de CO₂ por incorporação do útil matérias-primas químicas, tais como carbonatos cíclicos, carbonatos de poli e carbamatos⁵⁴. Além disso, a estratégia de introdução de CO₂ como um sólido também pode ser benéfica onde as misturas de gases são desejadas, tais como CO₂ e CO, ou CO₂ e H₂, como isso facilita a adição de dois reagentes em um não gasosas formulário. Embora o uso de gelo seco para introduzir líquidos CO₂ tem sido usado para extrações e cromatografia^40,41,42,,^43,44, este protocolo para introdução de CO₂ por um sólido pode também ser útil para in situ geração de CO₂ para uso como uma reação solvente^55,56,57, trabalho futuro, explorando outros usos para este abordagem, especialmente a combinação de CO₂ com outros precursores-gás, estão em andamento no nosso grupo.

O uso de CO₂ como um grupo diretor para a ativação do C-H de substratos básicos de Lewis é atualmente o foco de patente provisória dos Estados Unidos #62/608, 074.

Os autores desejam reconhecer o financiamento de start-up da Universidade de Toledo, bem como os fundos da Herman Frasch Foundation do American Chemical Society em suporte parcial deste trabalho. Sr. Thomas Kina é reconhecida por sua ajuda com o desenvolvimento de um calibre de pressão adequado para medir as pressões de reação. Mr. Steve Modar é agradeceu por discussões úteis.