Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate,הידועה גם בשם trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate בסינית, היא תרכובת בעלת תכונות פיזיקליות ספציפיות. זהו נוזל שקוף חסר צבע עד חום בהיר עם ריח מעצבן קל. הצפיפות היא 1.228g/mL, CAS 27607-77-8, והמשקל המולקולרי הוא 222.26. המבנה המולקולרי שלו מכיל שלוש קבוצות מתיל (CH3) וקבוצת טריפלואורומתיל (CF3) אחת, וכן אטום סיליקון אחד וקבוצת חומצה סולפונית אחת. ניתן להמיס אותו בממיסים אורגניים כגון פחמימנים ארומטיים, פחמימנים הלוגנים וטטרה-הידרופורן, אך לא במים. הקוטביות החזקה של תרכובת זו מעניקה לה מסיסות טובה בממיסים אורגניים. בעל חומציות לואיס משמעותית והיגרוסקופיות חזקה. בסינתזה של מוצרים טבעיים, הוא משמש בדרך כלל לבניית מבנים מולקולריים אורגניים מורכבים. לדוגמה, ניתן להשתמש בו כדי לסנתז אנלוגים או תוצרי ביניים של מוצרים טבעיים מסוימים לצורך מחקר נוסף על הפעילות הביולוגית שלהם או ההשפעות הפרמקולוגיות שלהם. יישום זה עוזר לחקור את מסלולי הסינתזה ויחסי המבנה-פעילות של מוצרים טבעיים.
(קישור למוצר: https://www.bloomtechz.com/chemical-reagent/laboratory-reagent/trimethylsilyl-trifluoromethanesulfonate-cas.html
מערבבים חומצה טריפלואורומתאן-סולפונית עם טרימתילכלורוסילאן בסביבת חנקן, ולאחר מכן מערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורת החדר עד להשלמת התגובה. שלב זה כרוך בתגובת האסטריפיקציה של שתי תרכובות עיקריות ליצירת מוצר היעד, אסטר של חומצה טריפלואורו-מתאן-סולפוני.
המשוואות הכימיות המעורבות בתהליך הבא הן כדלקמן:
תגובת אסטריפיקציה של חומצה טריפלואורומתאן-סולפונית עם טרימתילכלורוסילאן:
(CH3)3SiCl + CF3כך3H → (CH3)3SiOSO2CF3 + HCl
Trimethylchlorosilane מגיב עם מים לייצור trimethylsilanol:
(CH3)3SiCl + H2O → (CH3)3SiOH + HCl
שלב 1: ראשית, ערבבו חומצה טריפלואורומתאן-סולפונית וטרימתילכלורוסילאן ביחס מולארי מסוים, בדרך כלל תוך שמירה על יחס מולרי של 1:1 או קרוב ל-1:1. זאת כדי להבטיח ששתי התרכובות יכולות לבוא במגע מלא ולעבור תגובה.
לפני ערבוב שתי התרכובות, יש לוודא שמערכת התגובה נמצאת בסביבת חנקן. זאת על מנת לסלק זיהומים כמו חמצן ואדי מים באוויר, שכן זיהומים אלו עלולים להפריע לתהליך התגובה ולהוביל לירידה בטוהר המוצר. על ידי שימוש בעקירת חנקן, ניתן לסלק אוויר ביעילות, וליצור סביבת תגובה יבשה ואנאירובית.
שלב 2: ערבוב התערובת בטמפרטורת החדר הוא שלב מרכזי בתגובה. על ידי ערבוב, ניתן לערבב את שתי התרכובות באופן מלא וליצור מגע, להגדיל את קצב התגובה ואת כמות המוצר שנוצר. משך זמן הערבול תלוי במורכבות התגובה וביציבות המוצר, בדרך כלל נדרשות מספר שעות או יותר עד להשלמת התגובה לחלוטין.
שלב 3: לאחר השלמת התגובה, מערכת התגובה הגולמית המתקבלת עשויה להכיל חומרי גלם שאינם מגיבים, תוצרי לוואי ומוצר היעד trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate. על מנת להשיג מוצרי יעד בעלי טוהר גבוה, נדרש טיהור זיקוק. על ידי זיקוק, ניתן להפריד רכיבים בעלי נקודות רתיחה שונות כדי לקבל מוצרי יעד בעלי טוהר גבוה.
ציוד ותנאים מתאימים לזיקוק נדרשים במהלך תהליך הזיקוק. בדרך כלל יש צורך לשלוט בטמפרטורה ובלחץ כדי להפריד ביעילות רכיבים שונים. לאחר זיקוק וטיהור, ניתן להשיג trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate בטוהר גבוה.
שיטת סינתזה זו היא בעלת יעילות ומעשיות גבוהה, והיא מתאימה למחקר מעבדתי וייצור תעשייתי. יש לציין כי יש לנקוט באמצעי הגנה מתאימים בעת ההפעלה והטיפול במתחם על מנת להבטיח עבודת ניסוי בטוחה ואמינה. בינתיים, יש להשליך בבטחה את הטרימתיל-סיליל טריפלואורו-מתאן-סולפונט שהושלך בהתאם לתקנות הרלוונטיות.
השלבים המפורטים להכנת ריאגנטים לסילניזציה אחרים (כגון ריאגנטים לסילניזציה אתיל או פרופיל) ולאחר מכן האסטריפיקציה עם טריפלואורומתאן סולפונט כדי להשיג את מוצר היעד Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate הם כדלקמן:
שלב 1: הכנת מגיב סיניזציה: בחר את מגיב הסילאן הדרוש (כגון מגיב סילאן אתיל או פרופיל), ערבב את חומרי הגלם בהתאם ליחס המולארי הנדרש, והוסף את הזרז. הגיבו בטמפרטורה ובלחץ המתאימים עד להשלמת התגובה. מטרת שלב זה היא ליצור את ריאגנטים הסילאניזציה הנדרשים.
שלב 2: תגובת אסטריפיקציה: מערבבים את מגיב הסילאן המוכן עם חומצה טריפלואורומתאן-סולפונית ביחס מולרי מסוים. מערבבים את תערובת התגובה בסביבת חנקן ושלוט בטמפרטורה ובלחץ. מטרת שלב זה היא להתחיל את תגובת האסטריפיקציה בין מגיב הסילאניזציה לטריפלואורומתאן-סולפונט בשלב השלישי, כדי ליצור את מוצר היעד Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate.
שלב 4: טיהור מוצר: לאחר השלמת התגובה, מערכת התגובה הגולמית מטוהרת כדי להשיג מוצר יעד בעל טוהר גבוה. שלב זה כולל בדרך כלל מיצוי, זיקוק ופעולות אחרות להפרדת מוצר היעד.
המשוואה הכימית המתאימה היא כדלקמן:
הכנת מגיב סילאן (לקיחת מגיב אתילסיליזציה כדוגמה):
R2SiHX + R'X → R2SiR '+HX
ביניהם, R מייצגת קבוצות מתיל או אתיל פחמימנים, R 'מייצגת קבוצות אתיל פחמימנים, ו-X מייצגת אטומי הלוגן (כגון כלור, ברום וכו').
תגובת אסטריפיקציה:
R2SiR' + CF3כך3H → R2SiOSO2CF3 + HX
ביניהם, R מייצגת קבוצות מתיל או אתיל פחמימנים, R 'מייצגת קבוצות אתיל פחמימנים, ו-X מייצגת אטומי הלוגן (כגון כלור, ברום וכו').
שלבים מפורטים ומשוואות כימיות לסינתזה של Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate
שלב 1: הכנת חומרי גלם
ראשית, ודא שכל חומרי הגלם יבשים וחסרי מים. יש להכין מתיל טריפלואורו-מתאן-סולפונט או אתיל טריפלואורו-מתאן-סולפונט ביחס מולרי של 1: (1.2-4), בעוד ש-trimethylsilanol גם צריך להיות מוכן באותו יחס. במקביל, כדי להבטיח התקדמות חלקה של התגובה, ישמש גם כמות קטנה של זרז.
שלב 2: מערבבים את חומרי הגלם
מערבבים מתיל טריפלואורו-מתאן-סולפונט או אתיל טריפלואורו-מתאן-סולפונט עם טרימתיל-סילאנול ומוסיפים כמות קטנה של זרז. מטרת שלב זה היא לחשוף במלואו את כל חומרי הגלם ולהתכונן לתגובה הבאה.
שלב 3: בקרת מצב התגובה
קבעו את טמפרטורת התגובה בין 20 ל-100 מעלות והתחילו לערבב. טווח טמפרטורות זה נועד להבטיח שהתגובה יכולה להתנהל בצורה חלקה מבלי להשפיע על האיכות והתפוקה של המוצר עקב טמפרטורות גבוהות או נמוכות. בינתיים, ערבוב מתמשך הוא גם כדי להבטיח שניתן לערבב את כל חומרי הגלם באופן שווה וליצור מגע מלא.
שלב 4: יצירת מוצר והפרדה
במהלך תהליך התגובה, מתנול או אתנול שנוצרו לאחרונה יופרדו על ידי זיקוק כדי למנוע הפרעה לתגובות הבאות. במהלך תהליך זה יווצר בהדרגה גם Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate.
שלב 5: טיהור מוצר
לאחר השלמת התגובה, יש לטהר את Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate שנוצר על ידי זיקוק. על ידי שליטה בטמפרטורת הזיקוק ואיסוף שברים הנעים בין 135 ל-145 מעלות, ניתן להשיג Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate בטוהר גבוה.
להלן המשוואות הכימיות למספר שלבים מרכזיים:
תגובת אסטריפיקציה של מתיל טריפלואורומתאן סולפונט עם טרימתיל סילאנול:
CF3כך2OMe + (CH3)3SiOH → CF3כך2OSi (CH3)3 + MeOH
תגובת אסטריפיקציה של אתיל טריפלואורומתאן סולפונט עם טרימתיל סילאנול:
CF3כך2OEt + (CH3)3SiOH → CF3כך2OSi(CH3)3 + EtOH
תפקידם של זרזים:
ההנחה היא שהזרז המשמש כאן הוא חומצה גופרתית. חומצה גופרתית יכולה לספק פרוטונים ולקדם תגובות אסטריפיקציה:
H2כך4 + 2(CH3)3SiOH → 2(CH3)3SiOSO2H + H2O
הפרדת זיקוק:
על ידי שליטה בטמפרטורת הזיקוק, ניתן להפריד Trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate ממרכיבים אחרים:
CF3כך2OSi(CH3) 3→ CF3כך2OSi(CH3)3 + רכיבים נוספים
המשוואה שלעיל היא להמחשה בלבד, והתגובה בפועל עשויה לכלול יותר שלבי ביניים ותגובות לוואי. בפעולה המעשית, יש לבצע התאמות ואופטימיזציות על סמך תנאי ניסוי וטוהר המוצר. בנוסף, יש לנקוט באמצעי הגנה מתאימים בעת הטיפול בכימיקלים אלו כדי להבטיח את הבטיחות והבריאות של צוות המעבדה. בינתיים, יש להשליך בבטחה כימיקלים שנזרקו בהתאם לתקנות הרלוונטיות.