פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להסיר aldehydes, קטונים תגובתי תערובות לפי פרוטוקול מיצוי נוזל-נוזל ישירות עם ביסולפיט רווי ב הממס miscible. פרוטוקול משולב זה הוא מהיר ולא נתיישב לביצוע. יכול להיות מחדש על ידי basification של השכבה המימית בודדו את אלדהיד או קטון.

Abstract

הטיהור של תרכובות אורגניות הוא מרכיב חיוני של פעולות שגרתיות סינתטי. היכולת להסיר מזהמים לתוך שכבת מימית על-ידי יצירת מבנה טעונה מספקת הזדמנות להשתמש החילוץ כמו טכניקה פשוטה טיהור. על-ידי שילוב השימוש הממס האורגני miscible ביסולפיט רוויה, aldehydes, קטונים תגובתי יכול להיהפך בהצלחה לתוך טעונה ביסולפאט adducts שיכול. ואז ניתן להפריד בין רכיבים אורגניים אחרים של תערובת מאת מבוא של שכבת אורגניים immiscible. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול פשוט עבור הסרת aldehydes, לרבות הפריע sterically neopentyl aldehydes, כמה קטונים, מתערובות כימיות. קטונים ניתן להפריד בין אם הם נמצאים sterically באין מפריע מחזורית או מתיל קטונים. Aldehydes אליפטיות, קטונים, dimethylformamide משמש הממס miscible כדי לשפר את שיעורי להסרת. יכול להיות הפוך את תגובת סיפוח ביסולפאט על ידי basification של השכבה המימית, המאפשר הבידוד מחדש של הרכיב קרבוניל ריאקטיבי תערובת.

Introduction

ההפרדה של רכיבים של תערובות אחד מהשני חיוני הכנת חומרים טהורים. השיטה המתוארת במסמך זה מאפשר ההפרדה נתיישב של aldehydes ו sterically באין מפריע מחזורית, מתיל קטונים בין מולקולות אורגניות נוספות¹. השיטה מסתמכת על תגובתיות של ביסולפאט עם קבוצת קרבוניל כדי ליצור טעונה adduct כי ניתן להפריד על שכבה מימית, ואילו רכיבים אחרים להפריד לתוך שכבת אורגניים immiscible. המפתח להשגת תגובתיות בין ביסולפאט לבין קרבוניל של הוא השימוש בתור ממיס miscible, אשר מאפשר את התגובה תתרחש לפני ההפרדה לשלבים נפרדים. ללא התוספת של ההפרדה מינימלי הממס miscible מתקבל, ככל הנראה בשל עניים מגע בין את ביסולפאט הידרופיליות ואורגניים הידרופובי.

היתרון של שיטת ההפרדה לטיהור הוא הקלות של הפרוטוקול. מיצוי נוזל-נוזל היא פעולה פשוטה לביצוע, יכול להתבצע בקנה מידה גדול. טכניקות טיהור חלופיים, כגון עמודה כרומטוגרפיה, הם הרבה יותר יקרים, גוזלת זמן, ומאתגר לבצע בקנה מידה גדול והם ידרשו בידול מספיקות של רכיבי במונחים של קוטביות. טיהור באמצעות recrystallization או זיקוק דורש הבחנה מספקת בין מסיסות או נקודות רתיחה של מרכיבי התערובת, בהתאמה. מאחר ביסולפאט החילוץ מסתמך על ההבדל תגובתיות של קבוצת קרבוניל של aldehydes, קטונים, תרכובות מסיסות דומה, נקודות רתיחה או בין קצוות ניתן ביעילות להפריד. שיטות הפרדה כימית אחרות קיימות עבור סלקטיבית ההפרדה של aldehydes, קטונים של תערובות, לדוגמה, היווצרות סלקטיבי של oximes², acetals מחזורית³או mercaptal⁴ היווצרות. שיטות אלה דורשים צעד נוסף להפריד המין יצרו התערובת, כי המוצר אינה מסיסים במים, ולכן לא יכול להיות מופרדת באמצעות פרוטוקול החילוץ פשוטות. אלדהיד חמצון ליצירת חומצות קרבוקסילית נשלף הוא אחר דיווח על טכניקת⁵, אבל הצעד חמצון הנדרש הוא פחות chemoselective מאשר התנאים ביסולפאט מתון המתוארים בזאת, ומחייב השימוש בגז חמצן, זרז קובלט.

שיטה זו ישימה על ההפרדה של aldehydes (איור 1), באין מפריע sterically מחזורית, מתיל קטונים (איור 2) ממולקולות שאינן מכילות אלה קבוצות פונקציונליות. קטונים ראקטיבית במיוחד, כגון α-קטו אסטרים יוסרו גם באמצעות תהליך זה. Alkanes, alkenes, האוויר דינס, alkynes, אסטרים, amides, חומצות קרבוקסילית, אלקיל הלידים, כהלים, פנולים, nitriles, בנזיל כלורידים, epoxides, anilines, acetals, מעט הפריע, α, β-רוויה, או קטונים aryl הם כל אינרטיים בתנאים ניתן להפריד את אלדהיד או קטון תגובתי רכיב של התערובת (2 דמויות , איור 3). אתיל קטונים או שהוחלפו α קטונים מחזורית, לדוגמה, הם הפריע מספיק, ולכן הם ספרבילית aldehydes, קטונים יותר תגובתי. בעת שימוש alkenes, הקסאן מומלצת הממס immiscible כדי למנוע ריקבון לא רצויות עקב גופרית נוכח הפתרון ביסולפאט. התאימות קבוצה פונקציונלית של פרוטוקול החילוץ ביסולפאט הוא רחב ביותר, ולכן הוא החלים על טווח רחב מאוד של הפרדות הצבע, אם הזיהום קרבוניל להיפרד מן התערובת או אלדהיד או בוויטנברג באין מפריע מתיל או קטון מחזורית. קטונים תגובתי פחות מגיב עם ביסולפאט בתנאים אלה, לכן לא יוסרו.

Protocol

1. אנחנו הולכים-. מותקפת לצורך הקמת מכשול ההפרדה של Aldehydes ארומטי תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Anisaldehyde.

1. להמיס μL 175 של anisaldehyde וμl 250 של בנזיל butyrate ב 5 מ של מתנול ולהעביר את הפתרון משפך.
   התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
2. להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
4. הפרד בין השכבות. יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

2. הפרדת Aldehydes אליפטיות קטונים תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Benzylacetone.

1. להמיס 213 μL של benzylacetone וμl 250 של בנזיל butyrate ב- 10 מ"ל של dimethylformamide ולהעביר את הפתרון משפך.
   התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
2. להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
4. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך, להוסיף 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות. סוחטים את השכבה המימית, משאיר את השכבה אורגני משפך מפריד. להוסיף את השכבה אורגני בחזרה המשפך.
5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב שלוש פעמים עם מים יונים (10 מ"ל עבור כל כביסה). יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

3. הפרדה בין Aldehydes של תערובת המכילה של אלקן. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Citronellal.

1. להמיס 255 μL של citronellal וμl 250 של בנזיל butyrate ב- 10 מ"ל של dimethylformamide ולהעביר את הפתרון משפך.
   התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
2. להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
3. להוסיף 25 מ של מים יונים ו- 25 מ של hexanes ומנערים נמרצות.
4. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך, להוסיף 25 מ ל hexanes ומנערים נמרצות. סוחטים את השכבה המימית, משאיר את השכבה אורגני משפך מפריד. להוסיף את השכבה אורגני בחזרה המשפך.
5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב שלוש פעמים עם מים יונים (10 מ"ל עבור כל כביסה). יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

4. בידוד מחדש של Aldehydes תערובת. דוגמה: הפרדה בין Piperonal תערובת 1:1 עם Butyrate בנזיל.

1. להמיס 217 מ ג של piperonal וμl 250 של בנזיל butyrate ב 5 מ של מתנול ולהעביר את הפתרון משפך.
   התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, לפיכך, פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
2. להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
4. הפרד בין השכבות. להחזיר את השכבה המימית בחזרה המשפך.
   1. אופציונלי: לשטוף שכבה מימית פעם אחת עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes כדי להסיר את כמות קטנה של שנותר בנזיל butyrate.
5. להוסיף 25 מיליליטר אתיל אצטט ולאחר מכן להוסיף 50% נתרן הידרוקסידי עד רצועה pH מציין ה-pH הוא 12. לנער נמרצות.
   התראה: גז האבולוציה נצפתה במהלך שלב זה, והוא יכול לגרום להצטברות לחץ. הקפד פורקן של המשפך. שינוי קנה מידה את הליך זה יעשה את האבולוציה גז יותר מבוטא. בזהירות.
6. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך ולהוסיף 25 מיליליטר אתיל אצטט. לנער נמרצות.
7. הפרד בין השכבות. לשלב את השכבה אורגני עם השכבה אורגני מהשלב הקודם. יבש את השכבה אורגני בשילוב עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

תוצאות

נוהל 1 להסרת אלדהיד משמש aldehydes ארומטי. נוהל 2, שבו dimethylformamide משמש הממס miscible, אמור לשמש aldehydes אליפטיות, קטונים. פרוצדורה 2 אמור לשמש גם לתערובות שאינם לגמרי מסיס במתנול. החומר המתקבל כל אחד מהפרוטוקולים ניתוח על טוהר באמצעות ¹H NMR שילוב ניתוח וע...

Discussion

הראשונית ניסיונות להשתמש התגובה ביסולפאט כשיטה כדי להסיר aldehydes באמצעות מיצוי דו-שלבית טיפוסי הובילה רמות נמוכות מאוד של הסרת. שיערנו כי התגובה לא הייתה מספיק מהר כדי להתרחש במהלך הזמן מוגבל מאוד שהיו שתי שכבות במגע. כדי לשפר את הקשר בין שני המגיבים, פיתחנו פרוטוקול החילוץ בשני שלבים שבו מר...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
sodium bisulfite	Fisher	AC419440010	1 kg
benzyl butyrate	Fisher	AAB2424130	250 g
anisaldehyde	Fisher	AC104801000	100 mL
magnesium sulfate	Fisher	M65-500	500 g
ethyl acetate	Fisher	E195-4	4 L
hexanes	Fisher	H292-4	4 L
methanol	Fisher	A456-1	1 L
dimethylformamide	Fisher	D119-1	1 L
citronellal	Fisher	AAL15753AE	100 mL
benzylacetone	Fisher	AC105832500	250 mL
deionized water	Fisher	BP28194	4 L
piperonal	Sigma-Aldrich	P49104-25G	25 G
sodium hydroxide	Fisher	S318-1	1 kg
separatory funnel with cap	Fisher	10-437-5B	125 mL
ring stand	Fisher	03-422-215	3 aluminum rods
ring clamp	Fisher	12-000-104	5 cm
cork ring	Fisher	07-835AA	8 cm outer dimension
round bottom flask	Fisher	31-501-107	100 mL
rotary evaporator with accessories	Fisher	05-000-461	cold trap bondenser
bump trap 14/20 joint	Fisher	CG132201	14/20 joint
funnel	Fisher	05-555-6	organic solvent compatible
cotton	Fisher	22-456-881	non-sterile
glass pipets	Fisher	13-678-20A	borosilicate 5.75"
two 250 microliter syringes	Fisher	14-813-69
4 erlenmeyer flasks	Fisher	10-040D	125 mL
fume hood	Fisher	13-118-370
nitrile gloves	Fisher	19-149-863B	medium
safety goggles	Fisher	17-377-403
spatula	Fisher	14-357Q
balance	Fisher	01-912-403	120 g capacity