וידוע עשוי תורמים אמריקאי כימי החברה נפט מחקר הקרן לתמיכה חלקית של מחקר זה. אנו מודים על הקרן הלאומית למדע (0619275 צ'ה, צ'ה-0963165) לקבלת מענקים לשיפוץ ומכשור נתמכת מחקר זה.

1. אנחנו הולכים-. מותקפת לצורך הקמת מכשול ההפרדה של Aldehydes ארומטי תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Anisaldehyde.
<ol><li>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.</li>
	<li>להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.</li>
	<li>להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.</li>
	<li>הפרד בין השכבות. יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.</li>
</ol>2. הפרדת Aldehydes אליפטיות קטונים תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Benzylacetone.
<ol><li>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.</li>
	<li>להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.</li>
	<li>להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
</ol>3. הפרדה בין Aldehydes של תערובת המכילה של אלקן. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Citronellal.
<ol><li>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.</li>
	<li>להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.</li>
	<li>להוסיף 25 מ של מים יונים ו- 25 מ של hexanes ומנערים נמרצות.</li>
	<li>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.</li>
	<li>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.</li>
</ol>4. בידוד מחדש של Aldehydes תערובת. דוגמה: הפרדה בין Piperonal תערובת 1:1 עם Butyrate בנזיל.
<ol><li>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.</li>
	<li>להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.</li>
	<li>להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.</li>
	<li>הפרד בין השכבות. להחזיר את השכבה המימית בחזרה המשפך.<ol>
<li>אופציונלי: לשטוף שכבה מימית פעם אחת עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes כדי להסיר את כמות קטנה של שנותר בנזיל butyrate.</li>
	</ol>
</li>
	<li>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.</li>
	<li>הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך ולהוסיף 25 מיליליטר אתיל אצטט. לנער נמרצות.</li>
	<li>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.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Boucher, M. M., Furigay, M. H., Quach, P. K., Brindle, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-Liquid+Extraction+Protocol+for+the+Removal+of+Aldehydes+and+Highly+Reactive+Ketones+from+Mixtures.">Liquid-Liquid Extraction Protocol for the Removal of Aldehydes and Highly Reactive Ketones from Mixtures.</a> Org. Process Res. Dev. 21 (9), 1394-1403 (2017).</li><li>Lauer, G. G., Pratt, R. S., Wilson, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+Aldehydes+and+Ketones.">Separation of Aldehydes and Ketones.</a> , (1951).</li><li>Hsu, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Separation of Aldehydes from Ketones via Acid-Catalyzed Cyclotrimerization of the Aldehyde. , 4701561 (1987).</li><li>Schreiber, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+for+Separating+Aldehydes+and+Ketones.">Process for Separating Aldehydes and Ketones.</a> , (1942).</li><li>Bludworth, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+Aldehyde-Ketone+Mixtures.">Separation of Aldehyde-Ketone Mixtures.</a> , (1944).</li><li>Masilamani, D., Manahan, E. H., Vitrone, J., Rogic, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Reactions+of+Sulfur+Dioxide.+Reactions+with+Nucleophilic+Double+Bonds+Leading+to+the+Isomerization,+Aromatization,+Selective+Hydrogen-Deuterium+Exchange,+and+Electron-Transfer+Proceses.">Organic Reactions of Sulfur Dioxide. Reactions with Nucleophilic Double Bonds Leading to the Isomerization, Aromatization, Selective Hydrogen-Deuterium Exchange, and Electron-Transfer Proceses.</a> J. Org. Chem. 48 (25), 4918-4931 (1983).</li><li>Masilamani, D., Rogic, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Reactions+of+Sulfur+Dioxide.+4.+A+Facile+Regiospecific+Hydrogen-Deuterium+Exchange+in+Olefins.+Consequence+of+the+Intermediacy+of+Allylic+Sulfinic+Acids+in+the+Ene+Reaction+of+Sulfur+Dioxide+with+Double+Bonds.">Organic Reactions of Sulfur Dioxide. 4. A Facile Regiospecific Hydrogen-Deuterium Exchange in Olefins. Consequence of the Intermediacy of Allylic Sulfinic Acids in the Ene Reaction of Sulfur Dioxide with Double Bonds.</a> J. Am. Chem. Soc. 100 (14), 4634-4635 (1978).</li><li>Makitra, R. G., Kal'muk, S. D., Bryk, D. V., Polyuzhin, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+Controlling+Sulfur+Dioxide+Solubilities+in+Organic+Solvents.">Factors Controlling Sulfur Dioxide Solubilities in Organic Solvents.</a> Russ. J. Inorg. Chem. 55 (8), 1322-1329 (2010).</li><li>van Dam, M. H. H., Lamine, A. S., Roizard, D., Lochon, P., Roizard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Sulfur+Dioxide+Removal+Using+Organic+Solvents.">Selective Sulfur Dioxide Removal Using Organic Solvents.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 36 (11), 4628-4637 (1997).</li><li>Li, H., Jiao, X., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solubility+of+Sulphur+Dioxide+in+Polar+Organic+Solvents.">Solubility of Sulphur Dioxide in Polar Organic Solvents.</a> Phys. Chem. Liq. 52 (2), 349-353 (2014).</li><li>Trost, B. M., Brindle, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Direct+Catalytic+Asymmetric+Aldol+Reaction.">The Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction.</a> Chem. Soc. Rev. 39 (5), 1600 (2010).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

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...

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.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>sodium bisulfite</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC419440010&#160;</td>
			<td>1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>benzyl butyrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AAB2424130&#160;</td>
			<td>250 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>anisaldehyde</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC104801000&#160;</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>magnesium sulfate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>M65-500&#160;</td>
			<td>500 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethyl acetate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>E195-4&#160;</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hexanes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>H292-4&#160;</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol&#160;</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A456-1&#160;</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dimethylformamide</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>D119-1&#160;</td>
			<td>1 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>citronellal</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AAL15753AE&#160;</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>benzylacetone&#160;</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AC105832500&#160;</td>
			<td>250 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>deionized water</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP28194&#160;</td>
			<td>4 L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>piperonal&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P49104-25G</td>
			<td>25 G</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium hydroxide</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S318-1&#160;</td>
			<td>1 kg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>separatory funnel with cap</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>10-437-5B&#160;</td>
			<td>125 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ring stand</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>03-422-215</td>
			<td>3 aluminum rods</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ring clamp</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-000-104&#160;</td>
			<td>5 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cork ring</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>07-835AA&#160;</td>
			<td>8 cm outer dimension</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>round bottom flask</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>31-501-107&#160;</td>
			<td>100 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>rotary evaporator with accessories</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>05-000-461&#160;</td>
			<td>cold trap bondenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bump trap 14/20 joint</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>CG132201</td>
			<td>14/20 joint</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>funnel</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>05-555-6&#160;</td>
			<td>organic solvent compatible</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cotton</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>22-456-881</td>
			<td>non-sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>glass pipets</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>13-678-20A&#160;</td>
			<td>borosilicate 5.75&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>two 250 microliter syringes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-813-69&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 erlenmeyer flasks</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>10-040D&#160;</td>
			<td>125 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fume hood&#160;</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>13-118-370&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nitrile gloves</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>19-149-863B&#160;</td>
			<td>medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>safety goggles</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>17-377-403&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>spatula</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>balance</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>01-912-403&#160;</td>
			<td>120 g capacity</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

separation of aldehydes and reactive ketones from mixtures using a bisulfite extraction protocol

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.

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...

Watch this Scientific Journal Video about Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol at JoVE.com

Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט

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.

The purification of organic compounds is an essential component of routine synthetic operations. The ability to remove contaminants into an aqueous layer ...

separation-aldehydes-reactive-ketones-from-mixtures-using-bisulfite

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Introduction: Matter and Measurement

SCIENTISTS IN ACTION

33.8K Views.  Trinity College. 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.

Video: Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol

A Simple and Rapid Protocol for Measuring Neutral Lipids in Algal Cells Using Fluorescence

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal fermentation processes and screening for new oil-rich strains requires a fast and reliable protocol for determination of intracellular lipid content. Current practices rely largely on gravimetric methods to determine oil content, techniques developed decades ago that are time consuming and require large sample volumes. In this paper, Nile Red, a fluorescent dye that has been used to identify the presence of lipid bodies in numerous types of organisms, is incorporated into a simple, fast, and reliable protocol for measuring the neutral lipid content of Auxenochlorella protothecoides, a green alga. The method uses ethanol, a relatively mild solvent, to permeabilize the cell membrane before staining and a 96 well micro-plate to increase sample capacity during fluorescence intensity measurements. It has been designed with the specific application of monitoring bioprocess performance. Previously dried samples or live samples from a growing culture can be used in the assay.

A simple protocol to determine the neutral lipid content of algal cells using a Nile Red staining procedure is described. This time-saving technique offers an alternative to traditional gravimetric-based lipid quantification protocols. It has been designed for the specific application of monitoring bioprocess performance.

פשוט ומהיר פרוטוקול למדידת שומנים ניטרלי בתאי אצות באמצעות הקרינה

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal ...

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed assembly1-3, drug delivery4, improved hydrocarbon recovery5-7, and flowable electrodes for energy storage8. Suspensions containing fluorescent colloids and non-adsorbing polymers are appealing model systems, as the ratio of the polymer radius of gyration to the particle radius&#160;and concentration of polymer control the range and strength of the interparticle attraction, respectively. By tuning the polymer properties and the volume fraction of the colloids, colloid fluids, fluids of clusters, gels, crystals, and glasses can be obtained9.&#160;Confocal microscopy, a variant of fluorescence microscopy, allows an optically transparent and fluorescent sample to be imaged with high spatial and temporal resolution in three dimensions. In this technique, a small pinhole or slit blocks the emitted fluorescent light from regions of the sample that are outside the focal volume of the microscope optical system. As a result, only a thin section of the sample in the focal plane is imaged. This technique is particularly well suited to probe the structure and dynamics in dense colloidal suspensions at the single-particle scale: the particles are large enough to be resolved using visible light and diffuse slowly enough to be captured at typical scan speeds of commercial confocal systems10. Improvements in scan speeds and analysis algorithms have also enabled quantitative confocal imaging of flowing suspensions11-16,37.&#160;In this paper, we demonstrate confocal microscopy experiments to probe the confined phase behavior and flow properties of colloid-polymer mixtures. We first prepare colloid-polymer mixtures that are density- and refractive-index matched. Next, we report a standard protocol for imaging quiescent dense colloid-polymer mixtures under varying confinement in thin wedge-shaped cells. Finally, we demonstrate a protocol for imaging colloid-polymer mixtures during microchannel flow.

Confocal microscopy is used to image quiescent and flowing colloid-polymer mixtures, which are studied as model systems for attractive suspensions. Image analysis algorithms are used to calculate structural and dynamic metrics for the colloidal particles that measure changes due to geometric confinement.

ההדמיה confocal של רגיעה מרותקת ותערובות קולואיד פולימר מזרימים

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed ...

Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. Herein, nitrogen is presented as a novel supercritical drying fluid for specialized applications such as in the processing of reactive porous materials, where carbon dioxide and other fluids are not appropriate due to their higher chemical reactivity. Nitrogen exhibits similar physical properties in the near-critical region of its phase diagram as compared to carbon dioxide: a widely tunable density up to ~1 g ml-1, modest critical pressure (3.4 MPa), and small molecular diameter of ~3.6 &#197;. The key to achieving a high solvation power of nitrogen is to apply a processing temperature in the range of 80-150 K, where the density of nitrogen is an order of magnitude higher than at similar pressures near ambient temperature. The detailed solvation properties of nitrogen, and especially its selectivity, across a wide range of common target species of extraction still require further investigation. Herein we describe a protocol for the supercritical nitrogen processing of porous magnesium borohydride.

Nitrogen is an effective supercritical fluid for extraction or drying processes due to its small molecular size, high density in the near-liquid supercritical regime, and chemical inertness. We present a supercritical nitrogen drying protocol for the purification treatment of reactive, porous materials.

עיבוד חנקן סופר קריטי עבור הטיהור של חומרים נקבוביים ריאקטיבי

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers (gelatin, agar, cellulose), only recently have biomasses been recognized as an abundant source of chemically diverse macromolecules for functional aerogel materials. Biopolymer aerogels (pectin, alginate, chitosan, cellulose, etc.) exhibit both specific inheritable functions of starting biopolymers and distinctive features of aerogels (80-99% porosity and specific surface up to 800 m2/g). This synergy of properties makes biopolymer aerogels promising candidates for a wide gamut of applications such as thermal insulation, tissue engineering and regenerative medicine, drug delivery systems, functional foods, catalysts, adsorbents and sensors. This work demonstrates the use of pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the ionic cross linking of amidated pectin into hydrogels. Initially a biopolymer/salt dispersion is prepared in water. Under pressurized CO2 conditions, the pH of the biopolymer solution is lowered to 3 which releases the crosslinking cations from the salt to bind with the biopolymer yielding hydrogels. Solvent exchange to ethanol and further supercritical CO2 drying (10 - 12 MPa) yield aerogels. Obtained aerogels are ultra-porous with low density (as low as 0.02 g/cm3), high specific surface area (350 - 500 m2/g) and pore volume (3 - 7 cm3/g for pore sizes less than 150 nm).

A new way for the production of biopolymer-based aerogels by carbon dioxide (CO2) induced gelation is shown. The technique utilizes pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the production of biopolymer hydrogels and supercritical CO2 (12 MPa) to convert gels into aerogels. The only solvents needed besides CO2 are water and ethanol.

הכנת Aerogels biopolymer בעזרת ממיסים גרין

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Sulfate Separation by Selective Crystallization with a Bis-iminoguanidinium Ligand

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, 1,4-benzene-bis(iminoguanidinium) (BBIG), is demonstrated. The ligand is synthesized as the chloride salt (BBIG-Cl) by in situ imine condensation of terephthalaldehyde with aminoguanidinium chloride in water, followed by crystallization as the sulfate salt (BBIG-SO4). Alternatively, BBIG-Cl is synthesized ex situ in larger scale from ethanol. The sulfate separation ability of the BBIG ligand is demonstrated by selective and quantitative crystallization of sulfate from seawater. The ligand can be recycled by neutralization of BBIG-SO4 with aqueous NaOH and crystallization of the neutral bis-iminoguanidine, which can be converted back into BBIG-Cl with aqueous HCl and reused in another separation cycle. Finally, 35S-labeled sulfate and &#946; liquid scintillation counting are employed for monitoring the sulfate concentration in solution. Overall, this protocol will instruct the user in the necessary skills to synthesize a ligand, employ it in the selective crystallization of sulfate from aqueous solutions, and quantify the separation efficiency.

A protocol for in situ aqueous synthesis of a bis(iminoguanidinium) ligand and its utilization in selective separation of sulfate is presented.

ההפרדה סולפט ידי סלקטיבי התגבשות עם ליגנד Bis-iminoguanidinium

A simple and effective method for selective sulfate separation from aqueous solutions by crystallization with a bis-guanidinium ligand, ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. Compared to other analytical separation techniques, such as chromatography, CE is cheap, robust and effectively requires no sample preparation (for a number of complex natural matrices or polymeric samples). CE is fast and can be used to follow the evolution of mixtures in real time (e.g., chemical reaction kinetics), as the signals observed for the separated compounds are directly proportional to their quantity in solution.
Here, the efficiency of CE is demonstrated for monitoring the covalent grafting of peptides onto chitosan films for subsequent biomedical applications. Chitosan&#39;s antimicrobial and biocompatible properties make it an attractive material for biomedical applications such as cell growth substrates. Covalently grafting the peptide RGDS (arginine - glycine - aspartic acid - serine) onto the surface of chitosan films aims at improving cell attachment. Historically, chromatography and amino acid analysis have been used to provide a direct measurement of the amount of grafted peptide. However, the fast separation and absence of sample preparation provided by CE enables equally accurate yet real-time monitoring of the peptide grafting process. CE is able to separate and quantify the different components of the reaction mixture: the (non-grafted) peptide and the chemical coupling agents. In this way the use of CE results in improved films for downstream applications.
The chitosan films were characterized through solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. This technique is more time-consuming and cannot be applied in real time, but yields a direct measurement of the peptide and thus validates the CE technique.

Free solution capillary electrophoresis is a fast, cheap and robust analytical method that enables the quantitative monitoring of chemical reactions in real time. Its utility for rapid, convenient and precise analysis is demonstrated here through analysis of covalent peptide grafting onto chitosan films for improved cell adhesion.

אלקטרופורזה הנימים לפקח פפטיד האריך על Chitosan סרטים בזמן אמת

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

A Protocol for Safe Lithiation Reactions Using Organolithium Reagents

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents warrants proper technique, thorough training, and proper personal protective equipment. To aid in the training of researchers using organolithium reagents, a thorough, step-by-step protocol for the safe and effective use of tert-butyllithium on an inert gas line or within a glovebox is described. As a model reaction, preparation of lithium tert-butyl amide by the reaction of tert-butyl amine with one equivalent of tert-butyl lithium is presented.

The safe and proper use of organolithium reagents is described.

פרוטוקול תגובות בטוח Lithiation באמצעות ריאגנטים Organolithium

Organolithium reagents are powerful tools in the synthetic chemist&#39;s toolbox. However, the extreme pyrophoric nature of the most reactive reagents ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

A Two-Step Protocol for Umpolung Functionalization of Ketones Via Enolonium Species

&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. Recently, we have developed a two-step strategy for ketone enolate umpolung that has enabled the development of methods for chlorination, azidation, and amination using azoles. In addition, we have developed C-C bond&#8211;forming arylation and allylation reactions. At the heart of these methods is the preparation of the intermediate and highly reactive enolonium species prior to addition of a reactive nucleophile. This strategy is thus reminiscent of the preparation and use of metal enolates in classical synthetic chemistry. This strategy allows the use of nucleophiles that would otherwise be incompatible with the strongly oxidizing hypervalent iodine reagents. In this paper we present a detailed protocol for chlorination, azidation, N-heteroarylation, arylation, and allylation. The products include motifs prevalent in medicinally active products. This article will greatly assist others in using these methods.

A two step one-pot protocol for the umpolung of ketone enolates to enolonium species and addition of a nucleophile to the &#945;-position is described. Nucleophiles include chloride, azide, azoles, allyl-silanes, and aromatic compounds.

פרוטוקול דו-שלבי עבור Umpolung Functionalization של קטונים ויה Enolonium מינים

&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. ...

Reactive Inkjet Printing and Propulsion Analysis of Silk-based Self-propelled Micro-stirrers

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The resulting devices are an example of self-propelled objects capable of generating motion without external actuation and have potential applications in medicine and environmental sciences for a variety of purposes ranging from micro-stirring, targeted therapeutic delivery, to water remediation (e.g., cleaning oil spills). This method employs reactive inkjet printing to generate well-defined small-scale solid silk structures by converting water soluble regenerated silk fibroin (silk I) to insoluble silk fibroin (silk II). These structures are also selectively doped in specific regions with the enzyme catalase in order to produce motion via bubble generation and detachment. The number of layers printed determines the three-dimensional (3D) structure of the device, and so here the effect of this parameter on the propulsive trajectories is reported. The results demonstrate the ability to tune the motion by varying the dimensions of the printed structures.

This protocol demonstrates the ability to utilize reactive inkjet printing to print self-motile biocompatible and environmentally friendly micro-stirrers for use in biomedical and environmental applications.

הדפסת הזרקת דיו וניתוח הנעה של משי מבוסס עצמית הנעה מיקרו-שטירים

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The ...