Name: separation of aldehydes and reactive ketones from mixtures using a bisulfite extraction protocol
Uploaded: 2018-04-02T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol at JoVE.com

Anerkendelse er lavet til donorer af den amerikanske kemiske samfund Petroleum Research Fund til delvis støtte af denne forskning. Vi er taknemmelige for National Science Foundation (CHE-0619275 og CHE-0963165) for renovering og instrumentation tilskud, der understøttede denne forskning.

1. standard-protokol til adskillelse af aromatiske aldehyder fra en blanding. Eksempel: Adskillelse af Benzyl butyrat fra en 1:1 blanding og Anisaldehyde.
<ol><li>175 μL af anisaldehyde og 250 μL af benzyl butyrat i 5 mL metanol opløses og opløsningen overføres til en skilletragt. Forsigtig: Natrium bisulfite kan generere svovldioxid gas, således denne protokol bør gennemføres med ordentlig ventilation, som i et stinkskab.</li>
	<li>Der tilsættes 1 mL mættet vandig natrium bisulfite og omrystes kraftigt i ...

<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>

Første forsøg på at bruge bisulfite reaktionen som en metode til at fjerne aldehyder ved hjælp af en typisk tofasede udvinding førte til meget lave niveauer af fjernelse. Vi antager, at reaktionen ikke var hurtig nok til at opstå i den meget begrænsede tid de to lag var i kontakt. For at øge kontakten mellem reaktanter, udviklede vi en to-trins udvinding protokol som bruges vand-blandbar opløsningsmiddel i første omgang til at give tilstrækkelig blanding af reaktanter forud for indførelsen af en ikke-blandbar...

Adskillelse af komponenter i blandinger fra hinanden er afgørende for forberedelsen af rene materialer. Den metode beskrevet heri giver mulighed for facile adskillelse af aldehyder og sterically uhindret cyklisk og methyl ketoner fra andre organiske molekyler1. Teknikken bygger på reaktiviteten af bisulfite med gruppen carbonyl at skabe et ladet addukt der kan opdeles i en vandige lag, mens andre komponenter adskille i en ikke-blandbare organiske lag. Nøglen til at opnå reaktivitet mellem bisulfite og carbonyl er brugen af et blandbart opløsningsmiddel, som giver mulighed for reaktion finder sted forud for adskillelse i forskellige faser. Uden tilsætning af blandbar opløsningsmiddel minimal adskillelse er opnået, formentlig på grund af ringe kontakt mellem den hydrofile bisulfite og den hydrofobe organics.
Fordelen ved denne adskillelse metode til rensning er lethed af protokollen. Væske-væske ekstraktion er en simpel operation til at udføre, og kan udføres på stor skala. Alternative oprensning teknikker, såsom kolonne kromatografi, er langt mere dyrt, tidskrævende og udfordrende at udføre på stor skala og kræver tilstrækkelig differentiering af komponenter med hensyn til polariteten. Rensning af omkrystallisering eller destillation kræver tilstrækkelig differentiering mellem opløselighed eller boiling point af bestanddelene i blandingen, henholdsvis. Fordi bisulfite ekstraktion er afhængig af forskellen i reaktivitet af gruppen carbonyl af aldehyder og ketoner, kan forbindelser med lignende opløselighed, boiling point eller polariteter adskilles effektivt. Der findes andre kemiske adskillelse metoder for den selektive adskillelse af aldehyder og ketoner fra blandinger, for eksempel, selektiv dannelsen af oximes2, Cycliske acetaler3eller mercaptal4 dannelse. Disse metoder kræver yderligere trin for at adskille den dannede arter fra blanding, fordi produktet er ikke vandopløselige og derfor ikke kan adskilles ved hjælp af en enkel adskillelse protokol. Aldehyd oxidation til at danne flytbare carboxylsyrer er en anden rapporteret teknik5, men det krævede oxidation skridt er mindre chemoselective end milde bisulfite betingelserne beskrevet heri, og kræver brug af ilt gas og en kobolt katalysator.
Denne metode kan anvendes til adskillelse af aldehyder (figur 1) og sterically uhindret cyklisk og methyl ketoner (figur 2) fra molekyler, der ikke indeholder disse funktionelle grupper. Særligt reaktive ketoner, såsom α-keto estere er også fjernet ved hjælp af denne proces. Alkaner, alkener, dienes, Alkyner, estere, amider, carboxylsyrer, alkyl halogenider, alkoholer, phenoler, nitriler, benzyl chlorider, Epoxider, anilines, acetaler, og lidt forstyrret, α, β-umættede, eller arylgruppe Ketoner er alle ureaktivt betingelser og kan adskilles fra aldehyd eller reaktive keton bestanddel af blandingen (figur 2 og figur 3). Ethyl ketoner eller α-substitueret cyklisk ketoner, for eksempel, er tilstrækkeligt hindres og er derfor adskilles fra aldehyder og mere reaktiv ketoner. Når du bruger alkener, anbefales hexan som blandbare opløsningsmidlet at forhindre uønskede nedbrydning som følge af svovldioxid i bisulfite løsning. Funktionel gruppe foreneligheden af bisulfite udvinding protokol er meget bred, og finder derfor anvendelse til en meget bred vifte af separationer, hvis carbonyl forurenende stof kan være adskilt fra blandingen er enten et aldehyd eller en uhindret methyl eller cyklisk keton. Mindre reaktiv ketoner reagerer ikke med bisulfite disse betingelser og derfor fjernes ikke.

<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

Oprensning af organiske forbindelser er en væsentlig bestanddel af syntetiske rutineoperationer. Evnen til at fjerne forurenende stoffer i en vandige lag ved at generere en opladet struktur giver mulighed for at bruge udvinding som en simpel rensning teknik. Ved at kombinere brugen af en blandbar organisk opløsningsmiddel med mættede natrium bisulfite, aldehyder og reaktive ketoner med succes kan omdannes til opkrævet bisulfite adukter der kan så være adskilt fra andre organiske komponenter af en blanding af den indførelsen af en ikke-blandbare organiske lag. Her, beskriver vi en simpel protokol til fjernelse af aldehyder, herunder sterically hindrede neopentyl aldehyder og nogle ketoner, fra kemiske blandinger. Ketoner kan adskilles, hvis de er sterically uhindret cyklisk eller methyl ketoner. Til alifatiske aldehyder og ketoner bruges dimethylformamid som blandbar opløsningsmidlet til at forbedre fjernelse satser. Bisulfite tilføjelse reaktion kan vendes ved basification af den vandige lag, giver mulighed for ny isolering af den reaktive carbonyl komponent i en blanding.

Procedure 1 for aldehyd fjernelse bruges til aromatiske aldehyder. Procedure 2, hvor dimethylformamid bruges som blandbar opløsningsmidlet, bør anvendes til alifatiske aldehyder og ketoner. Procedure 2 bør også anvendes for blandinger, der ikke er fuldt opløselige i methanol. Det materiale fra hver af protokollerne, der er analyseret for renhed ved hjælp af 1H NMR integration analyse og genfindingsprocenten masseprocent. ...

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

Adskillelse af aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger ved hjælp af en Bisulfite udvinding protokol

Vi præsenterer her, en protokol for at fjerne aldehyder og reaktive ketoner fra blandinger af en væske-væske ekstraktion protokol direkte med mættede natrium bisulfite i et blandbart opløsningsmiddel. Denne kombinerede protokol er hurtig og let at udføre. Aldehyd eller keton kan re isoleret ved basification af den vandige lag.

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

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Introduction: Matter and Measurement

SCIENTISTS IN ACTION

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Målrettede Metabolomics fra biologiske kilder Brug Ultraperformance væskekromatografi-højopløsningsmassespektrometri (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

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

En enkel og hurtig protokol til måling af neutrale lipider i algeceller Brug Fluorescens

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

Konfokal Imaging for lukkede hvilestrøm og flagrende kolloid-polymer Blandinger

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

Superkritisk Nitrogen Behandling til rensning af reaktive porøse materialer

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

Forberedelse biopolymer Aerogeler Brug Grønne Opløsningsmidler

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

Sulfat Separation ved selektiv krystallisation med en Bis-iminoguanidinium ligand

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

Kapillarelektroforese til Monitor peptid podning på Chitosan Film i Real Time

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

En protokol for sikker lithiering Reaktioner Brug organolithiumreagenser

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

Fabrikation og afprøvning af katalytisk aerogeler fremstillet Via Rapid superkritisk ekstraktion

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

En to-trins protokol til Umpolung Functionalization af ketoner Via Enolonium arter

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