1. Παρασκευή οξαζολιδινόνης με την αντίδραση Erlenmayer και μετατροπή της προς ακεταμιδοκινναμωμικό οξύ

Transcript

1 Παρασκευή οξαζολιδινόνης με την αντίδραση Erlenmayer και μετατροπή της προς ακεταμιδοκινναμωμικό οξύ 2 NC 2 C + (C 3 C) 2 2 -C 3 C C 3 CNC 2 C C 2 C N C C 3 (C 3 C) 2-2 N C 3 C C 3 CNa N C 3 2 C 3 CC 3 C NCC 3 1. Παρασκευή ακετυλογλυκίνης 2 NC 2 C + (C 3 C) 2 2 -C 3 C C 3 CNC 2 C Γλυκίνη (4 g) Οξικός ανυδρίτης (9,5 ml) Σε κωνική φιάλη των 50 ml τοποθετούνται 4 g γλυκίνης και 15 ml νερού. Το μίγμα αναδεύεται έντονα με το χέρι έως ότου διαλυθεί σχεδόν το στερεό. Προστίθενται 9,5 ml οξικού ανυδρίτη και η ανάδευση συνεχίζεται για λεπτά. Το μίγμα θερμαίνεται (εξώθερμη αντίδραση) και πιθανό να αποβληθεί μια ποσότητα ακετυλογλυκίνης. Στη συνέχεια ψύχεται σε παγόλουτρο για μερικά λεπτά, διηθείται, πλένεται με παγωμένο νερό και ξηραίνεται στο πυριατήριο (~20 λεπτά στους ο C). Το υδατικό διήθημα και εκπλύματα μπορεί να συμπυκνωθούν στον εξατμιστή κενού και να δώσουν και νέα μικρή ποσότητα ακετυλογλυκίνης. Για χάρη της ταχύτητας διεκπεραίωσης της άσκησης σε εργαστηριακό επίπεδο αυτό το στάδιο παραλείπεται. Το προïόν μετά τη ξήρανση ζυγίζει περί τα 4 g και τήκεται στους ο C.

2 Παρασκευή της 4-βενζαλο-2-μεθυλο-Δ 2, 3 -οξαζολιδινόνης-5 C 2 C N C C 3 (C 3 C) 2-2 N C 3 C C 3 CNa N C 3 Ακετυλογλυκίνη (3 g) Βενζαλδεΰδη (3,8 ml, 4 g) Οξικό νάτριο άνυδρο (1,5 g) Οξικός ανυδρίτης (6 ml) Σε σφαιρική φιάλη των 100 ml τοποθετούνται 3 g ακετυλογλυκίνης, 3,8 ml πρόσφατα αποσταγμένης βενζαλδεΰδης, 1,5 g άνυδρου οξικού νατρίου και 6 ml οξικού ανυδρίτη. Στη φιάλη τοποθετείται κάθετος ψυκτήρας και το μίγμα θερμαίνεται (ήπια στην αρχή μέχρι τη διαλυτοποίηση με περιοδική ανακίνηση για ~10 λεπτά) και στη συνέχεια βράζεται σε αμμόλουτρο (ήπιος βρασμός για μία ώρα). Το διαλυμα ψύχεται και αφήνεται μία νύκτα (κατά προτίμηση σε ψυγείο). Η μάζα των κρυστάλλων που σχηματίζονται αναδεύεται με κρύο νερό (10 ml), διηθείται σε χωνί Buchner, πλένεται με παγωμένο νερό καί λίγο παγωμένο αιθέρα μόνο αν η μυρωδιά της βενζαλδεΰδης είναι αρκετά έντονη. Το στερεό χρησιμοποιείται ως έχει για το επόμενο στάδιο της υδρόλυσης. Μπορεί να ανακρυσταλλωθεί από μίγμα οξικού αιθυλεστέρα-πετρελαΐκού αιθέρα, οπότε έχει σ.τ. 150 ο C. 3. Υδρόλυση προς 2-ακεταμιδοκινναμωμικό οξύ N 2 C 3 CC 3 C NCC 3 C 3 Οξαζολόνη (από την προηγούμενη αντίδραση) Νερό (12 ml) Ακετόνη (25 ml)

3 141 Σε σφαιρική φιάλη των 100 ml με κάθετο ψυκτήρα βράζεται ένα διάλυμα της οξαζολόνης της προηγούμενης αντίδρασης σε 12 ml νερού και 25 ml ακετόνης για 4 ώρες σε αμμόλουτρο. Το διάλυμα συμπυκνώνεται μετά τη θέρμανση σε εξατμιστή κενού αραιώνεται με 50 ml νερού και θερμαίνεται μέχρι βρασμού. Στό στάδιο αυτό προστίθεται λίγος ενεργός άνθρακας και το θερμό διάλυμα διηθείται όσο το δυνατόν πιο γρήγορα. Οι κρύσταλλοι που προκύπτουν μετά τη ψύξη διηθούνται σε χωνί Buchner και ξηραίνονται (είτε με παραμονή στον αέρα είτε στο πυριατήριο στους 100 ο C). Είναι αρκετά καθαρό για τα επόμενα στάδια αναγωγής. Για καλύτερο καθαρισμό μπορεί να ανακρυσταλλωθεί από νερό και έχει σημείο τήξεως ο C.

4 Φωτοχημική αναγωγή βενζοφαινόνης προς βενζοπινακόλη C C hv C C C C C C C C C C Βενζοφαινόνη (2 g) Ισοπροπανόλη ml Οξικό οξύ πυκνό 2-3 σταγόνες. Σε κωνική φιάλη των 25 ml τοποθετούνται 2 g βενζοφαινόνης και διαλύονται σε 8-10 ml ισοπροπανόλης με ήπια θέρμανση. Προστίθενται 2-3 σταγόνες πυκνού οξικού οξέος και η φιάλη συμπληρώνεται με ισοπροπανόλη έτσι ώστε να μην υπάρχει κενό με αέρα ανάμεσα στο υγρό και στο φελλό με τον οποίο πωματίζεται τη φιάλη. Η φιάλη τοποθετείται στο παράθυρο ώστε να είναι όσο το δυνατό εκτεθειμένη στο ηλιακό φώς. Σύντομα αρχίζουν να αποβάλλονται κρύσταλλοι της δυσδιάλυτης βενζιπινακόλης. Ανάλογα με την ηλιοφάνεια η αντίδραση διαρκεί 3-7 ημέρες. Οι κρύσταλλοι της βενζοπινακόλης συλλέγονται με διήθηση σε χωνί Buchner. Σ.τ ο C. Παρατηρήσεις Το οξικό οξύ προστίθεται για να εξουδετερώσει ίχνη αλκαλίων που προέρχονται από το γυαλί της φιάλης, καθώς το άλκαλι καταλύει τη διάσπαση της βενζοπινακόλης προς βενζοφαινόνη και βενζυδρόλη. Το οξυγόνο του αέρα αντιδρά με τις σχηματιζόμενες ρίζες με αποτέλεσμα την πτώση της απόδοσης. Για το λόγο αυτό δεν πρέπει να υπάρχει αέρας πάνω από την επιφάνεια του διαλύματος. Η αντίδραση μπορεί να γίνει μέσα σε μία ώρα αν το διάλυμα φωτοβοληθεί με φως UV που προέρχεται από λυχνία g.

5 Αντίδραση συμπύκνωσης Claisen-Schmidt 2-μεθυλοκυκλοεξανόνης με βενζαλδεΰδη. Παρασκευή Ε-2-βενζαλο-6-μεθυλο-κυκλοεξανόνης 3 C C 3 C C Na 2-Μεθυλοκυκλοεξανόνη (5 ml, 4,6 g) Βενζαλδεΰδη (6 ml, 6.25 g) Διάλυμα καυστικού νατρίου (25 ml, 10%) Αιθανόλη (15 ml) Μεθανόλη (45 ml) Σε εσμυρισμένη φιάλη των 100 ml τοποθετούνται 5 ml 2-μεθυλοκυκλοεξανόνης και 6 ml βενζαλδεΰδης αραιωμένα με 15 ml αιθανόλης, προστίθενται 25 ml διαλύματος 10% Νa και το μίγμα αφού ανακινηθεί βράζεται με κάθετο ψυκτήρα για 90 λεπτά. Το μίγμα της αντίδρασης μεταφέρεται σε διαχωριστικό χωνί και απορρίπτεται η υδατική κάτω στιβάδα. Η ανώτερη πορτοκαλόχρωμη στιβάδα μεταφέρεται σε κωνική φιάλη των 100 ml, η φιάλη της αντίδρασης και το διαχωριστικό χωνί ξεπλένονται με 20 ml θερμής μεθανόλης και τα εκπλύματα μεταφέρονται στην ίδια κωνική φιάλη. Το ομογενές διάλυμα αφήνεται να ψυχθεί στη θερμοκρασία περιβάλλοντος και στη συνέχεια σε παγόλουτρο. Η κρυστάλλωση επιταχύνεται με τρίψιμο των τοιχωμάτων της φιάλης με γυάλινη ράβδο και διαρκεί 15 λεπτά (παραμονή στο παγόλουτρο). Οι κρύσταλλοι διηθούνται σε Buchner, ξεπλένονται με 5 ml παγωμένης μεθανόλης, όπου έχει προστεθεί μια σταγόνα πυκνού οξικού οξέος και αφήνεται να ξεραθεί πάνω στον ηθμό. 2-3 κρύσταλλοι του στερεού φυλάσσονται για εφεδρεία και το υπόλοιπο διαλύεται σε θερμή μεθανόλη (~20 ml μεθανόλης με 3 σταγόνες οξικού οξέος). Στο θερμό διάλυμα προστίθενται 5 ml νερού και αφήνεται να ψυχθεί στην αρχή στον αέρα και στη συνέχεια σε παγόλουτρο. Αν η κρυστάλλωση δεν αρχίσει προστίθενται στο παγωμένο διάλυμα οι εφεδρικοί κρύσταλλοι. Μετά από 15 λεπτά παραμονής στο παγόλουτρο οι κρύσταλλοι διηθούνται σε Buchner, ξηραίνονται κατά το δυνατόν στον ηθμό με τη βοήθεια της υδραντλίας και η ξήρανση ολοκληρώνεται σε ξηραντήρα κενού.

6 Στερεοεκλεκτική αναγωγή της βενζοΐνης με NaB 4. Προσδιορισμός της στερεοχημείας του προϊόντος με φασματοσκοπία 1 NMR του ακετονιδίου του 1. Παρασκευή της 1,2-διφαινυλαιθανο-1,2-διόλης NaB 4 B 2 Cl B 3 Na ερυθρο - ισομερές Βενζοΐνη (2 g) Νατριοβοροϋδρίδιο (0,5 g) Αιθανόλη (25 ml) Υδροχλωρικό οξύ 6Μ (1 ml) Σε κωνική φιάλη των 100 ml αναμιγνύονται 2 g βενζοΐνης και 20 ml αιθανόλης. Στο αναδευόμενο αιώρημα προστίθεται το νατριοβοροϋδρίδιο, σε μικρές δόσεις και σε διάστημα περίπου 5 λεπτών. Αν χρειασθεί, τα τελευταία ίχνη του νατριοβοροϋδριδίου ξεπλένονται με 5 ml αιθανόλης και προστίθενται στο μίγμα της αντίδρασης, που είναι εξώθερμη. Μετά από ανάδευση για ακόμη 20 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου, το μίγμα της αντίδρασης ψύχεται σε παγόλουτρο. Ακολουθεί διαδοχική προσθήκη 30 ml νερού, 1 ml υδροχλωρικού οξέος 6Μ (στο στάδιο αυτό ενδέχεται να παρατηρηθεί αφρισμός) και 10 ml νερού. Το μίγμα αναδεύεται για 20 λεπτά. Το προϊόν συλλέγεται με διήθηση, πλένεται καλά με 10 ml νερού και ξηραίνεται στον αέρα. Ανακρυσταλλώνεται από πετρελαϊκό αιθέρα.

7 Παρασκευή του 2,2-διμεθυλο-4,5-διφαινυλο-1,3-διοξολανίου (ακετονιδίου) ερυθρο - ισομερές (C 3 ) 2 C C 3 C 3 FeCl 3 C 3 C 3 θρεο- ισομερές 1,2-Διφαινυλαιθανο-1,2-διόλη (2 g) Τριχλωριούχος σίδηρος άνυδρος (0,6 g) Ακετόνη καθαρή και ξηρή (40 ml) Ανθρακικό νάτριο 10% (20 ml) Διχλωρομεθάνιο (75 ml) Σε σφαιρική φιάλη των 100 ml εφοδιασμένη με κάθετο ψυκτήρα διαλύονται 2 g διόλης σε 40 ml καθαρής ακετόνης και προστίθενται 0,6 g άνυδρου τριχλωριούχου σιδήρου. Η μεταφορά του τριχλωριούχου σιδήρου γίνεται γρήγορα λόγω της υγροσκοπικότητάς του. Το μίγμα θερμαίνεται για 20 λεπτά, ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου και αποχύνεται σε ποτήρι ζέσης των 100 ml που περιέχει 60 ml νερού. Ακολουθεί προσθήκη 10 ml υδατικού διαλύματος ανθρακικού νατρίου 10%. Το μίγμα μεταφέρεται σε διαχωριστικό χωνί και εκχυλίζεται τρεις φορές με 25 ml διχλωρομεθανίου κάθε φορά. Οι οργανικές στιβάδες ενώνονται, πλένονται με 30 ml νερού και ξηραίνονται με θειϊκό νάτριο. Αποστάζεται ο διαλύτης και το ακατέργαστο ακετονίδιο διαλύεται σε 30 ml ζέοντος πετρελαϊκού αιθέρα. Το θερμό διάλυμα διηθείται ώστε να απομακρυνθεί η αναλλοίωτη 1,2-διφαινυλαιθανο-1,2- διόλη. Το μίγμα συμπυκνώνεται μέχρις όγκου 5 ml και το διάλυμα ψύχεται σε πάγο, οπότε το ακετονίδιο κρυσταλλώνεται. Το προϊόν συλλέγεται με διήθηση σε Buchner και ξηραίνεται στον αέρα. Επειδή το ακετονίδιο διασπάται αργά κατά την παραμονή του σε θερμοκρασία δωματίου, φυλάσσεται στο ψυγείο.

8 Ακετυλίωση της κυκλοεξανόνης μέσω της πυρρολιδινο-εναμίνης και υδρόλυση της προς 7-οξο-οκτανοϊκό οξύ N N 1. Ac 2 C Na p-c 3 -C 6 4 S Παρασκευή του 1-πυρρολιδινο-κυκλοεξενίου-1 N N p-c 3 -C 6 4 S 3 Κυκλοεξανόνη (5 ml), d=0,95 Πυρρολίνη (4 ml), d=0,85 π-τολουολοσουλφονικό οξύ 0,1g Tολουόλιο (50 ml) Συναρμολογείται συσκευή που αποτελείται από σφαιρική φιάλη των 100 ml, στην οποία προσαρμόζεται επίθεμα Dean-Stark* και κάθετος ψυκτήρας εφοδιασμένος με σωλήνα χλωριούχου ασβεστίου. Στη φιάλη τοποθετούνται 5 ml κυκλοεξανόνης, 4 ml πυρρολιδίνης, 0,1 g π-τολουολοσουλφονικού οξέος και 40 ml τολουολίου. Το μίγμα ζέεται σε αμμόλουτρο επί μία ώρα και το σχηματιζόμενο νερό συλλέγεται στην παγίδα Dean-Stark. Το μίγμα της αντίδρασης ψύχεται και αποσυνδέονται ο ψυκτήρας και το επίθεμα Dean-Stark. Στη σφαιρική φιάλη προσαρμόζονται επίθεμα Claisen με θερμόμετρο και πλάγιος ψυκτήρας και αποστάζεται το υπόλοιπο του νερού και της πυρρολιδίνης. Όταν η ένδειξη του θερμομέτρου φθάσει τους ο C, η απόσταξη διακόπτεται και η φιάλη που περιέχει διάλυμα του 1- πυρρολιδινο-κυκλοεξενίου-1 σε τολουόλιο αφήνεται να ψυχθεί σε θερμοκρασία δωματίου. * Αντί επιθέματος Dean-Stark μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίθεμα Claisen και να θερμανθεί το μίγμα της αντίδρασης για κανονική απόσταξη. Στην αρχή αποστάζουν

9 147 αζεοτροπικά περίπου 20 ml μίγματος τολουολίου-νερού. Το απόσταγμα μεταφέρεται σε διαχωριστικό χωνί, διαχωρίζεται το νερό και το τολουόλιο επαναφέρεται στη φιάλη αντίδρασης. Η απόσταξη συνεχίζεται και πάλι μέχρι να φθάσει η ένδειξη του θερμομέτρου φθάσει τους 110 ο C περίπου. 2. Παρασκευή της 2-ακετυλοκυκλοεξανόνης N 1. Ac Πυρρολιδινο-κυκλοεξένιο-1 (από την προηγούμενη αντίδραση) Οξικός ανυδρίτης (4,5 ml) Υδροχλωρικό οξύ 3Μ (30 ml) Στο διάλυμα της εναμίνης που προέκυψε από την προηγούμενη αντίδραση προστίθεται διάλυμα 4,5 ml οξικού ανυδρίτη σε 10 ml τολουόλιο. Η σφαιρική φιάλη πωματίζεται και αφήνεται να παραμείνει σε θερμοκρασία δωματίου. Μετά από παραμονή 24 ωρών τουλάχιστον, προστίθενται στο μίγμα 5 ml νερού, προσαρμόζεται στη φιάλη κάθετος ψυκτήρας και ακολουθεί βρασμός για 30 λεπτά. Το μίγμα της αντίδρασης ψύχεται σε θερμοκρασία δωματίου και μεταφέρεται σε διαχωριστικό χωνί που περιέχει 10 ml νερού. Το περιεχόμενο του χωνιού αναταράσσεται ισχυρά και αφήνεται να διαχωρισθούν οι στιβάδες. Η υδατική στιβάδα απορρίπτεται και η οργανική στιβάδα πλένεται τρεις φορές με 10 ml υδροχλωρικού οξέος 3Μ κάθε φορά, μετά με 10 ml νερού και ξηραίνεται με άνυδρο θειικό νάτριο. Ο διαλύτης αποστάζεται ή απομακρύνεται σε περιστροφικό εξατμιστή κενού και το υπόλειμμα αποστάζεται με ελαττωμένη πίεση. Η 2-ακετυλοκυκλοεξανόνη συλλέγεται στο εύρος ο C/18 mm g ή ο C/12-14 mm g.

10 Υδρόλυση της 2-ακετυλοκυκλοεξανόνης προς 7-οξο-οκτανοϊκό οξύ C Na 2-Ακετυλοκυκλοεξανόνη (1,4 g, από την προηγούμενη αντίδραση) d=1,078 Διάλυμα καυστικού νατρίου 10% (10 ml) Υδροχωρικό οξύ πυκνό (~3 ml, για εξουδετέρωση) Αιθέρας (10 ml) Διχλωρομεθάνιο (30 ml) Σε σφαιρική φιάλη των 50 ml τοποθετούνται 1,4 g 2-ακετυλοκυκλοεξανόνης και 10 ml υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 10%. Το μίγμα θερμαίνεται σε αμμόλουτρο για λεπτά. Μετά από ψύξη σε παγόλουτρο προστίθενται 30 ml νερού και το μίγμα μεταγγίζεται σε διαχωριστικό χωνί και εκχυλίζεται δύο φορές με 5 ml αιθέρα κάθε φορά.τα αιθερικά εκχυλίσματα απορρίπτονται και η υδατική στιβάδα οξινίζεται προσεκτικά με πυκνό υδροχωρικό οξύ (~3 ml) που προστίθεται κατά σταγόνες και μέχρι p=1. Το μίγμα εκχυλίζεται τρεις φορές με 10 ml διχλωρομεθανίου κάθε φορά και τα εκχυλίσματα ενώνοονται και ξηραίνονται με άνυδρο θειικό νάτριο. Αποστάζεται ο διαλύτης και στη συνέχεια το προϊόν με ελαττωμένη πίεση (σ.ζ. 162 ο C/4mm g).