4022 Σύνθεση του (S) -3-υδροξυβουτυρικού αιθυλεστέρα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "4022 Σύνθεση του (S) -3-υδροξυβουτυρικού αιθυλεστέρα"

Πολωνα Αναγνώστου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 NP 4022 Σύνθεση του (S) -3-υδροξυβουτυρικού αιθυλεστέρα Ζύµη σακχαρόζη H C 6 H 10 3 C 12 H C 6 H 12 3 (130.1) (342.3) (132.2) Ταξινόµηση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις ουσιών Στερεοεκλεκτική αναγωγή. Κετόνη, αλκοόλη, ένζυµο, φυσικό προϊόν Μέθοδοι εργασίας Ανάδευση µε αναδευτήρα KPG, ανάδευση µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, στάγδην προσθήκη µε σταγονοµετρικό χωνί, εκχύλιση, εξάτµιση σε περιστρεφόµενο εξατµιστή, διήθηση, απόσταξη υπό ελαττωµένη πίεση, κλασµατική απόσταξη, αντλία κενού, θερµανση µε ελαιόλουτρο. Για κλίµακα 10 mmol: Χωρίς ανάδευση µε αναδευτήρα KPG Οδηγία (κλίµακα 10 mmol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 250 ml, µετρητής φυσσαλίδων, εσωτερικό θερµόµετρο, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε σύστηµα εξισορρόπισης της πίεσης, φιάλη διήθησης, χωνί Buechner (Ø = 5.5 cm), συσκευή συνεχούς εκχύλισης υγρών, διαχωριστικό χωνί, περιστρεφόµενος εξατµιστής, στήλη Vigreux 8 cm ή στήλη πλήρωσης, συσκευή απόσταξης, αντλία κενού, ελαιόλουτρο. Ουσίες ζύµη (ζύµη αρτοποιΐας ) D(+)-σακχαρόζη (mp C) ακετοξικός αιθυλεστέρας (bp 180 C) διαιθυλαιθέρας (bp 35 C) Celite 545 (βοηθητικό διήθησης) 10 g 16.3 g (47.5 mmol) 1.30 g (1.26 ml, 10.0 mmol) 80 ml 5 g Αντίδραση H συσκευή της αντίδρασης αποτελείται από µια τρίλαιµη φιάλη των 250 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, εσωτερικό θερµόµετρο και σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε σύστηµα εξισορρόπισης της πίεσης εφοδιασµένο µε µετρητή φυσσαλίδων που περιέχει 1

2 NP παραφινέλαιο.στην φιάλη αντίδρασης φέρονται ένα διάλυµα 9.76 g (28.5 mmol) σακχαρόζης σε 52 ml νερού της βρύσης θερµοκρασίας 30 0 C και 10 g ζύµης υπό µέτρια ανάδευση. Όταν αρχίσει η ζύµωση που γίνεται ορατή µε την συνεχή εκροή φυσσαλίδων C 2 (µετά περίπου µια ώρα), προστίθενται στάγδην 0.65 g (0.63 ml, 5.0 mmol) ακετοξικού αιθυλεστέρα από ένα χωνί προσθήκης και το µίγµα της αντίδρασης αναδεύεται για επιπλέον 24 ώρες σε θερµοκρασία δωµατίου. Στη συνέχεια προστίθενται 6.50 g (19.0 mmol) σακχαρόζης σε 33 ml νερού βρύσης θερµοκρασίας 40 ο C και αναδεύεται για µια επιπλέον ώρα. Στη συνέχεια προστίθενται στάγδην 0.65 g (0.63 ml, 5.0 mmol) ακετοξικού αιθυλεστέρα και το αιώρηµα αναδεύεται βραδέως επιπλέον για 2 ηµέρες σε θερµοκρασία δωµατίου. Επεξεργασία Μετά από διήθηση σε χωνί Buechner (Ø = 5.5 cm, διηθητικό χαρτί Blauband), στο οποίο έχουν διασπαρεί οµοιόµορφα περίπου 5 g Celite (βοηθητικό διήθησης), το διήθηµα εκχυλίζεται σε συσκευή συνεχούς εκχύλισης µε 80 ml διαιθυλαιθέρα για 24 ώρες. Η υδατική φάση διαχωρίζεται από την οργανική φάση και ο διαλύτης αποµακρύνεται σε περιστρεφόµενο εξατµιστή. Αποµένει σαν υγρό υπόλειµµα το ακάθαρτο προϊόν. Απόδοση:1.01 g. Το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται κλασµατικά σε µικρή στήλη Vigreux ή στήλη πλήρωσης. Απόδοση: g (6.05 mmol, 61%); θερµοκρασία κεφαλής C (18 hpa), θερµοκρασία ελαιόλουτρου 150 C), άχροο υγρό; n D 20 = ; [α] D 20 = +13 (EtH, c = 1), (CHCl 3,c = 1) Σχόλια Το υπόστρωµα πρέπει να προστεθεί µετά την ενεργοποίηση της ζύµης η οποία είναι ορατήµε την σταθερή έκλυση C 2 στον µετρητή φυσσαλίδων. Η δεύτερη προσθήκη του υποστρώµατος µπορεί να γίνει και µια µέρα αργότερα από ότι περιγράφηκε παραπάνω. Σε χαµηλή θερµοκρασία η ενεργοποίηση της ζύµης απαιτεί περισσότερο χρόνο από ότι περιγράφηκε παραπάνω. Η ολοκλήρωση της αντίδρασης είναι απαραίτητη γιατί κάνει την απόσταξη ευκολότερη. Η απόδοση µπορεί να βελτιωθεί εάν η διηθηθείσα ζύµη ανακατευτεί πάλι σε µικρή ποσότητα νερού και όταν κατακαθίσει, το υπερκείµενο υγρό µπορεί να διηθηθεί και το διήθηµα να ενωθεί µε τα άλλα διηθήµατα και να εκχυλιστεί. ιαχείριση αποβλήτων Ανακύκλωση Ο αιθέρας συλλέγεται και επαναποστάζεται. Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υπόλειµµα διήθησης Υπόλειµµα απόσταξης Απόρριψη Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Οργανικοί διαλύτες,ελεύθεροι αλογόνου 2

3 NP Χρόνος 5 ώρες συµπεριλαµβανοµένης 1 ώραςγια διήθηση. Επιπλέον 3 ηµέρες ανάδευση και 24 ώρες εκχύλιση. ιακοπή Πρίν την απόσταξη. Βαθµός δυσκολίας Μέτρια. Οδηγία (κλίµακα 100 mmol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 2 L, µετρητής φυσσαλίδων, εσωτερικό θερµόµετρο, αναδευτήρας KPG, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε σύστηµα εξισορρόπισης της πίεσης, φιάλη διήθησης, χωνί Buechner (Ø = 9.5 cm), συσκευή συνεχούς εκχύλισης υγρών, διαχωριστικό χωνί, περιστρεφόµενος εξατµιστής, στήλη Vigreux 8 cm ή στήλη πλήρωσης, συσκευή απόσταξης, αντλία κενού, ελαιόλουτρο. Ουσίες ζύµη (ζύµη αρτοποιΐας ) D(+)-σακχαρόζη (mp C) ακετοξικός αιθυλεστέρας (bp 180 C) διαιθυλαιθέρας (bp 35 C) Celite 545 (βοηθητικό διήθησης) 100 g 163 g (475 mmol) 13.0 g (12.6 ml, 100 mmol) 400 ml 40 g Αντίδραση H συσκευή της αντίδρασης αποτελείται από µια τρίλαιµη φιάλη των 2 L εφοδιασµένη µε αναδευτήρα KPG, εσωτερικό θερµόµετρο και σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε σύστηµα εξισορρόπισης της πίεσης εφοδιασµένο µε µετρητή φυσσαλίδων που περιέχει παραφινέλαιο. Στη φιάλη αντίδρασης φέρονται ένα διάλυµα 97.6 g (285 mmol) σακχαρόζης σε 520 ml νερού της βρύσης, θερµοκρασίας 30 0 C και 100 g ζύµης υπό µέτρια ανάδευση. Όταν αρχίσει η ζύµωση που γίνεται ορατή µε την συνεχή εκροή φυσσαλίδων C 2 (µετά περίπου µια ώρα), προστίθενται στάγδην 6.50 g (6.30 ml, 50.0 mmol) ακετοξικού αιθυλεστέρα από ένα χωνί προσθήκης και το µίγµα της αντίδρασης αναδεύεται για επιπλέον 24 ώρες σε θερµοκρασία δωµατίου. Στη συνέχεια προστίθενται 65.0 g (190 mmol) σακχαρόζης σε 325 ml νερού βρύσης θερµοκρασίας 40 0 C και αναδεύεται για µια επιπλέον ώρα. Στη συνέχεια προστίθενται στάγδην 6.50 g (6.30 ml, 50.0 mmol) ακετοξικού αιθυλεστέρα και το αιώρηµα αναδεύεται βραδέως επιπλέον για 2 ηµέρες σε θερµοκρασία δωµατίου. Επεξεργασία Μετά από διήθηση σε χωνί Buechner (Ø = 9.5 cm, διηθητικό χαρτί Blauband), στο οποίο έχουν διασπαρεί οµοιόµορφα περίπου 20 g Celite (Συνιστάται η διήθηση να γίνει πρίν κατακαθίσει η ζύµη), το διήθηµα εκχυλίζεται σε συσκευή συνεχούς εκχύλισης µε 400 ml διαιθυλαιθέρα για 24 ώρες. Η υδατική φάση διαχωρίζεται από την οργανική φάση και ο 3

4 NP διαλύτης αποµακρύνεται σε περιστρεφόµενο εξατµιστή. Αποµένει σαν υγρό υπόλειµµα το ακάθαρτο προϊόν. Απόδοση: 10.2 g. Το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται κλασµατικά σε µικρή στήλη Vigreux ή στήλη πλήρωσης. Απόδοση: 8.26 g (62.5 mmol, 63%); θερµοκρασία κεφαλής C (18 hpa), θερµοκρασία ελαιόλουτρου 150 C: άχροο υγρό, n D 20 = ; [α] D 20 = +13 (EtH, c = 1), (CHCl 3,c = 1) Σχόλια Το υπόστρωµα πρέπει να προστεθεί µετά την ενεργοποίηση της ζύµης η οποία είναι ορατή µε την σταθερή έκλυση C 2 στο µετρητή φυσσαλίδων. Η δεύτερη προσθήκη του υποστρώµατος µπορεί να γίνει και µια µέρα αργότερα από ότι περιγράφηκε παραπάνω. Σε χαµηλή θερµοκρασία η ενεργοποίηση της ζύµης απαιτεί περισσότερο χρόνο από ότι περιγράφηκε παραπάνω. Η ολοκλήρωση της αντίδρασης είναι απαραίτητη γιατί κάνει την απόσταξη ευκολότερη. Η απόδοση µπορεί να βελτιωθεί εάν η διηθηθείσα ζύµη ανακατευτεί πάλι σε µικρή ποσότητα νερού και όταν η ζύµη κατακαθίσει, το υπερκείµενο υγρό µπορεί να διηθηθεί και το διήθηµα νε ενωθεί µε τα άλλα διηθήµατα και να εκχυλιστεί. ιαχείριση αποβλήτων Ανακύκλωση Ο αιθέρας συλλέγεται και επαναποστάζεται Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υπόλειµµα διήθησης Υπόλειµµα απόσταξης Απόρριψη Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου Χρόνος 8 ώρες συµπεριλαµβανοµένης 1 ώραςγια διήθηση. Επιπλέον 3 ηµέρες ανάδευση και 24 ώρες εκχύλιση. ιακοπή Πρίν την απόσταξη. Βαθµός δυσκολίας Μέτρια. Αναλυτικά δεδοµένα Έλεγχος αντίδρασης µε TLC Παρασκευή δείγµατος Χρησιµοποιώντας ένα σιφώνιο Pasteur λαµβάνονται µία σταγόνα από το µίγµα της αντίδρασης και διαλύονται σε 0.5 ml διαιθυλαιθέρα. 4

5 NP Συνθήκες TLC-: προσροφητικό: TLC-aluminium foil (silica gel 60) εκλουστικό: n-εξάνιο : διαιθυλο αιθέρας = 2:1 εµφάνιση: Μετά την έκλουση ο διαλύτης εξατµίζεται και το φύλλο αλουµινίου βυθίζεται σε ένα διάλυµα 2 % νινυδρίνης και ξηραίνεται σε ρεύµα θερµού αέρα. Οι ουσίες εµφανίζονται σαν ερυθροϊώδεις κηλίδες R f (προϊόν) 0.14 R f (ακετοξικός 0.52 αιθυλεστέρας) Αέρια χρωµατογραφία (GC) Συνθήκες χρωµατογραφίας GC: στήλη: DB-1, 28 m, internal diameter 0.32 mm, film 0.25 µm Είσοδος: on-column-injection φέρον αέριο: hydrogen (40 cm/s) φούρνος: 50 C (5 min), 10 C/min at 240 C (40 min) ανιχνευτής: FID, 270 C Ο υπολογισµός της % συγκέντρωσης υπολογίζεται από το εµβαδόν των κορυφών GC GC του ακάθαρτου προϊόντος Χρόνος Ουσία Εµβαδόν κορυφών % συγκρατήσεως (min) 6.42 προϊόν παραπροϊόν (άγνωστο) παραπροϊόν (άγνωστο) 2.6 5

6 NP GC του καθαρού προϊόντος Χρόνος Ουσία Εµβαδόν κορυφών % συγκρατήσεως (min) 6.47 προϊόν 99.2 Άλλες προσµίξεις < 0.2 Φάσµα 1 H NMR καθαρού προϊόντος (500 MHz, CDCl 3 ) H δ (ppm) Πολλαπλότητα Αριθµός H Απόδοση 1.23 d 3 4-H 1.27 t 3 -CH 2 CH m 2 2-H 3.55 s 1 H 4.16 q 2 -CH 2 CH m 1 3-H 6

7 NP Φάσµα 13 C NMR καθαρού προϊόντος (125 MHz, CDCl 3 ) H δ (ppm) Απόδοση 13.8 CH 2 CH C C CH 2 CH C C διαλύτης Φάσµα IR καθαρού προϊόντος (film) cm -1 (cm -1 ) Απόδοση 3437 εσµός -H- 2979, 2936 εσµός C-H, αλκάνιο 1735 εσµός C=, εστέρας 7

Σχετικά έγγραφα

4024 Εναντιοεκλεκτική σύνθεση του (1R,2S)-cis-υδροξυ κυκλοπεντανοκαρβοξυλικού αιθυλεστέρα

4024 Εναντιοεκλεκτική σύνθεση του (1R,2S)-cis-υδροξυ κυκλοπεντανοκαρβοξυλικού αιθυλεστέρα H ζύµη C 8 H 12 3 C 8 H 14 3 (156.2) (158.2) Ταξινόµηση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις ουσιών Αναγωγή, στερεοεκλεκτική