3035 Σύνθεση του cis-1,2-εποξυκυκοοκτανίουαπό κυκλοοκτένιο H 2 O 2 / Lipase O C 8 H 14 (110.2) H 2 O 2 (34.0) C 8 H 14 O (126.2) Βιβλιογραφία S. Warwel, M. Rüsch gen. Klaas, J. Mol. Catalysis B: Enzym. 1 1995, 29-35 M. Rüsch gen. Klaas und S. Warwel, Organic Lett. 1999, 1, 1025-6. Ταξινόµιση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις ουσιών Προσθήκη σε αλκένια, οξείδωση Αλκένιο, εποξείδιο, υπεροξείδιο, ένζυµο, φυσικό προϊόν Μέθοδοι εργασίας Ανάδευση µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, απόσταξη µε ελαττωµένη πίεση, ανατάραξη, εκχύλιση, διήθηση, εξάτµιση σε περιστρεφόµενο εξατµιστή, θέρµανση µε ελαιόλουτρο. Οδηγία (κλίµακα 10 mmol) Εξοπλισµός Σφαιρική φιάλη 100 ml, φιάλη Erlrnmeyer των 250 ml, µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, περιστρεφόµενος εξατµιστής, αποστακτική συσκευή βραχείας διαδροµής ή συσκευή µικροαπόσταξης, αντλία κενού, ελαιόλουτρο. Ουσίες cis-κυκλοοκτένιο (bp 145-146 C) 1.10 g (1.31 ml, 10.0 mmol) υπεροξείδιο του υδρογόνου (33%) 5.7 g (5.1 ml, 55 mmol) Chirazyme L2-cf (Roche Biochemicals 1 865 439) 0.5 g οξικός αιθυλεστέρας (bp 77 C) 50 ml ταινία ελέγχου υπεροξειδίου ή διάλυµα αµύλου ιωδιούχου καλίου κορεσµένο διάλυµα θειώδους νατρίου κορεσµένο διάλυµα όξινου ανθρακικού νατρίου θειϊκό νάτριο για ξήρανση νερό 1
Αντίδραση Όταν εκτελούνται εργασίες µε υπεροξείδιο του υδρογόνου, όλα τα εξαρτήµατα πρέπει να είναι ελεύθερα από βαρέα µέταλλα, ιδιαίτερα θα πρέπει να προσεχτεί να είναι άθικτο το πλαστικό κάλυµµα των µαγνητικών ράβδων ανάδευσης. Σε µια σφαιρική φιάλη των 100 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης φέρονται 1.10 g (10.0 mmol) cis-κυκλοοκτενίου διαλυµένα σε 50 ml οξικού αιθυλεστέρα και 0.5 g της Λιπάσης. Μέσα σε χρονικό διάστηµα 3 ωρών και σε διαστήµατα των 15 λεπτών προστίθενται κάθε φορά υπό ανάδευση 425 µl υπεροξειδίου του υδρογόνου (συνολικά 5.1 ml). Στη συνέχεια το µίγµα αναδεύεται σε θερµοκρασία δωµατίου επί 24 ώρες. Επεξεργασία Το µίγµα της αντίδρασης διηθείται σε πτυχωτό ηθµό σε φιάλη Erlenmeyer των 250 ml. H Λιπάση επί του ηθµού αποθηκεύεται σε οξικό αιθυλεστέρα. Στο διήθηµα προστίθεται στάγδην και υπό ανάδευση διάλυµα θειώδους νατρίου έως ότου ο έλεγχος για παρουσία υπεροξειδίου είτε µε ταινία ελέγχου για υπεροξείδιο ή µε διάλυµα αµύλου ιωδιούχου καλίου είναι αρνητικός. Τότε το διάλυµα ανακινείται µε κορεσµένο διάλυµα NaHCO 3 έως ότου δεν παρατηρείται περαιτέρω έκλυση αερίου. ιαχωρίζονται οι δύο φάσεις και η οργανική ξηραίνεται µε θειϊκό νάτριο. Το ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση, πλένεταιµε µικρή ποσότητα διαλύτη. Ο διαλύτης αποµακρύνεται σε περιστρεφόµενο εξατµιστή σε πίεση όχι χαµηλότερη από 200 hpa. Το κυκλοοκτενο εποξείδιο πρέπει να έχει ένα σηµείο τήξεως τουλάχιστον 52 ο C. Για περαιτέρω καθαρισµό το ακάθαρτο προϊόν µπορεί να αποσταχθεί µε αποστακτική συσκευή βραχείας διαδροµής ή σε συσκευή µικροαπόσταξης υπό ελαττωµένη πίεση. Απόδοση: 950 mg (7.53 mmol, 75%); Άχροο ρητινώδες στερεό, bp 69 C (13 hpa), mp 52 Σχόλια Το ένζυµο µπορεί να χρησιµοποιηθεί αρκετές φορές. Στην περίπτωση αυτή δεν πρέπει να ξηρανθεί άλλά να αποθηκευτεί σε έναν κατάλληλο διαλύτη. ιαχείριση αποβλήτων Ανακύκλωση Ο εξατµισθείς οξικός αιθυλεστέρας συλλέγεται και επαναποστάζεται. Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατικές φάσεις Υπόλειµµα απόσταξης Θειϊκό νάτριο Απόρριψη Εξουδετέρωση µε διάλυµα NaOH και µετά: µίγµατα διαλύτη νερού, ελεύθερα αλογόνου Οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου 2
Χρόνος 4 ώρες επιπλέον 24 ώρες για ανάδευση. ιακοπή Μετά την προσθήκη του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Βαθµός δυσκολίας Εύκολη. Αναλυτικά δεδοµένα GC Παρασκεή δείγµατος: Περίπου 100 mg της ουσίας διαλύονται σε 1 ml tert-βουτυλο µεθυλο αιθέρα από το οποίο εισάγεται στη στήλη 1 µl διαλύµατος. GC Συνθήκες GC: στήλη: Macherey and Nagel, SE-54, 326-MN-30705-9, length 25 m, ID 0.32 mm, DF 0.25 µm είσοδος: Gerstel KAS with control unit, injector temperature 250 C; split injection 1:20, injected volume 1 µl φέρον αέριο: nitrogen, pre-column pressure 62 kpa, 1.04 ml/min φούρνος: start temperature 80 C, 1 min, heating rate 5 C/min, 250 C, 30 min ανιχνευτής: FID, 275 C Η επί τοις % συγκέντρωση υπολογίστηκε από το εµβαδόν των κορυφών GC καθαρού προϊόντος Χρόνος Ουσία Εµβαδόν προϊόν 3
συγκρατήσεως (min) % 9.8 προϊόν(εποξυκυκλοοκτάνιο, προσδιορισθέν µε GC/MS) m/e: 111, 98, 97, 93, 84, 83, 82, 79, 67, 57, 55, 42, 41, 39 100 Φάσµα 1 H NMR ακάθαρτου προϊόντος (250 MHz, CDCl 3 ) 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0-0.5 Φάσµα 1 H NMR καθαρού προϊόντος (250 MHz, CDCl 3 ) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 δ (ppm) Πολλαπλότητα αριθµός H Απόδοση 1.10-1.79 m 10 2.14 m 2 2.90 m 2 CH-O-CH 7.26 διαλύτης 4
Φάσµα 13 C NMR ακάθαρτου προϊόντος (62.5 MHz, CDCl 3 ) 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Φάσµα 13 C NMR καθαρού προϊόντος (62.5 MHz, CDCl 3 ) 6 5 7 8 4 3 1 2 O 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 δ (ppm) Απόδοση 1 25.5 C-5, C-6 26.2 C-4, C-7 26.5 C-3, C-8 55.6 C-1, C-2 76.5-77.5 ιαλύτης 1 N. R. Easton, Jr., F. A. L. Anet, P. A. Burns and C. S. Foote, J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 3945. 5
Φάσµα IR ακάθαρτου προϊόντος (ATR) Φάσµα IR καθαρού προϊόντος (ATR) (cm -1 ) 2969 2924 2853 Απόδοση εσµός C-H αλκάνιο 6