用亚硫酸氢萃取协议分离混合物中的醛和反应性酮

摘要

在这里, 我们提出了一个协议, 从混合物中去除醛和反应酮的液体-液体萃取协议直接与饱和亚硫酸氢钠在混溶溶剂。这个组合协议是快速和轻便的执行。醛或酮可以通过水层的碱化重新分离。

摘要

有机化合物的提纯是常规合成作业的重要组成部分。通过生成带电结构将污染物移到水层中的能力提供了利用萃取作为一种简单的净化技术的机会。通过将混溶有机溶剂与饱和亚硫酸氢钠结合使用, 可以成功地将醛类和反应性酮转化为带电的亚硫酸氢加合物, 然后将其与混合物的其他有机成分分离。介绍一种不相容的有机层。在这里, 我们描述了一个简单的协议, 以去除醛, 包括 sterically 受阻的新戊二醛和一些酮, 从化学混合物。酮可以分离, 如果他们是 sterically 不受阻碍的循环或甲基酮。对于脂肪族醛类和酮类, 甲基酰胺被用作混溶溶剂, 以提高去除率。亚硫酸氢的加入反应可以通过碱化的水层来逆转, 从而使混合物的反应羰基组分重新分离。

引言

混合物组分的分离对制备纯材料是必不可少的。本文介绍的方法允许从其他有机分子中简便地分离醛和 sterically 不受阻碍的循环和甲基酮¹。该技术依赖亚硫酸氢与羰基基团的反应性, 创建一个可分离成水层的带电加合物, 而其他组分则分离成不相容的有机层。在亚硫酸氢和羰基之间实现反应性的关键是使用一种混溶溶剂, 这使得在分离之前的反应发生在不同的阶段。如果没有加入混溶溶剂的最小分离, 大概是由于亲水性亚硫酸氢和疏水性有机物之间的接触差。

这种分离方法的优点是能方便地进行纯化。液-液萃取是一种简单的操作, 可以大规模地进行。替代纯化技术, 如柱层析, 是昂贵得多, 耗时, 并具有挑战性的大规模执行, 需要充分的差异, 在极性方面的成分。通过再结晶或蒸馏提纯, 需要对混合物组分的溶解度或沸点进行充分的分异。由于亚硫酸氢提取依赖于醛和酮羰基基团反应性的差异, 具有相似溶解度、沸点或极性的化合物可以有效地分离。其他化学分离方法存在选择性地分离醛和酮从混合物, 例如, 选择性形成肟², 循环缩醛^产物3, 或^缩4 形成。这些方法需要额外的步骤来分离形成的物种与混合物, 因为产品不是水溶性的, 因此不能用简单的萃取协议分离。醛氧化形成可移动羧酸是另一种报告的技术⁵

方案

1. 从混合物中分离芳香醛的标准协议。例子: 从1:1 混合物与茴香醛分离丁酸苄酯。

1. 将 175 ul 的茴香醛和 250 ul 的丁酸苄酯溶解在5毫升甲醇中, 并将溶液转移到部位漏斗上。
   注意: 亚硫酸氢钠可以产生二氧化硫气体, 因此该协议应进行适当的通风, 如通风罩。
2. 加入1毫升饱和水亚硫酸氢钠, 并大力摇动大约三十年代。
3. 加入25毫升去离子水和25毫升10% 乙酸乙酯/hexanes, 并大力摇动。
4. 分隔图层。用无水硫酸镁干燥有机层。过滤解决方案, 以去除硫酸镁和集中在真空使用旋转蒸发器。

2. 从混合物中分离脂肪醛和酮。例子: 从1:1 混合物与 Benzylacetone 分离丁酸苄酯。

1. 在10毫升的甲基酰胺中溶解 213 ul 的 benzylacetone 和 250 ul 的丁酸苄酯, 并将溶液转移到部位漏斗上。
   注意: 亚硫酸氢钠可以产生二氧化硫气体, 因此该协议应进行适当的通风, 如通风罩。
2. 加入25毫升饱和水亚硫酸氢钠, 并大力摇动大约三十年代。
3. 加入25毫升去离子水和25毫升10% 乙酸乙酯/hexanes, 并大力摇动。
4. 分隔图层。将水层返回部位漏斗, 加入25毫升10% 乙基醋酸盐/hexanes, 并大力摇动。排出水层, 将有机层留在部位漏斗中。将....

结果

用于醛去除的过程1用于芳香醛。过程2, 其中甲基酰胺用作混溶溶剂, 应用于脂肪族醛和酮。过程2还应用于不完全溶于甲醇的混合物。利用¹H 核磁共振积分分析和质量恢复率分析了从每种协议获得的材料的纯度。典型的纯度和恢复大于 95% (图 1)。成功的分离取决于醛或酮组件 (图 4和图 5) 中出现的¹H 核磁共振信号缺乏。特别是诊断成功的分离是没有峰值之间的9和 10 ppm 时, 去除醛。如果分离不发生, 它可能是由于缺乏充足的亚硫酸氢反应与羰基化合物。共轭酮或 sterically 受阻酮是不可移除使用此方法 (图 2)。

讨论

最初尝试使用亚硫酸氢反应作为一种方法来去除醛使用典型的两相萃取, 导致极低的去除水平。我们假设, 反应是不够快, 在非常有限的时间内发生的两层接触。为了增加反应物之间的接触, 我们开发了一个两阶段萃取协议, 在这种条件下, 首先使用水混溶溶剂, 使反应物在引入不溶溶剂之前有足够的混合。引入不相容的溶剂, 然后允许分离的带电亚硫酸氢合物从带电有机成分。该协议的关键步骤是使用可混溶有机溶剂, 改善亚硫酸氢水和有机可溶性组分之间的接触。可混和不溶溶剂的特性可以多种多样, 以及反应性伙伴的比率和身份、议定书的规模, 以及将各种额外的萃取和/或洗涤纳入议定书。这使得本议定书的应用和适应能够分离出含有反应羰基成分的多种化学混合物。

在将此协议调整为新的化学混合物时, 必须注意避免气体的演化或过热的产生。用户应该检查化学相容性之前尝试的亚硫酸氢协议。亚硫酸氢溶液可以演化二氧化硫气体, 从而导致压力的积聚。由于二氧化碳气体的产生, 亚硫酸氢钠和碳酸氢钠应谨慎使用。建议对亚硫酸氢盐进行缓慢的添加, 以控制气体的演化和热的快速生成。此处描述的示例分色不会产生过热或气体, 但在将协议适应于新情况或增加协.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
硫酸氢钠	Fisher	AC419440010	1 千克
丁酸苄酯	Fisher	AAB2424130	250 克
茴香醛	Fisher	AC104801000	100 毫升
镁	Fisher	M65-500	500 克
乙酸乙酯	Fisher	E195-4	4 升
己烷	Fisher	H292-4	4 升
甲醇	费舍尔	A456-1	1 升
二甲基甲酰胺	Fisher	D119-1	1 升
香茅	Fisher	AAL15753AE	100 毫升
苯甲酰丙酮	费舍尔	AC105832500	250 毫升
费舍尔	离子水	BP28194	4 升
管道	Sigma-Aldrich	P49104-25G	25 G
氢氧化钠	Fisher	S318-1	1 千克
带盖分液漏斗	Fisher	10-437-5B	125 毫升
环形支架	Fisher	03-422-215	3 铝杆
环形夹	Fisher	12-000-104	5 厘米
费舍尔	软木环	07-835AA	8 cm 外形尺寸
圆底培养瓶	Fisher	31-501-107	100 毫升
带附件的旋转蒸发器	Fisher	05-000-461	冷阱 Bondenser
凹凸陷阱 14/20 接头	Fisher	CG132201	14/20 接头
漏斗	Fisher	05-555-6	有机溶剂兼容
cotton	Fisher	22-456-881	非无菌
玻璃移液管	Fisher	13-678-20A	硼硅酸盐 5.75 英寸
两个 250 微升注射器	Fisher	14-813-69
4 个 Fisher		10-040D 锥形瓶	125 毫升
通风柜	费舍尔	13-118-370
丁腈手套	Fisher	19-149-863B	中等
护目镜	Fisher	17-377-403
Fisher		14-357Q
天平	Fisher	01-912-403	120 g 容量