Separación de aldehidos y cetonas reactivas de mezclas mediante un protocolo de extracción de bisulfito

El objetivo general de este procedimiento es eliminar los aldehídos y las cetonas reactivas de las mezclas, mediante la extracción líquido-líquido directamente con bisulfito de sodio saturado en un solvente miscible. Este método puede ayudar a purificar las mezclas en sus componentes individuales. En concreto, este método se puede utilizar para separar compuestos que contienen aldehído o grupos funcionales cetonas de otros compuestos.

La principal ventaja de esta técnica es que es extremadamente fácil de realizar y proporciona tasas de separación y recuperación muy altas. Tras intentos infructuosos de eliminar los restos de aldehído del producto de reacción mediante cromatografía en columna, hicimos reaccionar específicamente el contaminante con bisulfito para formar un aducto cargado, que se puede eliminar mediante extracción líquido-líquido. Los demostradores del procedimiento serán Maria Boucher y Max Furigay, estudiantes de investigación de pregrado en mi laboratorio.

Aquí se demuestra la separación de aldehídos aromáticos de una mezcla, para la separación de butirato de bencilo de una mezcla uno a uno con anisaldehído. A lo largo de este procedimiento, el bisulfito de sodio puede generar gas dióxido de azufre, por lo que este protocolo debe llevarse a cabo con una ventilación adecuada, como en una campana extractora. Para empezar, disuelva 175 microlitros de anisaldehído y 250 microlitros de butirato de bencilo en cinco mililitros de metanol.

Transfiera la solución a un embudo separador, agregue un mililitro de bisulfito de sodio acuoso saturado y agite vigorosamente durante aproximadamente 30 segundos. A continuación, añade 25 mililitros de agua desionizada y 25 mililitros de hexanos de acetato de etilo al 10% y agita enérgicamente. Separa las capas.

Secar la capa orgánica con sulfato de magnesio anhidro. Filtre la solución para eliminar el sulfato de magnesio. Luego, concentre la solución en vacío usando un evaporador rotativo.

La separación de aldehídos alifáticos y cetonas de una mezcla se demuestra aquí a través de la separación de butirato de bencilo de una mezcla uno a uno con acetona de bencilo. Disuelva 213 microlitros de acetona de bencilo y 250 microlitros de butirato de bencilo y 10 mililitros de dimetilformamida. Después de transferir la solución a un embudo separador, agregue 25 mililitros de bisulfito de sodio acuoso saturado, agite la solución vigorosamente durante aproximadamente 30 segundos.

A continuación, añade 25 mililitros de agua desionizada y 25 mililitros de hexanos de acetato de etilo al 10% y agita enérgicamente. Si la capa biacuosa parece turbia, agregue más agua y agite nuevamente el embudo separador. Si aún ve un sólido después de la separación, filtre todo el material a través de Celite para eliminar el sólido antes de continuar con el siguiente paso.

A continuación, separa las capas. Regrese la capa acuosa al embudo separador, agregue otros 25 mililitros de hexanos de acetato de etilo al 10% y agite enérgicamente. Escurrir la capa acuosa, dejando la capa orgánica en el embudo de separación.

A continuación, vuelve a añadir la capa orgánica anterior al embudo de separación. Lave las capas orgánicas combinadas tres veces con agua desionizada. Secar la capa orgánica con sulfato de magnesio anhidro.

Después de filtrar la solución para eliminar el concentrado de sulfato de magnesio en el vacío utilizando un evaporador rotativo. La separación de aldehídos de una mezcla que contiene un alquino se demuestra aquí a través de la separación de butirato de bencilo de una mezcla uno a uno con citronelal Disuelva 255 microlitros de citronelal y 250 microlitros de butirato de bencilo en diez mililitros de dimetilformamida y transfiera la solución a un embudo separador. Luego, agregue 25 mililitros de bisulfito de sodio acuoso saturado y agite enérgicamente durante aproximadamente 30 segundos.

Añadir 25 mililitros de agua desionizada y 25 mililitros de hexanos y agitar enérgicamente. Secar la capa orgánica con sulfato de magnesio anhidro. Filtre la solución para eliminar el sulfato de magnesio antes de concentrarse en el vacío utilizando un evaporador rotativo.

El reaislamiento de aldehídos de una mezcla se demuestra aquí a través de la separación de piperonilo de una mezcla uno a uno con butirato de bencilo. Disuelva 217 miligramos de piperonilo y 250 microlitros de butirato de bencilo en cinco mililitros de metanol y transfiera la solución a un embudo separador. Agregue un mililitro de bisulfito de sodio acuoso saturado y agite enérgicamente durante aproximadamente 30 segundos.

A continuación, añade 25 mililitros de agua desionizada y 25 mililitros de hexanos de acetato de etilo al 10%. Después de agitar vigorosamente, separe las capas. Regrese la capa acuosa al embudo separador.

Lave la capa acuosa una vez con 25 mililitros de hexanos de acetato de etilo al 10% para eliminar la pequeña cantidad de butirato de bencilo restante. Luego, agregue 25 mililitros de acetato de etilo seguido de 50% de hidróxido de sodio hasta que una tira de pH indique que el pH es 12. Luego, agite la solución vigorosamente.

Se ha observado la evolución del gas durante este paso y puede causar acumulación de presión. Asegúrese de ventilar correctamente el embudo separador. El piperonilo, nuestro aldehído de ejemplo, no es sensible a la base, pero los aldehídos con alfa-hidrógenos enolizables pueden ser inestables al hidróxido de sodio.

Sustituir el hidróxido de sodio por fosfato de sodio saturado tribásico puede mitigar las reacciones secundarias no deseadas causadas por una base fuerte. Después de separar las capas, regrese la capa acuosa al embudo de separación. Agregue 25 mililitros de acetato de etilo y agite enérgicamente.

Después de separar las capas, combine la capa orgánica con la capa orgánica del paso anterior antes de secar. Filtre y concentre la solución como antes. El éxito de este protocolo se puede juzgar por la RMN de protones.

Si el protocolo no tiene éxito, el aldehído o la cetona permanecerán en la mezcla y podrán ser detectados por sus señales características en el espectro de RMN. Los aldehídos tienen señales características entre nueve y 10 PPM, por lo que la presencia de un pico en esta región indica una separación fallida. Una separación exitosa no tendrá un pico en esta región y solo contendrá los picos asociados con el componente no aldehído de la mezcla original.

Cuando se utiliza una mezcla que contiene alquinos, a veces se observan reacciones secundarias con el alquino. Estos pueden ser detectados por la aparición de picos no asociados con ninguno de los componentes originales. Este problema se puede mitigar mediante el uso de hexanos, un solvente con baja solubilidad en dióxido de azufre, que es responsable de las reacciones secundarias no deseadas.

Una separación exitosa no contendrá picos en la RMN no asociados con los componentes originales. Al volver a aislar el aldehído, una pequeña cantidad del otro componente puede ser detectada por RMN de protones. Este componente se puede eliminar casi por completo realizando el lavado opcional de la capa acuosa antes de revertir la reacción del bisulfito.

Una vez dominada, esta técnica se puede hacer en 15 minutos si se realiza correctamente. Este protocolo es eficaz para los aldehídos aromáticos y alifáticos, incluidos los aldehídos neopentilo obstaculizados estéricamente. Las cetonas metilo y cíclicas se pueden eliminar, mientras que las cetonas estéricamente más obstaculizadas o conjugadas no son reactivas.

Casi todos los grupos funcionales son tolerados en el protocolo, incluidos los grupos funcionales electrofílicos como los epóxidos o los cloruros de bencilo. Una excepción son las aminas alifáticas, que se someten a una reacción ácido-base con el bisulfito y, por lo tanto, se ionizan parcialmente durante el protocolo.