Separazione di aldeidi e chetoni reattive da miscele utilizzando un protocollo di estrazione di bisolfito

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di rimuovere le aldeidi e i chetoni reattivi dalle miscele, mediante estrazione liquido-liquido direttamente con bisolfito di sodio saturo in un solvente miscibile. Questo metodo può aiutare a purificare le miscele, nei loro singoli componenti. In particolare, questo metodo può essere utilizzato per separare i composti che contengono gruppi funzionali aldeidici o chetonici da altri composti.

Il vantaggio principale di questa tecnica è che è estremamente facile da eseguire e offre tassi di separazione e recupero molto elevati. A seguito di tentativi infruttuosi di rimuovere il reagente aldeidico residuo dal prodotto di reazione utilizzando la cromatografia su colonna, abbiamo fatto reagire specificamente il contaminante con il bisolfito per formare un addotto carico, che è rimovibile mediante estrazione liquido-liquido. A dimostrare la procedura saranno Maria Boucher e Max Furigay, che sono studenti di ricerca universitari nel mio laboratorio.

La separazione delle aldeidi aromatiche da una miscela è qui dimostrata, per la separazione del benzil butirrato da una miscela uno a uno con anisaldeide. Durante questa procedura il bisolfito di sodio può generare anidride solforosa gassosa, quindi questo protocollo deve essere eseguito con un'adeguata ventilazione, ad esempio in una cappa aspirante. Per iniziare, sciogliere 175 microlitri di anisaldeide e 250 microlitri di benzil butirrato in cinque millilitri di metanolo.

Trasferire la soluzione in un imbuto separatore, aggiungere un millilitro di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 secondi. Quindi, aggiungere 25 millilitri di acqua deionizzata e 25 millilitri di esani di acetato di etile al 10% e agitare energicamente. Separa i livelli.

Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio. Quindi, concentrare la soluzione nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

La separazione di aldeidi alifatiche e chetoni da una miscela è qui dimostrata attraverso la separazione del butirrato di benzile da una miscela a una con acetone di benzile. Sciogliere 213 microlitri di benzil acetone e 250 microlitri di benzil butirrato e 10 millilitri di dimetilformammide. Dopo aver trasferito la soluzione in un imbuto separatore, aggiungere 25 millilitri di bisolfito di sodio acquoso saturo, agitare energicamente la soluzione per circa 30 secondi.

Quindi, aggiungere 25 millilitri di acqua deionizzata e 25 millilitri di esani di acetato di etile al 10% e agitare energicamente. Se lo strato bi-acquoso appare torbido, aggiungere altra acqua e agitare nuovamente l'imbuto separatore. Se vedi ancora un solido dopo la separazione, filtra tutto il materiale attraverso Celite per rimuovere il solido prima di procedere al passaggio successivo.

Quindi separare i livelli. Rimettere lo strato acquoso nell'imbuto separatore, aggiungere altri 25 millilitri di esani di acetato di etile al 10% e agitare energicamente. Drenare lo strato acquoso, lasciando lo strato organico nell'imbuto separatore.

Quindi, aggiungi nuovamente lo strato organico precedente all'imbuto separatore. Lavare tre volte gli strati organici combinati con acqua deionizzata. Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro.

Dopo aver filtrato la soluzione per rimuovere il concentrato di solfato di magnesio nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante. La separazione delle aldeidi da una miscela contenente un alchino è qui dimostrata attraverso la separazione del benzil butirrato da una miscela uno a uno con citronellale Sciogliere 255 microlitri di citronellale e 250 microlitri di benzil butirrato in dieci millilitri di dimetilformammide e trasferire la soluzione in un imbuto separatore. Quindi, aggiungere 25 millilitri di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 secondi.

Aggiungere 25 millilitri di acqua deionizzata e 25 millilitri di esani e agitare energicamente. Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio prima di concentrarla nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

Il ri-isolamento delle aldeidi da una miscela è qui dimostrato attraverso la separazione del piperonil da una miscela uno a uno con benzil butirrato. Sciogliere 217 milligrammi di piperonil e 250 microlitri di benzil butirrato in cinque millilitri di metanolo e trasferire la soluzione in un imbuto separatore. Aggiungere un millilitro di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 secondi.

Quindi, aggiungere 25 millilitri di acqua deionizzata e 25 millilitri di esani di acetato di etile al 10%. Dopo aver agitato energicamente, separare gli strati. Riportare lo strato acquoso nell'imbuto separatore.

Lavare una volta lo strato acquoso con 25 millilitri di esani di acetato di etile al 10% per rimuovere la piccola quantità di benzil butirrato rimanente. Quindi, aggiungere 25 millilitri di acetato di etile seguiti da idrossido di sodio al 50% fino a quando una striscia di pH indica che il pH è 12. Quindi, agitare energicamente la soluzione.

Durante questa fase è stata osservata l'evoluzione del gas che può causare un accumulo di pressione. Assicurarsi di sfiatare correttamente l'imbuto separatore. Il piperonile, la nostra aldeide di esempio, non è sensibile alla base, ma le aldeidi con alfa-idrogeni enolizzabili possono essere instabili all'idrossido di sodio.

La sostituzione dell'idrossido di sodio con fosfato tribasico di sodio saturo può mitigare le reazioni collaterali indesiderate causate da una base forte. Dopo aver separato gli strati, rimettere lo strato acquoso nell'imbuto separatore. Aggiungere 25 millilitri di acetato di etile e agitare energicamente.

Dopo aver separato gli strati, unire lo strato organico con lo strato organico del passaggio precedente prima dell'essiccazione. Filtrare e concentrare la soluzione come prima. Il successo di questo protocollo può essere giudicato dalla risonanza magnetica nasale protonica.

Se il protocollo non ha successo, l'aldeide o il chetone rimarranno nella miscela e potranno essere rilevati dai suoi segnali caratteristici nello spettro NMR. Le aldeidi hanno segnali caratteristici tra 9 e 10 PPM, quindi la presenza di un picco in questa regione indica una mancata separazione. Una separazione riuscita non avrà un picco in questa regione e conterrà solo i picchi associati alla componente non aldeidica della miscela originale.

Quando si utilizza un alchino contenente una miscela, a volte si osservano reazioni collaterali con l'alchino. Questi possono essere rilevati dalla comparsa di picchi non associati a nessuno dei componenti originali. Questo problema può essere mitigato utilizzando gli esani, un solvente a bassa solubilità in anidride solforosa, responsabile delle reazioni collaterali indesiderate.

Una separazione riuscita non conterrà picchi nell'NMR non associati ai componenti originali. Quando si isola nuovamente l'aldeide, una piccola quantità dell'altro componente può essere rilevata dalla risonanza magnetica nasale protonica. Questo componente può essere quasi completamente rimosso eseguendo il lavaggio opzionale dello strato acquoso prima di invertire la reazione del bisolfito.

Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 15 minuti se eseguita correttamente. Questo protocollo è efficace per le aldeidi aromatiche e alifatiche, comprese le neopentilaldeidi stericamente ostacolate. I chetoni metilici e ciclici possono essere rimossi, mentre i chetoni stericamente più ostacolati o coniugati non sono reattivi.

Quasi tutti i gruppi funzionali sono tollerati nel protocollo, compresi i gruppi funzionali elettrofili come gli epossidi o i cloruri di benzile. Un'eccezione sono le ammine alifatiche, che subiscono una reazione acido-base con il bisolfito e sono quindi parzialmente ionizzate durante il protocollo.