Separação de aldeídos e cetonas reativas de misturas usando um protocolo de extração de bissulfito

O objetivo geral deste procedimento é remover aldeídos e cetonas reativas das misturas, por extração líquido-líquido diretamente com bissulfito de sódio saturado em um solvente miscível. Este método pode ajudar a purificar misturas em seus componentes individuais. Especificamente, este método pode ser usado para separar compostos que contêm grupos funcionais de aldeído ou cetona de outros compostos.

A principal vantagem desta técnica é que ela é extremamente fácil de executar e oferece taxas de separação e recuperação muito altas. Após tentativas malsucedidas de remover o reagente de aldeído restante do produto da reação usando cromatografia em coluna, reagimos especificamente ao contaminante com bissulfito para formar um aduto carregado, que é removível por extração líquido-líquido. Demonstrando o procedimento estarão Maria Boucher e Max Furigay, que são estudantes de pesquisa de graduação em meu laboratório.

A separação de aldeídos aromáticos de uma mistura é demonstrada aqui, para a separação do butirato de benzila de uma mistura de um para um com anisaldeído. Ao longo deste procedimento, o bissulfito de sódio pode gerar gás dióxido de enxofre, portanto, este protocolo deve ser realizado com ventilação adequada, como em uma capela de exaustão. Para começar, dissolva 175 microlitros de anisaldeído e 250 microlitros de butirato de benzila em cinco mililitros de metanol.

Transferir a solução para uma ampola de separação, adicionar um mililitro de bissulfito de sódio aquoso saturado e agitar vigorosamente durante cerca de 30 segundos. Em seguida, adicione 25 mililitros de água deionizada e 25 mililitros de hexanos de acetato de etila a 10% e agite vigorosamente. Separe as camadas.

Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro. Filtre a solução para remover o sulfato de magnésio. Em seguida, concentrar a solução no vácuo, utilizando um evaporador rotativo.

A separação de aldeídos alifáticos e cetonas de uma mistura é demonstrada aqui através da separação do butirato de benzila de uma para uma mistura com benzilacetona. Dissolva 213 microlitros de benzilacetona e 250 microlitros de butirato de benzila e 10 mililitros de dimetilformamida. Depois de transferir a solução para um funil de separação, adicionar 25 mililitros de bissulfito de sódio aquoso saturado, agitar vigorosamente a solução durante cerca de 30 segundos.

Em seguida, adicione 25 mililitros de água deionizada e 25 mililitros de hexanos de acetato de etila a 10% e agite vigorosamente. Se a camada bi-aquosa parecer turva, adicionar mais água e agitar novamente a ampola de separação. Se você ainda vir um sólido após a separação, filtre todo o material através do Celite para remover o sólido antes de prosseguir para a próxima etapa.

Em seguida, separe as camadas. Retorne a camada aquosa ao funil de separação, adicione mais 25 mililitros de hexanos de acetato de etila a 10% e agite vigorosamente. Drenar a camada aquosa, deixando a camada orgânica no funil de separação.

Em seguida, adicione a camada orgânica anterior de volta ao funil separatório. Lave as camadas orgânicas combinadas três vezes com água deionizada. Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro.

Após a filtragem, a solução para remover o concentrado de sulfato de magnésio no vácuo usando um evaporador rotativo. A separação de aldeídos de uma mistura contendo um alcino é demonstrada aqui através da separação do butirato de benzila de uma mistura de um para um com citronelal Dissolva 255 microlitros de citronelal e 250 microlitros de butirato de benzila em dez mililitros de dimetilformamida e transfira a solução para um funil separador. Em seguida, adicione 25 mililitros de bissulfito de sódio aquoso saturado e agite vigorosamente por aproximadamente 30 segundos.

Adicione 25 mililitros de água deionizada e 25 mililitros de hexanos e agite vigorosamente. Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro. Filtrar a solução a retirar o sulfato de magnésio antes de concentrar no vácuo, utilizando um evaporador rotativo.

O novo isolamento de aldeídos de uma mistura é demonstrado aqui através da separação de piperonil de uma mistura de um para um com butirato de benzila. Dissolver 217 miligramas de piperonilo e 250 microlitros de butirato de benzilo em cinco mililitros de metanol e transferir a solução para uma ampola de separação. Adicione um mililitro de bissulfito de sódio aquoso saturado e agite vigorosamente por aproximadamente 30 segundos.

Em seguida, adicione 25 mililitros de água deionizada e 25 mililitros de hexanos de acetato de etila a 10%. Depois de agitar vigorosamente, separe as camadas. Voltar a colocar a camada aquosa de volta na ampola de separação.

Lave a camada aquosa uma vez com 25 mililitros de hexanos de acetato de etila a 10% para remover a pequena quantidade de butirato de benzila restante. Em seguida, adicione 25 mililitros de acetato de etila seguido de hidróxido de sódio a 50% até que uma tira de pH indique que o pH é 12. Em seguida, agite a solução vigorosamente.

A evolução do gás foi observada durante esta etapa e pode causar acúmulo de pressão. Certifique-se de ventilar adequadamente o funil de separação. O piperonil, nosso aldeído de exemplo, não é sensível à base, mas os aldeídos com hidrogênios alfa enoliáveis podem ser instáveis ao hidróxido de sódio.

A substituição do hidróxido de sódio por fosfato de sódio saturado tribásico pode mitigar reações colaterais indesejadas causadas por uma base forte. Depois de separar as camadas, retorne a camada aquosa ao funil de separação. Adicione 25 mililitros de acetato de etila e agite vigorosamente.

Depois de separar as camadas, combine a camada orgânica com a camada orgânica da etapa anterior antes de secar. Filtrar e concentrar a solução como antes. O sucesso deste protocolo pode ser julgado pela RMN de prótons.

Se o protocolo não for bem-sucedido, o aldeído ou a cetona permanecerão na mistura e poderão ser detectados por seus sinais característicos no espectro de RMN. Os aldeídos têm sinais característicos entre nove e 10 PPM, portanto, a presença de um pico nesta região indica uma falha na separação. Uma separação bem-sucedida não terá um pico nesta região e conterá apenas os picos associados ao componente não aldeído da mistura original.

Ao usar uma mistura contendo alcino, às vezes são observadas reações colaterais com o alcino. Estes podem ser detectados pelo aparecimento de picos não associados a nenhum componente original. Esse problema pode ser mitigado com o uso de hexanos, um solvente com baixa solubilidade em dióxido de enxofre, responsável pelas reações colaterais indesejadas.

Uma separação bem-sucedida não conterá picos na RMN não associados aos componentes originais. Ao reisolar o aldeído, uma pequena quantidade do outro componente pode ser detectada por RMN de prótons. Este componente pode ser quase totalmente removido realizando a lavagem opcional da camada aquosa antes de reverter a reação do bissulfito.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 15 minutos, se executada corretamente. Este protocolo é eficaz para aldeídos aromáticos e alifáticos, incluindo aldeídos neopentil estericamente impedidos. As cetonas metil e cíclicas podem ser removidas, enquanto as cetonas estericamente mais prejudicadas ou conjugadas não são reativas.

Quase todos os grupos funcionais são tolerados no protocolo, incluindo grupos funcionais eletrofílicos, como epóxidos ou cloretos de benzila. Uma exceção são as aminas alifáticas, que sofrem uma reação ácido-base com bissulfito e, portanto, são parcialmente ionizadas durante o protocolo.