Разделение альдегидов и кетонов реактивной от смеси, используя протокол извлечения бисульфита

Общая цель этой процедуры заключается в удалении альдегидов и реакционноспособных кетонов из смесей путем жидкостно-жидкостной экстракции непосредственно насыщенным бисульфитом натрия в смешивающемся растворителе. Этот метод может помочь очистить смеси, на отдельные их компоненты. В частности, этот метод может быть использован для отделения соединений, содержащих альдегидные или кетоновые функциональные группы, от других соединений.

Основное преимущество этой методики заключается в том, что она чрезвычайно проста в выполнении и дает очень высокие показатели сепарации и восстановления. После неудачных попыток удалить остаточный альдегидный реагент из продукта реакции с помощью колоночной хроматографии мы специально ввели реакцию загрязнения с бисульфитом с образованием заряженного аддукта, который удаляется путем жидкостно-жидкостной экстракции. Демонстрировать процедуру будут Мария Буше и Макс Фуригай, которые являются студентами-исследователями в моей лаборатории.

Здесь показано отделение ароматических альдегидов от смеси для отделения бензилбутирата из смеси один к одному с анизальдегидом. На протяжении всей этой процедуры бисульфит натрия может выделять газообразный диоксид серы, поэтому этот протокол должен выполняться при надлежащей вентиляции, например, в вытяжном шкафу. Для начала растворите 175 микролитров анизальдегида и 250 микролитров бензилбутирата в пяти миллилитрах метанола.

Переложите раствор в разделительную воронку, добавьте один миллилитр насыщенного водного бисульфита натрия и энергично встряхивайте примерно 30 секунд. Затем добавьте 25 миллилитров деионизированной воды и 25 миллилитров 10% этилацетата гексанов и энергично встряхните. Разделите слои.

Органический слой подсушить безводным сульфатом магния. Отфильтруйте раствор для удаления сульфата магния. Затем сконцентрируйте раствор в вакууме с помощью ротационного испарителя.

Здесь показано отделение алифатических альдегидов и кетонов от смеси путем разделения бензилбутирата из смеси один к одному с бензилацетоном. Растворите 213 микролитров бензилацетона и 250 микролитров бензилбутирата и 10 миллилитров диметилформамида. После переноса раствора в разделительную воронку добавьте 25 миллилитров насыщенного водного бисульфита натрия, энергично взбалтывайте раствор в течение примерно 30 секунд.

Затем добавьте 25 миллилитров деионизированной воды и 25 миллилитров 10% этилацетата гексанов и энергично встряхните. Если биводный слой помутнел, добавьте еще воды и снова встряхните разделительную воронку. Если после разделения вы все еще видите твердое вещество, отфильтруйте весь материал через Celite, чтобы удалить твердое вещество, прежде чем переходить к следующему шагу.

Далее отделите слои. Верните водный слой в разделительную воронку, добавьте еще 25 миллилитров 10% этилацетата гексанов и энергично встряхните. Слейте водный слой, оставив органический слой в разделительной воронке.

Затем добавьте предыдущий органический слой обратно в разделительную воронку. Объединенные органические слои трижды промойте деионизированной водой. Органический слой подсушить безводным сульфатом магния.

После фильтрации раствора удалить концентрат сульфата магния в вакууме с помощью роторного испарителя. Здесь показано отделение альдегидов от смеси, содержащей алкин, путем отделения бензилбутирата из смеси один к одному с цитронеллалем Растворите 255 микролитров цитронеллаля и 250 микролитров бензилбутирата в десяти миллилитрах диметилформамида и перенесите раствор в разделительную воронку. Затем добавьте 25 миллилитров насыщенного водного бисульфита натрия и энергично встряхивайте в течение примерно 30 секунд.

Добавьте 25 миллилитров деионизированной воды и 25 миллилитров гексанов и энергично встряхните. Органический слой подсушить безводным сульфатом магния. Отфильтруйте раствор для удаления сульфата магния перед концентрированием в вакууме с помощью ротационного испарителя.

Здесь показано повторное выделение альдегидов из смеси путем выделения пиперонила из смеси один к одному с бензилбутиратом. Растворите 217 миллиграмм пиперонила и 250 микролитров бензилбутирата в пяти миллилитрах метанола и перенесите раствор в разделительную воронку. Добавьте один миллилитр насыщенного водного бисульфита натрия и энергично встряхивайте в течение примерно 30 секунд.

Затем добавьте 25 миллилитров деионизированной воды и 25 миллилитров 10% гексанов этилацетата. После энергичного встряхивания энергично отделите слои. Верните водный слой обратно в разделительную воронку.

Промойте водный слой один раз 25 миллилитрами 10% этилацетата гексанов, чтобы удалить небольшое количество оставшегося бензилбутирата. Затем добавьте 25 миллилитров этилацетата, а затем 50% гидроксида натрия, пока полоска pH не покажет, что pH составляет 12. Затем энергично встряхните раствор.

На этом этапе наблюдается выделение газов, которое может привести к повышению давления. Убедитесь, что вы правильно проветрили разделительную воронку. Пиперонил, наш пример альдегида, не чувствителен к основаниям, но альдегиды с энолизуемыми альфа-водородами могут быть нестабильны к гидроксиду натрия.

Замена насыщенного трехосновного фосфата натрия на гидроксид натрия может смягчить нежелательные побочные реакции, вызванные сильным основанием. После отделения слоев верните водный слой в разделительную воронку. Добавьте 25 миллилитров этилацетата и энергично встряхните.

После разделения слоев соедините органический слой с органическим слоем предыдущего этапа перед сушкой. Отфильтруйте и сконцентрируйте раствор, как и раньше. Об успешности этого протокола можно судить по протонному ЯМР.

Если протокол не сработает, альдегид или кетон останется в смеси и может быть обнаружен по его характерным сигналам в спектре ЯМР. Альдегиды имеют характерные сигналы от 9 до 10 ppm, поэтому наличие пика в этой области указывает на неудачное разделение. Успешное разделение не будет иметь пика в этой области и будет содержать только пики, связанные с неальдегидным компонентом исходной смеси.

При использовании алкинсодержащей смеси иногда наблюдаются побочные реакции с алкином. Их можно обнаружить по появлению пиков, не связанных ни с одним из исходных компонентов. Эту проблему можно смягчить с помощью гексанов, растворителя с низкой растворимостью диоксида серы, который отвечает за нежелательные побочные реакции.

Успешное разделение не будет содержать пиков в ЯМР, не связанных с исходными компонентами. При повторной изоляции альдегида небольшое количество другого компонента может быть обнаружено с помощью протонного ЯМР. Этот компонент может быть почти полностью удален путем выполнения дополнительной промывки водного слоя перед обращением вспять бисульфитной реакции.

После освоения этой техники ее можно выполнить за 15 минут, если она выполнена правильно. Этот протокол эффективен для ароматических и алифатических альдегидов, включая стерически затрудненные неопентиловые альдегиды. Метиловые и циклические кетоны могут быть удалены, в то время как стерически более затрудненные или конъюгированные кетоны не вступают в реактивность.

В протоколе допускаются почти все функциональные группы, включая электрофильные функциональные группы, такие как эпоксиды или бензилхлориды. Единственным исключением являются алифатические амины, которые вступают в кислотно-щелочную реакцию с бисульфитом и поэтому частично ионизируются во время протокола.