Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

الفصل بين الألدهيدات والكيتونات رد الفعل من الخلائط استخدام بروتوكول استخراج بيكبريتيت

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

نقدم هنا، بروتوكول لإزالة الألدهيدات والكيتونات رد الفعل من الخلائط ببروتوكول استخراج سائل مباشرة مع بيكبريتيت الصوديوم المشبعة بمادة مذيبة الامتزاج. هذا البروتوكول المشترك سريعة وسهلة لأداء. يمكن أن تكون معزولة ألدهيد أو كيتون إعادة قبل باسيفيكيشن الطبقة المائية.

Abstract

تنقية المركبات العضوية عنصر أساسي في العمليات التركيبية الروتينية. القدرة على إزالة الملوثات إلى طبقة مائي بتوليد بنية مشحونة يوفر فرصة لاستخدام استخراج كأسلوب لتنقية بسيطة. من خلال الجمع بين استخدام المذيبات العضوية الامتزاج مع بيكبريتيت الصوديوم المشبعة، الألدهيدات وكيتونات رد الفعل يمكن أن تتحول بنجاح إلى اتهم بيكبريتيت adducts التي يمكن ثم يمكن فصله عن العناصر الأخرى العضوية من خليط من مقدمة طبقة العضوية قابلة للامتزاج. هنا، يمكننا وصف بروتوكول بسيط لإزالة الألدهيدات، بما في ذلك أعاق ستيريكالي نيوبينتيل الألدهيدات وبعض الكيتونات، من الخلائط الكيميائية. يمكن فصل كيتونات إذا هي ستيريكالي دون عوائق دوري أو كيتونات الميثيل. الألدهيدات الاليفاتيه والكيتونات، ديميثيلفورماميدي كمذيب الامتزاج لتحسين معدلات إزالة. يمكن عكس رد فعل إضافة بيكبريتيت قبل باسيفيكيشن للطبقة المائية، مما يسمح لإعادة عزل الكربونيل رد الفعل المكون من خليط.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

فصل مكونات المخاليط عن أحد آخر ضروري لإعداد مواد نقية. الأسلوب الموصوفة هنا يسمح لفصل السطحية من الألدهيدات وستيريكالي دون عائق دوري وكيتونات الميثيل من الجزيئات العضوية الأخرى1. التقنية تعتمد على مفاعليه بيكبريتيت مع مجموعة الكربونيل خلق تهمة أدوكت التي يمكن فصلها في طبقة مائي، بينما فصل المكونات الأخرى إلى طبقة عضوية قابلة للامتزاج. هو مفتاح تحقيق تفاعلية بين بيكبريتيت والكربونيل استخدام مذيب الامتزاج، مما يسمح لرد الفعل على أن تتم قبل فصل إلى مراحل منفصلة. دون إضافة فصل الحد الأدنى المذيبات الامتزاج يتم الحصول عليها، يفترض أنه بسبب سوء الاتصال بين بيكبريتيت ماء والعضوية مسعور.

وميزة هذا الأسلوب الانفصال لتنقية هو سهولة البروتوكول. استخراج سائل عملية بسيطة لأداء، ويمكن أن تنفذ على نطاق واسع. تقنيات تنقية البديلة، مثل كروماتوغرافيا العمود، أكثر بكثير مكلفة وتستغرق وقتاً طويلاً، وتمثل تحديا لأداء على نطاق واسع وتتطلب التمايز كافية من المكونات من حيث قطبية. تنقية البلورة أو تقطير يتطلب التمايز كافية بين الذوبان أو نقطة الغليان لمكونات المخلوط، على التوالي. لاستخراج بيكبريتيت تعتمد على الفرق في مفاعليه مجموعة الكربونيل في الألدهيدات والكيتونات، يمكن فصل المركبات بالذوبان مماثلة أو نقطة الغليان قطبية فعلياً. وتوجد طرق فصل المواد الكيميائية الأخرى لفصل انتقائية الألدهيدات والكيتونات عن مخاليط، على سبيل المثال، تشكيل انتقائية أوكسيميس2، أسيتالس دوري3، أو تشكيل4 ميركابتال. تتطلب هذه الطرق خطوة إضافية لفصل الأنواع التي شكلت من الخليط، لأن المنتج ليس للذوبان في الماء ولا يمكن فصلها بأي بروتوكول استخراج بسيطة. الأكسدة ألدهيد لتشكيل الأحماض الكربوكسيلية القابلة للإزالة هي آخر ذكرت تقنية5، ولكن الخطوة المطلوبة أكسدة تشيموسيليكتيفي أقل من الشروط بيكبريتيت معتدل الموضحة هنا، ويتطلب استخدام غاز الأكسجين وعامل حفاز من الكوبالت.

ينطبق هذا الأسلوب على الفصل بين الألدهيدات (الشكل 1)، ودون أية عوائق ستيريكالي دوري والميثيل كيتونات (الشكل 2) من الجزيئات التي لا تحتوي على هذه المجموعات الوظيفية. تتم إزالة كيتونات رد الفعل خاصة، مثل استرات α-keto أيضا باستخدام هذه العملية. الألكانات، الالكينات، دينيس، الكينس، اﻻسترات، والأميدات، الأحماض الكربوكسيلية، هاليدات الألكيل، الكحول، الفينولات، nitriles، كلوريدات البنزيل، ايبوكسيدات، أنيلينيس، أسيتالس، وأعاق قليلاً، α، β-غير المشبعة، أو كيتونات أريل أونريكتيفي جميع الشروط ولا يمكن فصلها عن ألدهيد أو كيتون رد الفعل المكون من الخليط (الأرقام 2 و الشكل 3). كيتونات الإيثيل أو استبدال α كيتونات دوري، على سبيل المثال، تعوقهم بما فيه الكفاية ولذلك يمكن فصله عن الألدهيدات والكيتونات أكثر تفاعلية. عند استخدام الالكينات، ينصح الهكسين كمذيب قابلة للامتزاج لمنع التحلل غير مرغوب فيه بسبب ثاني أكسيد الكبريت الموجودة في الحل بيكبريتيت. توافق المجموعة الوظيفية بروتوكول استخراج بيكبريتيت واسع للغاية، وذلك ينطبق على مجموعة واسعة جداً من الفواصل، إذا هو الملوث الكربونيل فصله عن المخلوط ألدهيد أو دون عائق الميثيل أو كيتون دوري. كيتونات أقل من رد الفعل لا تتفاعل مع بيكبريتيت تحت هذه الظروف و ولذلك لا تتم إزالة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1-معيار بروتوكول للفصل بين الألدهيدات العطرية من خليط. على سبيل المثال: فصل Butyrate البنزيل من خليط 1:1 مع أنيسالديهيدي.

  1. حل ميكروليتر 175 من أنيسالديهيدي و 250 ميكروليتر من butyrate البنزيل في 5 مل ميثانول ونقل الحل إلى قمع سيباراتوري.
    تنبيه: بيكبريتيت الصوديوم يمكن أن تولد غازات ثاني أكسيد الكبريت، وهكذا هذا البروتوكول ينبغي أن يتم مع توفير التهوية المناسبة، كما هو الحال في غطاء دخان.
  2. أضف 1 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة واهتز بشدة لما يقرب من 30 ثانية.
  3. إضافة 25 مل مياه و 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس واهتز بشدة.
  4. الطبقات منفصلة. الطبقة العضوية مع سلفات المغنيزيوم لا مائي جاف. تصفية الحل لإزالة سلفات المغنزيوم والتركيز في الخلاء استخدام مبخر دوراني.

2-الفصل بين الألدهيدات الاليفاتيه والكيتونات من خليط. على سبيل المثال: فصل Butyrate البنزيل من خليط 1:1 مع بينزيلاسيتوني.

  1. حل ميكروليتر 213 من بينزيلاسيتوني و 250 ميكروليتر من butyrate البنزيل في 10 مل ديميثيلفورماميدي ونقل الحل إلى قمع سيباراتوري.
    تنبيه: بيكبريتيت الصوديوم يمكن أن تولد غازات ثاني أكسيد الكبريت، وهكذا هذا البروتوكول ينبغي أن يتم مع توفير التهوية المناسبة، كما هو الحال في غطاء دخان.
  2. إضافة 25 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة واهتز بشدة لما يقرب من 30 ثانية.
  3. إضافة 25 مل مياه و 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس واهتز بشدة.
  4. الطبقات منفصلة. عودة الطبقة المائية للقمع سيباراتوري وإضافة 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس واهتز بشدة. استنزاف الطبقة المائية، تاركة الطبقة العضوية في القمع سيباراتوري. إضافة الطبقة العضوية السابقة العودة إلى القمع سيباراتوري.
  5. تغسل الطبقات العضوية مجتمعة ثلاث مرات مع المياه (10 مل لكل غسل). الطبقة العضوية مع سلفات المغنيزيوم لا مائي جاف. تصفية الحل لإزالة سلفات المغنزيوم والتركيز في الخلاء استخدام مبخر دوراني.

3-الفصل بين الألدهيدات من خليط يحتوي على الكين. على سبيل المثال: فصل Butyrate البنزيل من خليط 1:1 مع سيترونيلال.

  1. حل ميكروليتر 255 من سيترونيلال و 250 ميكروليتر من butyrate البنزيل في 10 مل ديميثيلفورماميدي ونقل الحل إلى قمع سيباراتوري.
    تنبيه: بيكبريتيت الصوديوم يمكن أن تولد غازات ثاني أكسيد الكبريت، وهكذا هذا البروتوكول ينبغي أن يتم مع توفير التهوية المناسبة، كما هو الحال في غطاء دخان.
  2. إضافة 25 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة واهتز بشدة لما يقرب من 30 ثانية.
  3. إضافة 25 مل من المياه و 25 مل من هيكسانيس واهتز بشدة.
  4. الطبقات منفصلة. عودة الطبقة المائية للقمع سيباراتوري وإضافة 25 مل هيكسانيس واهتز بشدة. استنزاف الطبقة المائية، تاركة الطبقة العضوية في القمع سيباراتوري. إضافة الطبقة العضوية السابقة العودة إلى القمع سيباراتوري.
  5. تغسل الطبقات العضوية مجتمعة ثلاث مرات مع المياه (10 مل لكل غسل). الطبقة العضوية مع سلفات المغنيزيوم لا مائي جاف. تصفية الحل لإزالة سلفات المغنزيوم والتركيز في الخلاء استخدام مبخر دوراني.

4-إعادة عزل الألدهيدات من خليط. على سبيل المثال: فصل البيبيرونال عن خليط 1:1 مع Butyrate البنزيل.

  1. حل مغ 217 من البيبيرونال و 250 ميكروليتر من butyrate البنزيل في 5 مل ميثانول ونقل الحل إلى قمع سيباراتوري.
    تنبيه: بيكبريتيت الصوديوم يمكن أن تولد غازات ثاني أكسيد الكبريت، وهكذا، هذا البروتوكول ينبغي أن يتم مع توفير التهوية المناسبة، كما هو الحال في غطاء دخان.
  2. أضف 1 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة واهتز بشدة لما يقرب من 30 ثانية.
  3. إضافة 25 مل مياه و 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس واهتز بشدة.
  4. الطبقات منفصلة. العودة الطبقة المائية إلى القمع سيباراتوري.
    1. اختياري: أغسل الطبقة المائية مرة واحدة مع 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس لإزالة كمية صغيرة من المتبقية البنزيل بوتيرات.
  5. إضافة 25 مل خلات الإيثيل ثم قم بإضافة هيدروكسيد الصوديوم 50% حتى شريط الأس الهيدروجيني تشير إلى أن الرقم الهيدروجيني هو 12. هزة بقوة.
    تنبيه: تطور الغاز وقد لوحظ أثناء هذه الخطوة، ويمكن أن يسبب تراكم الضغط. تأكد من بشكل صحيح التنفيس عن القمع سيباراتوري. الارتقاء بمستوى هذا الإجراء سيجعل تطور الغاز أكثر وضوحاً. يجب توخي الحذر.
  6. الطبقات منفصلة. عودة الطبقة المائية للقمع سيباراتوري وإضافة 25 مل خلات الإيثيل. هزة بقوة.
  7. الطبقات منفصلة. الجمع بين الطبقة العضوية مع الطبقة العضوية من الخطوة السابقة. الطبقة العضوية مجتمعة مع سلفات المغنيزيوم لا مائي جاف. تصفية الحل لإزالة سلفات المغنزيوم والتركيز في الخلاء استخدام مبخر دوراني.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

يتم استخدام الإجراء 1 لإزالة ألدهيد الألدهيدات العطرية. يجب أن تستخدم الإجراء 2، الذي يستخدم ديميثيلفورماميدي كمذيب الامتزاج، الألدهيدات الاليفاتيه وكيتونات. ينبغي أيضا استخدام الإجراء 2 للخلائط التي ليست تماما للذوبان في الميثانول. ويتم تحليل المواد التي تم الحصول عليها من كل من البروتوكولات للنقاء استخدام 1تحليل التكامل "ح الرنين المغناطيسي" ومعدل الاسترداد بالكتلة. بورتيس نموذجية والمبالغ المستردة أكثر من 95% (الشكل 1). انفصال ناجح تتحدد بنقص 1إشارات "الرنين ح" الناشئة عن المكون ألدهيد أو كيتون (الشكل 4 و الشكل 5). التشخيص لا سيما الفصل الناجح غياب ذروتها بين 9 و 10 ppm عند إزالة ألدهيد. في حالة عدم حدوث الانفصال، قد يكون نظراً لعدم وجود مفاعليه بيكبريتيت كافية مع المجمع الكربونيل. كيتونات مترافق أو كيتونات أعاقت ستيريكالي غير القابلة للإزالة باستخدام هذا الأسلوب (الشكل 2).

عند استخدام المركبات المحتوية على الكين، المواد المسترجعة وقد لوحظ أن تحتوي على شوائب كبيرة عندما يعمل الإجراء القياسي 1 أو 2 ، كما يحدده وجود قمم مجهولة في 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" ( 6 الرقم). من أجل هذه ركائز، تعديل الإجراء 3، تستخدم هيكسانيس، يحد من التدهور الناجم عن ثاني أكسيد الكبريت المذاب (الشكل 7). إذا هيكسانيس أيضا غير القطبية لإذابة الجزيئات ذات الاهتمام، كما هو مبين بتشكيل المواد الصلبة، يمكن استخدام كلوروفورم، على الرغم من زيادة التدهور الملاحظ مع هذه المذيبات بالنسبة هيكسانيس (الشكل 1).

إذا كان المطلوب هو إعادة عزل رد الفعل ألدهيد أو كيتون، يمكن استخدام الإجراء 4 عكس رد فعل وإصلاح كربونيل مركبة. يمكن استخدامها المياه والصرف الصحي اختياري لإزالة كمية صغيرة من مكون غير الكربونيل المتبقية (الرقم 8 و الرقم 9).

Figure 1
الشكل 1 . فواصل تمثيلية تشير إلى الركازة واسعة النطاق فيما يتعلق ب شريك ألدهيد7. (أ) butyrate نزيل (250 ميكروليتر، ملمول 1.4) والدهيد (1.4 ملمول) حلت في الميثانول 5 مل، إضافة 25 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة، اهتزت لما يقرب من 30 ثانية، تضعف مع 25 مل من الماء، واستخراج مع 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (ب) ديميثيلفورماميدي بدلاً من الميثانول. (ج) يطلب من الترشيح عن طريق سليت. (د) هيكسانيس استخدمت بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (ﻫ (كلوروفورم استخدمت بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. علما أن بعض هذه القيم لظروف أونوبتيميزيد. 1 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة باستخداميعطي أعلى معدل إزالة الألدهيدات العطرية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2 . كيتونات عادة تندرج في فئتين متميزتين: رد الفعل وأونريكتيفي7. (أ) كيتون (1.4 ملمول) وحلت butyrate البنزيل (250 ميليلتر، 1.4 ميللي مول) في 5 مل ميثانول، إضافة 25 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة، اهتزت لما يقرب من 30 ق، تضعف مع 25 مل من الماء، واستخراج مع 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (ب) ديميثيلفورماميدي بدلاً من الميثانول. تم استخراج الطبقة المائية مرتين. الطبقة العضوية تم غسلها ثلاث مرات بالماء. (ج) الترشيح المطلوبة لإزالة بيكبريتيت الصلبة أدوكت. (د) بينتان استخدامه بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3 . فواصل تمثيلية تشير إلى الركازة واسعة النطاق فيما يتعلق ب شريك أونريكتيفي7. (أ) الركيزة (1.4 ملمول) وجرى حل أنيسالديهيدي (ميكروليتر 175، 1.4 ميللي مول) في 5 مل ميثانول، إضافة 25 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة، اهتزت لما يقرب من 30 ثانية، تضعف مع 25 مل من الماء، واستخراج مع 25 مل من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (ب) ديميثيلفورماميدي بدلاً من الميثانول. خلات إيثيل استخدامه بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. تم استخراج الطبقة المائية مرتين. الطبقة العضوية تم غسلها ثلاث مرات بالماء. (ج) 50% وخلات الإيثيل/هيكسانيس بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (د) الطبقة المائية تم استخراج ثلاث مرات. (ﻫ) بينتان استخدمت بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. (و) هيكسانيس استخدمت بدلاً من 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس. علما بأن هذه القيم لظروف أونوبتيميزيد. ويعطي 1 مل بيكبريتيت الصوديوم المائية المشبعة باستخدام أعلى معدلات إزالة الألدهيدات العطرية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4 . الممثل 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" الانفصال الفاشلة يدل على وجود عنصر الكربونيل. كافة الإشارات المقابلة للهيدروجين العنصر الكربونيل مرئية، ولكن وجود إشارة الهيدروجين ألدهيد، الذي يأتي عادة بين 9-10 جزء في المليون، لا سيما التشخيص. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 5
الشكل 5 . الممثل 1"ح الرنين المغناطيسي" لفصل ناجحة يشير إلى إزالة كاملة للمكون الكربونيل رد الفعل. أيا من الإشارات المقابلة للهيدروجين العنصر الكربونيل مرئية. عدم وجود إشارة الهيدروجين ألدهيد، الذي يأتي عادة بين 9-10 جزء في المليون، التشخيص خاصة في إزالة ألدهيد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 6
الرقم 6 . يظهر الممثل 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" الانفصال غير ناجحة من ألدهيد الكين المحتوية كمية كبيرة من قمم شوائب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 7
الشكل 7 . يبين الممثل 1"الرنين المغناطيسي النووي ح" الفصل الناجحة ألدهيد المحتوية على الكين قمم شوائب صغيرة فقط والدهيد المتبقية قليلة جداً. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 8
الشكل 8 . الممثل 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" العزلة إعادة ناجحة من ألدهيد دون غسل الاختياري. وجود العنصر غير الكربونيل تحتوي على الظاهر، كإشارات الهيدروجين المقابلة لهذا المركب مرئية، ولكن مقدار هذا التلوث صغير جداً. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 9
الرقم 9 . الممثل 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" العزلة إعادة ناجحة ألدهيد مع الغسيل الاختياري. وجود المكون غير الكربونيل غير قابل للكشف تقريبا 1"ح الرنين المغناطيسي" عند استخدام الغسيل الاختياري للطبقة المائية قبل باسيفيكيشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

المحاولات الأولى لاستخدام رد فعل بيكبريتيت كأسلوب لإزالة الألدهيدات تستخدم استخراج مرحلتين نموذجية أدت إلى مستويات منخفضة للغاية لإزالة. افترضنا أن رد الفعل لم تكن سريعة بما يكفي تحدث خلال فترة محدودة جداً من الطبقتين في الاتصال. لزيادة الاتصال بين كواشف مختبر، قمنا بتطوير بروتوكول اثنين من مرحلة استخراج التي يستخدم فيها مذيب الماء الامتزاج في بادئ الأمر للسماح بالاختلاط كافية من كواشف مختبر قبل الأخذ بمذيب قابلة للامتزاج. إدخال المذيبات قابلة للامتزاج ثم يسمح لفصل بيكبريتيت مشحونة adduct من المكونات العضوية دون توجيه تهمة إليه. أن الخطوة الحاسمة في البروتوكول هو استخدام المذيبات العضوية الامتزاج التي تعمل على تحسين الاتصال بين بيكبريتيت مائي والمكونات العضوية القابلة للذوبان. يمكن أن تختلف هوية المذيبات الامتزاج وقابلة للامتزاج، فضلا عن نسبة وهويات الشركاء رد الفعل، ونطاق البروتوكول، وإدماج مجموعة متنوعة من عمليات الاستخراج إضافية و/أو يغسل إلى البروتوكول. وهذا يسمح للتطبيق والتكييف لهذا البروتوكول إلى الفصل بين طائفة واسعة من الخلائط الكيميائية التي تحتوي على عنصر كربونيل رد الفعل.

عند تكييف هذا البروتوكول إلى رواية الخلائط الكيميائية، يجب الحرص على تجنب تطور الغاز، أو توليد الحرارة المفرطة. وينبغي للمستخدم الاختيار التوافق الكيميائي قبل محاولة البروتوكول بيكبريتيت. يمكن أن تتطور الحلول بيكبريتيت غاز ثاني أكسيد الكبريت، الذي يمكن أن يؤدي إلى تراكم الضغط. بيكبريتيت ينبغي أن تستخدم بحذر في تركيبة مع كربونات الصوديوم أو بيكربونات الصوديوم، نظراً لتوليد غاز ثاني أكسيد الكربون. من المستحسن أن بيكبريتيت يضاف ببطء إلى مراقبة تطور الغاز، وتوليد الحرارة السريع. فصل المثال الموضحة هنا لا تولد الحرارة المفرطة أو الغاز، ولكن قد تنشأ هذه الشواغل المتعلقة بالسلامة عند تكييف البروتوكول على حالات جديدة أو عند زيادة حجم البروتوكول. ينبغي إجراء البروتوكول في غطاء دخان لضمان التهوية المناسبة. بيكبريتيت هو كاشف الحد وحمض ضعيف، التي ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار لأي تكييف جديد من هذا البروتوكول. على سبيل المثال، معظم الأمينات الاليفاتيه ركائز غير مناسب بسبب فعل حمض-قاعدة غير المرغوب فيها مع بيكبريتيت أيون (الشكل 3).

يمكن أن تختلف هوية المذيب الامتزاج مع الحد الأدنى من التأثير على معدلات إزالة. في الحقيقة، معظم المذيبات الامتزاج تعطي معدلات إزالة معززة بالنسبة إلى الميثانول، باستثناء رباعي هيدرو الفوران1. والميثانول الأفضل لمعظم المذيبات الامتزاج الأخرى نظراً لأنها أقسام في الطبقة المائية أكثر فعالية وإزالة أي المذيبات المتبقية بسهولة أثناء التبخر الروتاري نظراً لتقلبات عالية نسبيا. المذيب ثاني أفضل، من حيث سهولة استخدامها، وهو ديميثيلفورماميدي. ديميثيلفورماميدي يعطي معدلات إزالة متفوقة، ولكن يتطلب كميات إضافية من الماء يغسل لإزالة المذيبات المتبقية، نظراً لأن تقلبات أقل وأقل معامل مواتية. وينبغي تجنب الأسيتون، بسبب رد الفعل تنافسية مع بيكبريتيت. ثنائي ميثيل سلفوكسيد لا يوصي أيضا، نظراً لتوليد روائح كريهة المقترنة بشروط أقل ما يقال عن الحد. لأنه تم العثور على جميع المذيبات الامتزاج اختبار لوظيفة نسبيا، فمن الممكن استخدام هذا البروتوكول مباشرة على رد فعل المخاليط تستخدم هذه المذيبات، طالما أن جميع المواد الكيميائية الحالية متوافقة. حجم الامتزاج المذيبات المستخدمة له تأثير على معدل إزالة1من حيث حجم رد الفعل، إذا كان استخدامها مباشرة، ينبغي أن تعدل على النحو المناسب، أما عن طريق التبخر أو تمييع.

يمكن أيضا أن تكون هوية المذيب قابلة للامتزاج متنوعة (الشكل 1-3). المذيبات القطبية عدم إعطاء أعلى معدلات الإزالة، بينما تعطي المذيبات القطبية معدلات إزالة منخفضة. من المستحسن أن المستخدم حدد المذيب قابلة للامتزاج الأقل القطبية التي سوف تذوب في الخليط. بيكبريتيت الحلول في حالة توازن مع غاز ثاني أكسيد الكبريت، الذي يمكن أن يسبب ردود فعل جانبية غير مرغوب فيها، لا سيما مع الالكينات6،7. أن القابلية للذوبان في ثاني أكسيد الكبريت أقل في المذيبات غير القطبية8،،من910. عند تطبيق هذا الأسلوب إلى الكين المحتوية على مركبات، يوصي باستخدام هيكسانيس أو بينتان الاثير البترول للحد من توليد الشوائب خلال بروتوكول استخراج الناجم عن ثاني أكسيد الكبريت. منذ حل هذه المذيبات غير القطبية المركبات العضوية، ومع ذلك، كلوروفورم قد تكون بديلاً مناسباً للخلائط المحتوية على مكونات قطبية. أنها ليست فعالة كالمذيبات الاليفاتيه في التقليل إلى أدنى حد التحلل غير المرغوب فيها، ولكن يعطي نتائج أفضل بالنسبة لاستخدام 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس.

قد تتطلب التكيف للخلائط الكيميائية رواية الأمثل للهوية وكميات من كلا من المذيبات قابلة للامتزاج والامتزاج. الألدهيدات العطرية ركائز جيدة بوجه خاص للبروتوكول بيكبريتيت، يسمح باستخدام بروتوكول الميثانول أكثر ملاءمة. الألدهيدات الاليفاتيه وكيتونات تعطي معدلات إزالة منخفضة مقارنة مع الألدهيدات العطرية، والحفاظ على معدلات إزالة عالية، لذلك يتم استخدام ديميثيلفورماميدي لركائز هذه. هذا البروتوكول هو الأمثل للفصل بين نسب اكويمولار من مكونات غير القائم على رد الفعل ورد الفعل. ينبغي إجراء تعديلات على البروتوكول استناداً إلى عن نسب المكونات في العينة الأصلية لرواية الخلائط الكيميائية الأولية. إلا إذا كان تتبع ألدهيد يحتاج إلى إزالة، على سبيل المثال، قد يكون الإجراء 1 اختيار أنسب. عند التحديد، استخدم الإجراء 1 لأبسط وأقل استهلاكاً للوقت الفاصل، والإجراء 2 لنقاء أعلى للمواد المسترجعة.

عند تنفيذ هذا البروتوكول، وهناك العديد من الملاحظات التي يمكن أن تساعد المستخدم تعديل البروتوكول للسيناريو الكيميائية خاصة بهم. إذا كان المخلوط لا تذوب تماما في المذيب الامتزاج (الخطوة 1، 1)، يجب تحديد مذيب الامتزاج مختلفة أفضل تطابق الأقطاب الخليط كيميائية معينة قيد الدراسة. عندما تتم إضافة بيكبريتيت (الخطوة 1، 2)، كثيرا ما لوحظ من ترسبات بيضاء الملبدة بالغيوم. هذا متسرعا هو بيكبريتيت adduct. ليس دائماً لوحظ، نظراً لأنها قد تكون قابلة للذوبان في خليط بيكبريتيت المذيبات/مائي الامتزاج. عندما يتم إدخال المياه ومذيب قابلة للامتزاج (الخطوة 1، 3)، ينبغي أن تكون المواد الصلبة لا الظاهر. إذا لوحظت المواد الصلبة، إشارة إلى أن المكونات أحدهما أو كلاهما غير قابل للذوبان في الطبقة المائية أو العضوية أما. إذا لم يكن المكون غير المتفاعلة القابلة للذوبان، يمكن حل هذه المشكلة عن طريق ضبط هوية المذيب قابلة للامتزاج. على سبيل المثال، الأحماض الكربوكسيلية جداً القطبية، وثم 10% وخلات الإيثيل/هيكسانيس القدر الكافي سولفاتينج. مجرد تغيير المذيب الامتزاج إلى 50% وخلات الإيثيل/هيكسانيس يسمح لتنقية ممتازة من حمض السيناميك 43 من أنيسالديهيدي (الشكل 3). إذا كان المكون القائم على رد الفعل غير قابلة للذوبان، ويمكن زيادة كمية المياه إلى أفضل حل بيكبريتيت adducts، أو يغسل المياه متعددة يمكن استخدامها لإزالة بيكبريتيت، أدوكت. إذا إضافة ضعف حجم المياه غير كافية لحل بيكبريتيت adduct، يمكن أيضا تصفية الخليط من خلال سليت لإزالة الصلبة بيكبريتيت adduct من الخليط قبل المتابعة إلى الخطوة التالية. مرة واحدة قد تم المواد المجففة وتم إزالة المذيب، تحليل 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" والتوازن الكتلي يمكن المساعدة في استكشاف الأخطاء وإصلاحها في البروتوكول. إذا كان الفصل الفقراء، الشامل سوف تشير إلى وجود ألدهيد أو كيتون، وسيتبع الإشارات المقابلة إلى ألدهيد أو كيتون في طيف "الرنين المغناطيسي ح" 1. إذا كان مطلوباً فصل محسنة، يوصي بالإجراء 2. إذا لوحظت قمم غير مقترنة مع أي مكون، قد حدث تحلل بسبب ثاني أكسيد الكبريت. لهذه الحالات، يوصي بإجراء 3.

يمكن أيضا استخدام البروتوكول بيكبريتيت إعادة عزل المكون القائم على رد الفعل بعكس رد فعل إضافة بيكبريتيت استخدام الإجراء 4. يمكن أن يتم ذلك قبل باسيفيكيشن الطبقة المائية واستخراج مع مذيب قابلة للامتزاج. يمكن أن تختلف هوية القاعدة. هيدروكسيد الصوديوم المستحسن للإلغاء الكامل لرد الفعل. لمركبات الكربونيل انوليزابل، وينبغي استخدام قاعدة أضعف لمنع ديبروتونيشن. وهذا ما يمنع التفاعلات الجانبية غير المرغوب فيها، مثل رد فعل الدول11. إذا كان المكون الكربونيل مركزا α-مراوان انوليزابل، ابيميريزيشن أو racemization أيضا من القلق. قاعدة مناسبة ستختلف pKa الركازة. لا ينصح كربونات الصوديوم، بسبب توليد غاز ثاني أكسيد الكربون عند إضافة إلى بيكبريتيت المحتوية على أدوكت الطبقة المائية، التي يمكن أن تخلق حالة خطرة ما لم تسيطر بعناية. ونحن نوصي فوسفات الصوديوم تريباسيك. رد الارتداد تعتمد درجة الحموضة، ولن يكون لذلك رد فعل كما يفضل عند استخدام قواعد الأضعف. تحسين الانتعاش، يمكن أن يستغلها مبدأ La Châtelier إلى توظيف فائض كبير من قاعدة للمساعدة في دفع رد فعل. عمليات الاستخراج متعددة يوصي أيضا بزيادة استرداد العنصر الكربونيل بسبب انخفاض فافورابيليتي من رد فعل في قيم الأس الهيدروجيني أقل. ويمكن ملاحظة نجاح هذا البروتوكول 1تحليل "ح الرنين المغناطيسي النووي": قمم شوائب كبيرة تشير إلى أن انوليزيشن تليها ردود الفعل الجانبية غير المرغوب فيها، مثل رد فعل الدول، وقد حدث. إذا كان هناك أكثر من ستيريوسينتير، سيشير مراقبة ابيميرس أيضا في حدث انوليزيشن. إذا كان هناك لا ستيريوسينتيرس الأخرى، يمكن أن يؤديها التناوب البصري لتقييم الإبقاء على نقاء بصري. مراوان [هبلك] التحليل يمكن استخدامها لتحديد نقاء الضوئية إذا كانت قيمة الدوران الضوئي غير متوفر.

هذا الأسلوب غاية سهلة لأداء والأمثل بالنسبة للبديل ألدهيد وكيتون إزالة البروتوكولات. يمكن تنفيذ البروتوكول بأكمله في أقل من 15 دقيقة مع معدات المختبرات المشتركة المتاحة في مختبر كيمياء العضوية نموذجية. الأسلوب قابل للتكيف جداً إلى حالات جديدة، ويمكن تعديلها بسهولة لحساب التغير في الأقطاب ركائز الاهتمام. التسامح المجموعة الوظيفية واسعة بشكل لا يصدق، مما يجعل من هذا البروتوكول تنطبق على فصل معظم المواد الكيميائية التي تنطوي على عنصر كربونيل رد الفعل. يمكن تكييفها مع البروتوكول للتخفيف من حدة ردود الفعل الجانبية غير المرغوب فيها التي يسببها وجود ثاني أكسيد الكبريت المتولدة من بيكبريتيت. ونظرا لانتشار التفاعلات التي تشمل مركبات الكربونيل رد الفعل في الكيمياء العضوية، القدرة على بسرعة وسهولة إزالة الزائدة الكواشف أو الشوائب من الخلائط، أو إعادة عزل هذه المواد قيمة للغاية. ونأمل في المستقبل، التكيف مع هذا البروتوكول لمشكلة تنقية أكثر تحديا لعزل المنتجات الطبيعية التي تحتوي على مركبات الكربونيل رد الفعل من الكائنات الحية كلها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وتتم اعتراف إلى الجهات المانحة "صندوق أبحاث البترول المجتمع الأمريكي الكيميائية" لدعم جزئي لهذا البحث. ونحن ممتنون "المؤسسة الوطنية للعلوم" (0619275 تشي وتشي-0963165) للحصول على منح التجديد والأجهزة التي تدعم هذا البحث.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
sodium bisulfite Fisher AC419440010  1 kg
benzyl butyrate Fisher AAB2424130  250 g
anisaldehyde Fisher AC104801000  100 mL
magnesium sulfate Fisher M65-500  500 g
ethyl acetate Fisher E195-4  4 L
hexanes Fisher H292-4  4 L
methanol  Fisher A456-1  1 L
dimethylformamide Fisher D119-1  1 L
citronellal Fisher AAL15753AE  100 mL
benzylacetone  Fisher AC105832500  250 mL
deionized water Fisher BP28194  4 L
piperonal  Sigma-Aldrich P49104-25G 25 G
sodium hydroxide Fisher S318-1  1 kg
separatory funnel with cap Fisher 10-437-5B  125 mL
ring stand Fisher 03-422-215 3 aluminum rods
ring clamp Fisher 12-000-104  5 cm
cork ring Fisher 07-835AA  8 cm outer dimension
round bottom flask Fisher 31-501-107  100 mL
rotary evaporator with accessories Fisher 05-000-461  cold trap bondenser
bump trap 14/20 joint Fisher CG132201 14/20 joint
funnel Fisher 05-555-6  organic solvent compatible
cotton Fisher 22-456-881 non-sterile
glass pipets Fisher 13-678-20A  borosilicate 5.75"
two 250 microliter syringes Fisher 14-813-69 
4 erlenmeyer flasks Fisher 10-040D  125 mL
fume hood  Fisher 13-118-370 
nitrile gloves Fisher 19-149-863B  medium
safety goggles Fisher 17-377-403 
spatula Fisher 14-357Q
balance Fisher 01-912-403  120 g capacity

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Boucher, M. M., Furigay, M. H., Quach, P. K., Brindle, C. S. Liquid-Liquid Extraction Protocol for the Removal of Aldehydes and Highly Reactive Ketones from Mixtures. Org. Process Res. Dev. 21, (9), 1394-1403 (2017).
  2. Separation of Aldehydes and Ketones. Lauer, G. G., Pratt, R. S., Wilson, W. B. US2552513 A (1951).
  3. Hsu, W. L. Separation of Aldehydes from Ketones via Acid-Catalyzed Cyclotrimerization of the Aldehyde. October 4701561 (1987).
  4. Process for Separating Aldehydes and Ketones. Schreiber, R. S. US2295760 A (1942).
  5. Separation of Aldehyde-Ketone Mixtures. Bludworth, J. E. US2355140 A (1944).
  6. Masilamani, D., Manahan, E. H., Vitrone, J., Rogic, M. M. Organic Reactions of Sulfur Dioxide. Reactions with Nucleophilic Double Bonds Leading to the Isomerization, Aromatization, Selective Hydrogen-Deuterium Exchange, and Electron-Transfer Proceses. J. Org. Chem. 48, (25), 4918-4931 (1983).
  7. Masilamani, D., Rogic, M. M. Organic Reactions of Sulfur Dioxide. 4. A Facile Regiospecific Hydrogen-Deuterium Exchange in Olefins. Consequence of the Intermediacy of Allylic Sulfinic Acids in the Ene Reaction of Sulfur Dioxide with Double Bonds. J. Am. Chem. Soc. 100, (14), 4634-4635 (1978).
  8. Makitra, R. G., Kal'muk, S. D., Bryk, D. V., Polyuzhin, I. P. Factors Controlling Sulfur Dioxide Solubilities in Organic Solvents. Russ. J. Inorg. Chem. 55, (8), 1322-1329 (2010).
  9. van Dam, M. H. H., Lamine, A. S., Roizard, D., Lochon, P., Roizard, C. Selective Sulfur Dioxide Removal Using Organic Solvents. Ind. Eng. Chem. Res. 36, (11), 4628-4637 (1997).
  10. Li, H., Jiao, X., Chen, W. Solubility of Sulphur Dioxide in Polar Organic Solvents. Phys. Chem. Liq. 52, (2), 349-353 (2014).
  11. Trost, B. M., Brindle, C. S. The Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction. Chem. Soc. Rev. 39, (5), 1600 (2010).
الفصل بين الألدهيدات والكيتونات رد الفعل من الخلائط استخدام بروتوكول استخراج بيكبريتيت
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Furigay, M. H., Boucher, M. M., Mizgier, N. A., Brindle, C. S. Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol. J. Vis. Exp. (134), e57639, doi:10.3791/57639 (2018).More

Furigay, M. H., Boucher, M. M., Mizgier, N. A., Brindle, C. S. Separation of Aldehydes and Reactive Ketones from Mixtures Using a Bisulfite Extraction Protocol. J. Vis. Exp. (134), e57639, doi:10.3791/57639 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter