Waiting
Login processing...

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

Chemistry

פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להסיר aldehydes, קטונים תגובתי תערובות לפי פרוטוקול מיצוי נוזל-נוזל ישירות עם ביסולפיט רווי ב הממס miscible. פרוטוקול משולב זה הוא מהיר ולא נתיישב לביצוע. יכול להיות מחדש על ידי basification של השכבה המימית בודדו את אלדהיד או קטון.

Abstract

הטיהור של תרכובות אורגניות הוא מרכיב חיוני של פעולות שגרתיות סינתטי. היכולת להסיר מזהמים לתוך שכבת מימית על-ידי יצירת מבנה טעונה מספקת הזדמנות להשתמש החילוץ כמו טכניקה פשוטה טיהור. על-ידי שילוב השימוש הממס האורגני miscible ביסולפיט רוויה, aldehydes, קטונים תגובתי יכול להיהפך בהצלחה לתוך טעונה ביסולפאט adducts שיכול. ואז ניתן להפריד בין רכיבים אורגניים אחרים של תערובת מאת מבוא של שכבת אורגניים immiscible. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול פשוט עבור הסרת aldehydes, לרבות הפריע sterically neopentyl aldehydes, כמה קטונים, מתערובות כימיות. קטונים ניתן להפריד בין אם הם נמצאים sterically באין מפריע מחזורית או מתיל קטונים. Aldehydes אליפטיות, קטונים, dimethylformamide משמש הממס miscible כדי לשפר את שיעורי להסרת. יכול להיות הפוך את תגובת סיפוח ביסולפאט על ידי basification של השכבה המימית, המאפשר הבידוד מחדש של הרכיב קרבוניל ריאקטיבי תערובת.

Introduction

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

ההפרדה של רכיבים של תערובות אחד מהשני חיוני הכנת חומרים טהורים. השיטה המתוארת במסמך זה מאפשר ההפרדה נתיישב של aldehydes ו sterically באין מפריע מחזורית, מתיל קטונים בין מולקולות אורגניות נוספות1. השיטה מסתמכת על תגובתיות של ביסולפאט עם קבוצת קרבוניל כדי ליצור טעונה adduct כי ניתן להפריד על שכבה מימית, ואילו רכיבים אחרים להפריד לתוך שכבת אורגניים immiscible. המפתח להשגת תגובתיות בין ביסולפאט לבין קרבוניל של הוא השימוש בתור ממיס miscible, אשר מאפשר את התגובה תתרחש לפני ההפרדה לשלבים נפרדים. ללא התוספת של ההפרדה מינימלי הממס miscible מתקבל, ככל הנראה בשל עניים מגע בין את ביסולפאט הידרופיליות ואורגניים הידרופובי.

היתרון של שיטת ההפרדה לטיהור הוא הקלות של הפרוטוקול. מיצוי נוזל-נוזל היא פעולה פשוטה לביצוע, יכול להתבצע בקנה מידה גדול. טכניקות טיהור חלופיים, כגון עמודה כרומטוגרפיה, הם הרבה יותר יקרים, גוזלת זמן, ומאתגר לבצע בקנה מידה גדול והם ידרשו בידול מספיקות של רכיבי במונחים של קוטביות. טיהור באמצעות recrystallization או זיקוק דורש הבחנה מספקת בין מסיסות או נקודות רתיחה של מרכיבי התערובת, בהתאמה. מאחר ביסולפאט החילוץ מסתמך על ההבדל תגובתיות של קבוצת קרבוניל של aldehydes, קטונים, תרכובות מסיסות דומה, נקודות רתיחה או בין קצוות ניתן ביעילות להפריד. שיטות הפרדה כימית אחרות קיימות עבור סלקטיבית ההפרדה של aldehydes, קטונים של תערובות, לדוגמה, היווצרות סלקטיבי של oximes2, acetals מחזורית3או mercaptal4 היווצרות. שיטות אלה דורשים צעד נוסף להפריד המין יצרו התערובת, כי המוצר אינה מסיסים במים, ולכן לא יכול להיות מופרדת באמצעות פרוטוקול החילוץ פשוטות. אלדהיד חמצון ליצירת חומצות קרבוקסילית נשלף הוא אחר דיווח על טכניקת5, אבל הצעד חמצון הנדרש הוא פחות chemoselective מאשר התנאים ביסולפאט מתון המתוארים בזאת, ומחייב השימוש בגז חמצן, זרז קובלט.

שיטה זו ישימה על ההפרדה של aldehydes (איור 1), באין מפריע sterically מחזורית, מתיל קטונים (איור 2) ממולקולות שאינן מכילות אלה קבוצות פונקציונליות. קטונים ראקטיבית במיוחד, כגון α-קטו אסטרים יוסרו גם באמצעות תהליך זה. Alkanes, alkenes, האוויר דינס, alkynes, אסטרים, amides, חומצות קרבוקסילית, אלקיל הלידים, כהלים, פנולים, nitriles, בנזיל כלורידים, epoxides, anilines, acetals, מעט הפריע, α, β-רוויה, או קטונים aryl הם כל אינרטיים בתנאים ניתן להפריד את אלדהיד או קטון תגובתי רכיב של התערובת (2 דמויות , איור 3). אתיל קטונים או שהוחלפו α קטונים מחזורית, לדוגמה, הם הפריע מספיק, ולכן הם ספרבילית aldehydes, קטונים יותר תגובתי. בעת שימוש alkenes, הקסאן מומלצת הממס immiscible כדי למנוע ריקבון לא רצויות עקב גופרית נוכח הפתרון ביסולפאט. התאימות קבוצה פונקציונלית של פרוטוקול החילוץ ביסולפאט הוא רחב ביותר, ולכן הוא החלים על טווח רחב מאוד של הפרדות הצבע, אם הזיהום קרבוניל להיפרד מן התערובת או אלדהיד או בוויטנברג באין מפריע מתיל או קטון מחזורית. קטונים תגובתי פחות מגיב עם ביסולפאט בתנאים אלה, לכן לא יוסרו.

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. אנחנו הולכים-. מותקפת לצורך הקמת מכשול ההפרדה של Aldehydes ארומטי תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Anisaldehyde.

  1. להמיס μL 175 של anisaldehyde וμl 250 של בנזיל butyrate ב 5 מ של מתנול ולהעביר את הפתרון משפך.
    התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
  2. להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
  3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
  4. הפרד בין השכבות. יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

2. הפרדת Aldehydes אליפטיות קטונים תערובת. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Benzylacetone.

  1. להמיס 213 μL של benzylacetone וμl 250 של בנזיל butyrate ב- 10 מ"ל של dimethylformamide ולהעביר את הפתרון משפך.
    התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
  2. להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
  3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
  4. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך, להוסיף 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות. סוחטים את השכבה המימית, משאיר את השכבה אורגני משפך מפריד. להוסיף את השכבה אורגני בחזרה המשפך.
  5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב שלוש פעמים עם מים יונים (10 מ"ל עבור כל כביסה). יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

3. הפרדה בין Aldehydes של תערובת המכילה של אלקן. דוגמה: ההפרדה של בנזיל Butyrate תערובת 1:1 עם Citronellal.

  1. להמיס 255 μL של citronellal וμl 250 של בנזיל butyrate ב- 10 מ"ל של dimethylformamide ולהעביר את הפתרון משפך.
    התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, ובכך פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
  2. להוסיף 25 מ של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
  3. להוסיף 25 מ של מים יונים ו- 25 מ של hexanes ומנערים נמרצות.
  4. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך, להוסיף 25 מ ל hexanes ומנערים נמרצות. סוחטים את השכבה המימית, משאיר את השכבה אורגני משפך מפריד. להוסיף את השכבה אורגני בחזרה המשפך.
  5. לשטוף את השכבות אורגני בשילוב שלוש פעמים עם מים יונים (10 מ"ל עבור כל כביסה). יבש את השכבה אורגני עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

4. בידוד מחדש של Aldehydes תערובת. דוגמה: הפרדה בין Piperonal תערובת 1:1 עם Butyrate בנזיל.

  1. להמיס 217 מ ג של piperonal וμl 250 של בנזיל butyrate ב 5 מ של מתנול ולהעביר את הפתרון משפך.
    התראה: ביסולפיט ניתן להפיק גז גופרית דו-חמצנית, לפיכך, פרוטוקול זה צריך להתבצע עם אוורור נאות, כגון בשכונה fume.
  2. להוסיף 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי ומנערים נמרצות במשך כ-30 s.
  3. להוסיף 25 מיליליטר מים יונים ו 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes ומנערים נמרצות.
  4. הפרד בין השכבות. להחזיר את השכבה המימית בחזרה המשפך.
    1. אופציונלי: לשטוף שכבה מימית פעם אחת עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes כדי להסיר את כמות קטנה של שנותר בנזיל butyrate.
  5. להוסיף 25 מיליליטר אתיל אצטט ולאחר מכן להוסיף 50% נתרן הידרוקסידי עד רצועה pH מציין ה-pH הוא 12. לנער נמרצות.
    התראה: גז האבולוציה נצפתה במהלך שלב זה, והוא יכול לגרום להצטברות לחץ. הקפד פורקן של המשפך. שינוי קנה מידה את הליך זה יעשה את האבולוציה גז יותר מבוטא. בזהירות.
  6. הפרד בין השכבות. לחזור השכבה המימית המשפך ולהוסיף 25 מיליליטר אתיל אצטט. לנער נמרצות.
  7. הפרד בין השכבות. לשלב את השכבה אורגני עם השכבה אורגני מהשלב הקודם. יבש את השכבה אורגני בשילוב עם נטול מים מגנזיום גופרתי. לסנן את הפתרון להסיר מגנזיום גופרתי ולרכז , vacuo באמצעות המאדה.

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

נוהל 1 להסרת אלדהיד משמש aldehydes ארומטי. נוהל 2, שבו dimethylformamide משמש הממס miscible, אמור לשמש aldehydes אליפטיות, קטונים. פרוצדורה 2 אמור לשמש גם לתערובות שאינם לגמרי מסיס במתנול. החומר המתקבל כל אחד מהפרוטוקולים ניתוח על טוהר באמצעות 1H NMR שילוב ניתוח ועל קצב ההתאוששות במאסה. Purities טיפוסי ושחזורים גדולים יותר מ 95% (איור 1). הפרדה מוצלחת נקבעת על ידי חוסר של 1H NMR אותות הנובעים הרכיב אלדהיד או קטון (איור 4 , איור 5). במיוחד האבחון של פרידה מוצלחת היא העדר לשיא בין 9 ו- 10 עמודים לדקה בעת הסרת אלדהיד. אם ההפרדה לא התרחשה, יתכן עקב חוסר תגובתיות ביסולפאט מספיק עם המתחם קרבוניל. קטונים מצומדת או קטונים הפריע sterically אינם נשלפים באמצעות שיטה זו (איור 2).

בעת שימוש תרכובות המכילות אלקן, החומר המשוחזר נצפתה להכיל זיהומים משמעותי בעת הליך סטנדרטי 1 או 2 הוא מועסק, כפי שנקבע על ידי הנוכחות של פסגות לא מזוהה 1H NMR ( איור 6). עבור אלה מצעים, שינוי נוהל 3, העסקת hexanes, מגביל את ההשפלה נגרמת על ידי מומס גופרית דו-חמצנית (איור 7). אם hexanes הן גם לא קוטביים כדי להמיס את המולקולות של עניין, כפי שצוין על ידי היווצרות של מוצקים, כלורופורם יכול לשמש, למרות עלייה השפלה נצפית עם הממס הזה יחסית hexanes (איור 1).

אם הבידוד מחדש של אלדהיד תגובתי או קטון רצוי, הליך 4 יכול לשמש כדי להפוך את התגובה ורפורמה קרבוניל של תרכובת. ושטוף אופציונלי יכול לשמש כדי להסיר את כמות קטנה של רכיב שאינו קרבוניל הנותרים (איור 8 ואיור 9).

Figure 1
איור 1 . הפרדות נציג מצביעים על מצע רחב היקף ביחס השותף של אלדהיד7. (א) butyrate בנזיל (250 μL, 1.4 mmol), אלדהיד (1.4 mmol) היו התפרקה ב 5 מ ל מתנול, 25 מ של ביסולפיט מימית רווי הוסיף, מזועזע עבור 30 s, מדולל עם 25 מ ל מים, חילוץ עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes. (ב) Dimethylformamide המשמש במקום מתנול. (ג) נדרש סינון דרך Celite. (ד) hexanes שימש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. (ה) כלורופורם שימש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. שימו לב שחלק ערכים אלה הם התנאים unoptimized. באמצעות 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווייםנותן שיעור גבוה יותר של הסרת aldehydes ארומטי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 . קטונים בדרך כלל מתחלקים לשתי קטגוריות נפרדות: תגובתי, אינרטיים7. (א) קטון (1.4 mmol) ו butyrate בנזיל (250 µL, 1.4 mmol) היו התפרקה ב 5 מ של מתנול, 25 מ של ביסולפיט מימית רווי הוסיף, מזועזע עבור 30 s, מדולל עם 25 מ ל מים, חילוץ עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes. (ב) Dimethylformamide המשמש במקום מתנול. השכבה המימית שהופק פעמיים. השכבה אורגני נשטפה שלוש פעמים עם מים. (ג) נדרש סינון כדי להסיר ביסולפאט מוצק adduct. (ד) פנטאן המשמש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 . הפרדות נציג מצביעים על מצע רחב היקף ביחס השותף אינרטיים7. (א) המצע (1.4 mmol), anisaldehyde (175 μL, 1.4 mmol) היו התפרקה ב 5 מ של מתנול, 25 מ של ביסולפיט מימית רווי הוסיף, מזועזע עבור 30 s, מדולל עם 25 מ ל מים, חילוץ עם 25 מיליליטר 10% אתיל אצטט/hexanes. (ב) Dimethylformamide המשמש במקום מתנול. אתיל אצטט המשמש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. השכבה המימית שהופק פעמיים. השכבה אורגני נשטפה שלוש פעמים עם מים. (ג) 50% אתיל אצטט/hexanes המשמש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. (ד) שכבה מימית שהופק שלוש פעמים. (ה) פנטאן שימש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. (ו) hexanes שימש במקום 10% אתיל אצטט/hexanes. שימו לב כי ערכים אלה הם התנאים unoptimized. שימוש 1 מ"ל של ביסולפיט מימית רווי מספק הסרה גבוהה יותר, במחירים aldehydes ארומטי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 . נציג 1H NMR של הפרדה לא מוצלח מצביעה על הנוכחות של הרכיב קרבוניל. כל האותות התואם hydrogens של הרכיב קרבוניל גלויים, אבל הנוכחות של האות מימן אלדהיד, אשר בדרך כלל מגיע בין 9-10 ppm, אבחון במיוחד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 . נציג 1H NMR של פרידה מוצלחת מציין הסרה מלאה של הרכיב קרבוניל ריאקטיבי. אף אחד האותות התואם hydrogens של הרכיב קרבוניל גלויים. העדר של האות מימן אלדהיד, אשר בדרך כלל מגיע בין 9-10 ppm, הוא אבחון בעיקר בהסרת אלדהיד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 6
איור 6 . נציג 1H NMR של הפרדת רשויות לא מוצלח אלדהיד אלקן המכיל מציגה כמות משמעותית של פסגות הטומאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 7
איור 7 . נציג 1H NMR של פרידה מוצלחת של אלדהיד אלקן המכיל מראה רק הטומאה קטן פסגות אלדהיד שנותרו מעט מאוד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 8
איור 8 . נציג 1H NMR של בידוד מחדש מוצלחת של אלדהיד מבלי לשטוף אופציונלי. בולטת הנוכחות של הרכיב המכיל שאינם קרבוניל, כמו האותות מימן המתאים תרכובת זו גלויים, אבל כמות הזיהום הזה הוא קטן מאוד. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 9
איור 9 . נציג 1H NMR של בידוד מחדש מוצלחת של אלדהיד עם כביסה אופציונלי. הנוכחות של הרכיב הלא-קרבוניל היא כמעט בלתי מורגשת על-ידי 1H NMR כאשר משתמשים בכביסה אופציונלי של השכבה המימית לפני basification. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

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

הראשונית ניסיונות להשתמש התגובה ביסולפאט כשיטה כדי להסיר aldehydes באמצעות מיצוי דו-שלבית טיפוסי הובילה רמות נמוכות מאוד של הסרת. שיערנו כי התגובה לא הייתה מספיק מהר כדי להתרחש במהלך הזמן מוגבל מאוד שהיו שתי שכבות במגע. כדי לשפר את הקשר בין שני המגיבים, פיתחנו פרוטוקול החילוץ בשני שלבים שבו מרכך מים-miscible משמש בתחילה כדי לאפשר מספיק ערבוב של שני המגיבים לפני כניסתה של הממס immiscible. המבוא של הממס immiscible ואז מאפשר הפרדת ביסולפאט טעון adduct מן הרכיב האורגני לא טעונים. השלב הקריטי בפרוטוקול הוא השימוש הממס האורגני miscible זה משפר את הקשר בין ביסולפאט מימית את הרכיבים אורגני מסיס. זהותו של ממיסים miscible ואת immiscible יכולים להיות מגוונים, כמו גם היחס ואת זהותם של השותפים תגובתי, קנה המידה של הפרוטוקול, וסוכם על מגוון רחב של עקירות נוספות ו/או מנקי לפרוטוקול. דבר זה מאפשר יישום והתאמה של פרוטוקול זה כדי ההפרדה של מגוון רחב של תערובות כימיות המכילים רכיב קרבוניל ריאקטיבי.

בעת התאמת לפרוטוקול זה על הרומן תערובות כימיות, יש לנקוט כדי להימנע גז אבולוציה, או יצירת חום עודף. המשתמש צריך לבדוק תאימות כימי לפני שתנסה את הפרוטוקול ביסולפאט. ביסולפאט פתרונות יכול להתפתח גז גופרית דו-חמצנית, אשר יכול להוביל להצטברות של הלחץ. ביסולפאט יש להשתמש בזהירות בשילוב עם סודיום קרבונט, או סודיום ביקרבונט, עקב הדור של גז פחמן דו חמצני. מומלץ שביסולפאט הזה אמור להתווסף לאט שליטה גז האבולוציה, הדור מהירה של חום. הפרדות לדוגמה המתוארים במסמך זה אינם מפיקים חום מוגזם או גז, אבל אלה חששות בטיחות שעלולות להתעורר כאשר בהתאמת הפרוטוקול מצבים או הגדלת קנה המידה של הפרוטוקול. הפרוטוקול צריכה להתבצע בשכונה fume כדי להבטיח אוורור נאות. ביסולפאט הוא חומר מגיב תוך צמצום של חומצה חלשה, אשר צריכים להילקח בחשבון עבור כל עיבוד חדש של פרוטוקול זה. לדוגמה, ביותר אליפטיות אמינים הם סובסטרטים לא הולם עקב לתגובה חומצה בסיס לא רצויים עם יון ביסולפאט (איור 3).

זהותו של הממס miscible יכולים להיות מגוונים תוך השפעה מזערית על הסרת המחירים. . למעשה, ביותר miscible ממיסים לתת מחירים להסרת משופרת ביחס מתנול, למעט tetrahydrofuran1. מתנול עדיפה על רוב ממיסים miscible אחרים כי זה מחיצות לתוך השכבה המימית באופן יעיל יותר מכל הממס הנותרים יוסר בקלות במהלך אידוי רוטרי עקב התנודתיות גבוהה יחסית שלה. הממס הטוב השני, מבחינת נוחות שימוש, dimethylformamide. Dimethylformamide נותן מעולה להסרת המחירים, אך דורש מים נוספת שוטף כדי להסיר הממס שיורית, בשל התנודתיות שלו נמוך יותר ופחות חיובית מחיצה מקדם. אצטון להימנע, עקב תגובת תחרותי עם ביסולפאט. דימתיל סולפוקסיד לא מומלץ גם, עקב הדור של ריחות לא נעימים הקשורים עם התנאים הפחתת במתינות. כי כל ממיסים miscible שנבדקו נמצאו לתפקד וזהובה, זה ניתן להשתמש בפרוטוקול זה ישירות על התגובה תערובות העסקת ממיסים אלה, כל עוד כל הכימיקלים נוכח תואמים. הנפח של הממס miscible בשימוש יש השפעה על קצב להסרת1, אז הנפח של התגובה, אם השתמשת. ישירות, צריך להיות מותאם כראוי, על-ידי אידוי או דילול.

זהותו של הממס immiscible ניתן גם מגוונות (איור 1-3). ממיסים Non-קוטבי אתן השיעור הגבוה ביותר להסרת, בזמן ממיסים קוטבי לתת להסרת נמוכים. מומלץ כי המשתמש לבחור הממס immiscible הקוטב. לפחות זה יהיה לפזר את התערובת. ביסולפאט פתרונות הן שיווי משקל עם גז גופרית דו-חמצנית, אשר יכול לגרום תגובות לוואי בלתי רצויות, במיוחד עם6,alkenes7. המסיסות של גופרית דו-חמצנית הוא נמוך ממיסים לא קוטביים8,9,10. בעת החלת בשיטה זו אלקן המכיל תרכובות, השימוש hexanes, פנטאן או נפט אתר מומלץ להגביל את הדור של זיהומים במהלך פרוטוקול החילוץ הנגרמת על ידי גופרית דו-חמצנית. מאז ממיסים אלה אינם מתמוססים קוטבי תרכובות אורגניות, עם זאת, ייתכן כלורופורם חלופה מתאימה עבור תערובות המכילות רכיבים קוטבי. זה אינו יעיל כמו אליפטיות ממיסים על מזעור הפירוק לא רצויים, אך נותן תוצאות משופרות יחסית השימוש של 10% אתיל אצטט/hexanes.

ההסתגלות תערובות כימיות הרומן עשוי לדרוש אופטימיזציה של זהות ושל כמויות של שני ממיסים immiscible ואת miscible. Aldehydes ארומטיים הם סובסטרטים טובה במיוחד עבור פרוטוקול ביסולפאט, המאפשר השימוש בפרוטוקול מתנול נוחה יותר. Aldehydes אליפטיות, קטונים לתת להסרת נמוכים בהשוואה aldehydes ארומטי, לכן כדי לשמור על מחירים להסרת גבוהה, dimethylformamide משמש עבור אלה סובסטרטים. פרוטוקול זה היה ממוטב ההפרדה של יחסי equimolar של רכיבי תגובתי ואת לובשת. התאמות בפרוטוקול צריכה להיעשות בהתבסס על היחסים הראשונית של רכיבי במדגם המקורי עבור הרומן תערובות כימיות. לדוגמה, אם רק מעקב אלדהיד צריך להיות מוסר, נוהל 1 יכול להיות הבחירה המתאימה יותר. בעת בחירת, השתמש נוהל 1 פשוט פחות זמן רב ההפרדה ואת הליך 2 טוהר גבוה יותר עבור החומר המשוחזר.

בעת ביצוע פרוטוקול זה, ישנם מספר תצפיות שיכולים לעזור למשתמש להתאים הפרוטוקול עבור תרחיש כימי מסוים שלהם. אם התערובת לא מלא להמיס הממס miscible (שלב 1.1), הממס miscible שונים יש לבחור שמתאים יותר את הקוטביות של תערובת כימי מסוים תחת בדיקה. כאשר ביסולפאט נוספת (שלב 1.2), התמיסה לבן בהיר לעיתים קרובות נצפית. המשקע הזה הוא ביסולפאט adduct. הוא לא תמיד ציין, מאז זה עשוי להיות מסיס התערובת miscible ביסולפאט הממס/מימית. כאשר מוצגים של הממס immiscible ומים (שלב 1.3), בלאו הכי לא מוצקים. אם מוצקים הם נצפו, זה אינדיקציה כי רכיב אחד או שניהם אינם מסיסים או שכבה מימית או אורגני. אם הרכיב לובשת אינם מסיסים, ניתן לפתור בעיה זו על-ידי התאמת את הזהות של הממס immiscible. לדוגמה, חומצות קרבוקסילית הן מאוד קוטבי, לכן 10% אתיל אצטט/hexanes הן מספיק solvating. פשוט שינוי הממס miscible ל- 50% אתיל אצטט/hexanes המותר עבור טיהור מעולה של חומצת 43 מ anisaldehyde (איור 3). אם הרכיב תגובתי מסיס, ניתן להגדיל את כמות המים כדי להמיס טוב יותר ביסולפאט adducts או מנקי מים מרובים יכול לשמש כדי להסיר ביסולפאט adduct. אם התוספת של פעמיים נפח המים אינה מספיקה להמיס את ביסולפאט adduct, ניתן לסנן את התערובת גם דרך Celite כדי להסיר את המוצק ביסולפאט adduct מן התערובת לפני שתמשיך לשלב הבא. פעם היה יבש החומר הממס הוסר, ניתוח של 1H NMR והאיזון המוני יכול לסייע בפתרון בפרוטוקול. אם ההפרדה הוא עני, המסה יציין את הנוכחות של אלדהיד או קטון, האותות המתאים אלדהיד או קטון יתקיימו בספקטרום H NMR 1. אם נדרשת הפרדה משופרת, נוהל 2 מומלץ. אם פסגות לא משויכות עם רכיב גם הם נצפו, ייתכן שאירעה פירוק עקב גופרית דו-חמצנית. מצבים אלו, מומלץ הליך 3.

פרוטוקול ביסולפאט יכול לשמש גם לבודד את הרכיב תגובתי מחדש על-ידי היפוך התגובה תוספת ביסולפאט באמצעות הליך 4. ניתן לבצע זאת על-ידי basification של שכבה מימית, חילוץ עם הממס immiscible. יכולים להיות מגוונים את הזהות של הבסיס. נתרן הידרוקסידי מומלצת היפוך מוחלט של התגובה. עבור תרכובות קרבוניל enolizable, אמור לשמש בסיס חלש יותר כדי למנוע דה-פרוטונציה. פעולה זו מונעת תגובות לוואי בלתי רצויות, כגון תגובה אלדולית11. אם הרכיב קרבוניל מרכז כיראלי-α enolizable, epimerization או racemization היא גם דאגה. הבסיס המתאים ישתנו בהתאם pKa של המצע. נתרן פחמתי לא מומלץ, עקב הדור של גז פחמן דו חמצני על תוספת ביסולפאט adduct המכילים שכבה מימית, אשר יכול ליצור מצב מסוכן אלא אם כן נשלט היטב. אנו ממליצים tribasic סודיום פוספט. התגובה לדוגמות pH תלויה, לכן התגובה תהיה לא כפי העדיף כאשר באמצעות בסיסים חלשים יותר. כדי לשפר את ההתאוששות, העיקרון של La Châtelier יכולה להיות מנוצלת על ידי שימוש עודף גדול של הבסיס כדי לעזור לקדם את התגובה עקירות מרובים מומלץ גם להגדיל התאוששות של הרכיב קרבוניל בשל favorability ירידה של התגובה בבית ערכי ה-pH נמוך יותר. ההצלחה של פרוטוקול זה יכול להיות שנצפו על ידי 1H NMR ניתוח: פסגות הטומאה משמעותי לציין את enolization ואחריו תגובות לוואי בלתי רצויות, כגון תגובה אלדולית, התרחשו. אם יש stereocenter יותר מפעם אחת, ההתבוננות epimers גם לציין enolization אירעה. אם אין stereocenters אחרות, ניתן לבצע סיבוב אופטי כדי להעריך את השמירה של טוהר אופטי. ניתוח HPLC כיראלי יכול לשמש כדי לקבוע טוהר אופטי אם הערך סיבוב אופטי אינה זמינה.

שיטה זו היא מאוד נתיישב לבצע וכדי למטב ביחס חלופי הפרוטוקולים להסרת קטון ואלדהיד. פרוטוקול כולו יכול להתבצע תוך פחות מ-15 דקות עם ציוד מעבדה נפוצים הזמינים במעבדה לכימיה אורגנית טיפוסי. השיטה היא מאוד יכולת הסתגלות למצבים הרומן, ניתן להתאים בקלות לחשבון עבור השתנות ב הקוטביות של סובסטרטים עניין. קבוצה פונקציונלית הסובלנות היא מאוד רחבה, מה שהופך את פרוטוקול זה החלים על הפרדות כימי רוב הכוללים רכיב קרבוניל ריאקטיבי. ניתן להתאים את הפרוטוקול להמתיק ריאקציות צדדיות לא רצויה הנגרמת על ידי הנוכחות של גופרית דו-חמצנית המופקים ביסולפאט. לאור השכיחות של תגובות מעורבים תרכובות קרבוניל ריאקטיבי בכימיה אורגנית, היכולת במהירות ובקלות להסיר עודפי נוגדנים או זיהומים תערובות, או לבודד מחדש חומרים אלה יקר מפז. בעתיד, אנו מקווים להתאים פרוטוקול זה לבעיה טיהור יותר מאתגר של בידוד מוצרים טבעיים המכילים תרכובות קרבוניל ריאקטיבי אורגניזם שלם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

וידוע עשוי תורמים אמריקאי כימי החברה נפט מחקר הקרן לתמיכה חלקית של מחקר זה. אנו מודים על הקרן הלאומית למדע (0619275 צ'ה, צ'ה-0963165) לקבלת מענקים לשיפוץ ומכשור נתמכת מחקר זה.

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).
פרידה של Aldehydes, קטונים תגובתי תערובות באמצעות פרוטוקול החילוץ ביסולפאט
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