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Chemistry

एक Bisulfite निष्कर्षण प्रोटोकॉल का उपयोग मिश्रण से Aldehydes और प्रतिक्रियाशील Ketones की जुदाई

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

यहाँ, हम एक मिश्रणीय विलायक में संतृप्त सोडियम bisulfite के साथ सीधे एक तरल तरल निष्कर्षण प्रोटोकॉल द्वारा मिश्रण से aldehydes और प्रतिक्रियाशील ketones को दूर करने के लिए एक प्रोटोकॉल पेश करते हैं । इस संयुक्त प्रोटोकॉल तेजी से और प्रदर्शन करने के लिए सतही है । एल्डिहाइड या कीटोंन को जलीय परत के basification से पुनः पृथक किया जा सकता है ।

Abstract

कार्बनिक यौगिकों की शुद्धि नित्य सिंथेटिक आपरेशनों का एक आवश्यक घटक है । एक चार्ज संरचना पैदा करके एक जलीय परत में दूषित पदार्थों को हटाने की क्षमता एक सरल शोधन तकनीक के रूप में निष्कर्षण का उपयोग करने का अवसर प्रदान करता है । संतृप्त सोडियम bisulfite, aldehydes और प्रतिक्रियाशील ketones के साथ एक मिश्रणीय कार्बनिक विलायक के उपयोग के संयोजन से सफलतापूर्वक आरोपी bisulfite adducts है कि फिर एक मिश्रण के अंय कार्बनिक घटकों से अलग किया जा सकता है में तब्दील किया जा सकता है एक immiscible कार्बनिक परत का परिचय । यहाँ, हम रासायनिक मिश्रण से sterically-रुकावट neopentyl aldehydes और कुछ ketones, सहित aldehydes को हटाने के लिए एक सरल प्रोटोकॉल का वर्णन. Ketones को पृथक किया जा सकता है यदि वे sterically रहित चक्रीय या मिथाइल Ketones हैं । aliphatic aldehydes और ketones के लिए, dimethylformamide को हटाने की दरों में सुधार के लिए मिश्रणीय विलायक के रूप में प्रयोग किया जाता है । bisulfite इसके अलावा प्रतिक्रिया जलीय परत के basification द्वारा उलट जा सकता है, पुनः के लिए अनुमति एक मिश्रण के प्रतिक्रियाशील carbonyl घटक के अलगाव ।

Introduction

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एक दूसरे से मिश्रण के घटकों के पृथक्करण शुद्ध सामग्री की तैयारी के लिए आवश्यक है । यहां वर्णित विधि अंय कार्बनिक अणुओं से aldehydes और sterically रुकावट चक्रीय और मिथाइल ketones के सतही जुदाई के लिए अनुमति देता है1। तकनीक carbonyl समूह के साथ bisulfite के जेट पर निर्भर करता है एक आरोप लगाया adduct कि एक जलीय परत में अलग किया जा सकता है बनाने के लिए, जबकि अंय घटकों को एक immiscible कार्बनिक परत में अलग । bisulfite और carbonyl के बीच जेट प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण एक मिश्रणीय विलायक, जो प्रतिक्रिया अलग चरणों में जुदाई से पहले जगह लेने के लिए अनुमति देता है का उपयोग है । मिश्रणीय विलायक ंयूनतम जुदाई के अलावा बिना, संभवतः हाइड्रोफिलिक bisulfite और hydrophobic ऑर्गेनिक्स के बीच गरीब संपर्क के कारण प्राप्त की है ।

शुद्धि के लिए इस जुदाई विधि का लाभ प्रोटोकॉल की आसानी है । तरल-तरल निष्कर्षण करने के लिए एक सरल आपरेशन है, और बड़े पैमाने पर किया जा सकता है । इस तरह के कॉलम क्रोमैटोग्राफी के रूप में वैकल्पिक शुद्धि तकनीक, बहुत अधिक महंगे हैं, समय लेने वाली, और चुनौतीपूर्ण बड़े पैमाने पर प्रदर्शन करने के लिए और ध्रुवीयता के संदर्भ में घटकों के पर्याप्त भेदभाव की आवश्यकता है । क्रिस्टलीकरण या आसवन द्वारा शुद्ध घुलनशीलता या मिश्रण के घटकों के उबलते अंक के बीच पर्याप्त भेदभाव की आवश्यकता है, क्रमशः । क्योंकि bisulfite निष्कर्षण aldehydes और ketones के carbonyl समूह की जेट में अंतर पर निर्भर करता है, समान घुलनशीलता के साथ यौगिकों, उबलते अंक, या ध्रुवीयता प्रभावी ढंग से अलग किया जा सकता है । अंय रासायनिक जुदाई तरीकों मिश्रण से aldehydes और ketones के चयनात्मक जुदाई के लिए मौजूद हैं, उदाहरण के लिए, oximes के चयनात्मक गठन2, चक्रीय acetals3, या mercaptal4 गठन । इन पद्धतियों के मिश्रण से गठित प्रजातियों को अलग करने के लिए एक अतिरिक्त कदम की आवश्यकता है, क्योंकि उत्पाद घुलनशील पानी नहीं है और इसलिए एक सरल निष्कर्षण प्रोटोकॉल द्वारा अलग नहीं किया जा सकता है । एल्डिहाइड ऑक्सीकरण हटाने योग्य carboxylic एसिड के रूप में एक और तकनीक की रिपोर्ट5है, लेकिन आवश्यक ऑक्सीकरण कदम हल्के bisulfite शर्तों से कम chemoselective है यहां वर्णित है, और ऑक्सीजन गैस और एक कोबाल्ट उत्प्रेरक के उपयोग की आवश्यकता है ।

इस विधि aldehydes (चित्रा 1) और sterically-बाधा चक्रीय और मिथाइल ketones (चित्रा 2) अणुओं है कि इन कार्यात्मक समूहों में शामिल नहीं से अलग करने के लिए लागू है । विशेष रूप से प्रतिक्रियाशील ketones, जैसे α-कीटो एस्टर्स भी इस प्रक्रिया का उपयोग करके निकाल दिए जाते हैं । Alkanes, alkenes, dienes, alkynes, एस्टर, के बीच, carboxylic एसिड, alkyl halides, शराब, phenols, nitriles, benzyl क्लोराइड, epoxides, anilines, acetals, और थोड़ा बाधा, α, β-unसंतृप्त, या aryl ketones शर्तों के तहत सभी प्रतिक्रिया कर रहे हैं और मिश्रण (आंकड़े 2 और चित्रा 3) के एल्डिहाइड या प्रतिक्रियाशील कीटोंन घटक से अलग किया जा सकता है । एथिल ketones या α-चक्रीय ketones प्रतिस्थापित, उदाहरण के लिए, पर्याप्त बाधा है और इसलिए aldehydes और अधिक प्रतिक्रियाशील ketones से अविभाज्य हैं । alkenes का उपयोग करते समय, hexane bisulfite समाधान में मौजूद सल्फर डाइऑक्साइड के कारण अवांछित अपघटन को रोकने के लिए immiscible विलायक के रूप में सिफारिश की है । bisulfite निष्कर्षण प्रोटोकॉल के कार्यात्मक समूह संगतता अत्यंत व्यापक है, और इसलिए जुदाई की एक अत्यंत व्यापक रेंज के लिए लागू है, अगर carbonyl contaminant मिश्रण से अलग किया जा करने के लिए या तो एक एल्डिहाइड या एक रुकावट है मिथाइल या चक्रीय कीटोंन । कम प्रतिक्रियाशील ketones इन शर्तों के तहत bisulfite के साथ प्रतिक्रिया नहीं है और इसलिए नहीं निकाल रहे हैं ।

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Protocol

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1. एक मिश्रण से खुशबूदार Aldehydes की जुदाई के लिए मानक प्रोटोकॉल । उदाहरण: Anisaldehyde के साथ एक 1:1 मिश्रण से Benzyl Butyrate की जुदाई.

  1. anisaldehyde के 175 μL को भंग करना और benzyl butyrate के 250 μL को मेथनॉल के 5 मिलीलीटर में और एक विभाजक कीप के समाधान का अंतरण.
    चेतावनी: सोडियम bisulfite सल्फर डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न कर सकते हैं, इस प्रकार इस प्रोटोकॉल एक धुएं हुड में के रूप में उचित वेंटिलेशन, के साथ बाहर किया जाना चाहिए ।
  2. संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 1 मिलीलीटर जोड़ें और लगभग 30 एस के लिए जोरदार शेक ।
  3. पानी के 25 मिलीलीटर और 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर जोड़ें और जोरदार हिला ।
  4. परतें अलग । निर्जल मैग्नीशियम सल्फेट के साथ कार्बनिक परत सूखी । समाधान फ़िल्टर मैग्नीशियम सल्फेट को दूर करने के लिए और एक रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग vacuo में ध्यान केंद्रित.

2. एक मिश्रण से Aliphatic Aldehydes और Ketones की जुदाई. उदाहरण: Benzylacetone के साथ एक 1:1 मिश्रण से Benzyl Butyrate की जुदाई.

  1. benzylacetone के 213 μL भंग और butyrate के 10 मिलीलीटर में benzyl dimethylformamide के 250 μL और एक विभाजक कीप के समाधान हस्तांतरण ।
    चेतावनी: सोडियम bisulfite सल्फर डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न कर सकते हैं, इस प्रकार इस प्रोटोकॉल एक धुएं हुड में के रूप में उचित वेंटिलेशन, के साथ बाहर किया जाना चाहिए ।
  2. संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 25 मिलीलीटर जोड़ें और लगभग 30 एस के लिए जोरदार हिला ।
  3. पानी के 25 मिलीलीटर और 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर जोड़ें और जोरदार हिला ।
  4. परतें अलग । विभाजक कीप के लिए जलीय परत लौटें, 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर जोड़ें और जोरदार हिला । जलीय परत नाली, विभाजक कीप में कार्बनिक परत छोड़ । पिछली ऑर्गेनिक परत को वापस विभाजक फ़नल में जोड़ें.
  5. संयुक्त कार्बनिक परतों तीन बार पानी से धो लें (प्रत्येक धोने के लिए 10 मिलीलीटर) । निर्जल मैग्नीशियम सल्फेट के साथ कार्बनिक परत सूखी । समाधान फ़िल्टर मैग्नीशियम सल्फेट को दूर करने के लिए और एक रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग vacuo में ध्यान केंद्रित.

3. एक Alkene युक्त मिश्रण से Aldehydes की जुदाई । उदाहरण: Citronellal के साथ एक 1:1 मिश्रण से Benzyl Butyrate की जुदाई.

  1. citronellal के 255 μL भंग और butyrate के 10 मिलीलीटर में benzyl dimethylformamide के 250 μL और एक विभाजक कीप के लिए समाधान हस्तांतरण ।
    चेतावनी: सोडियम bisulfite सल्फर डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न कर सकते हैं, इस प्रकार इस प्रोटोकॉल एक धुएं हुड में के रूप में उचित वेंटिलेशन, के साथ बाहर किया जाना चाहिए ।
  2. संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 25 मिलीलीटर जोड़ें और लगभग 30 एस के लिए जोरदार हिला ।
  3. पानी के 25 मिलीलीटर और hexanes के 25 मिलीलीटर जोड़ें और जोरदार हिला ।
  4. परतें अलग । विभाजक कीप के लिए जलीय परत लौटें, 25 मिलीलीटर hexanes जोड़ें और जोरदार शेक । जलीय परत नाली, विभाजक कीप में कार्बनिक परत छोड़ । पिछली ऑर्गेनिक परत को वापस विभाजक फ़नल में जोड़ें.
  5. संयुक्त कार्बनिक परतों तीन बार पानी से धो लें (प्रत्येक धोने के लिए 10 मिलीलीटर) । निर्जल मैग्नीशियम सल्फेट के साथ कार्बनिक परत सूखी । समाधान फ़िल्टर मैग्नीशियम सल्फेट को दूर करने के लिए और एक रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग vacuo में ध्यान केंद्रित.

4. एक मिश्रण से Aldehydes का पुनः अलगाव । उदाहरण: Benzyl Butyrate के साथ एक 1:1 मिश्रण से Piperonal की जुदाई.

  1. piperonal के 217 मिलीग्राम भंग और मेथनॉल के 5 मिलीलीटर में benzyl butyrate के 250 μL और एक विभाजक कीप के लिए समाधान हस्तांतरण ।
    चेतावनी: सोडियम bisulfite सल्फर डाइऑक्साइड गैस उत्पंन कर सकते हैं, इस प्रकार, इस प्रोटोकॉल उचित वेंटिलेशन के साथ बाहर किया जाना चाहिए, जैसे एक धुएं डाकू में ।
  2. संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 1 मिलीलीटर जोड़ें और लगभग 30 एस के लिए जोरदार शेक ।
  3. पानी के 25 मिलीलीटर और 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर जोड़ें और जोरदार हिला ।
  4. परतें अलग । जलीय परत वापस करने के लिए विभाजक कीप ।
    1. वैकल्पिक: शेष benzyl butyrate की छोटी राशि निकालने के लिए 25 मिलीलीटर की 10% एथिल एसीटेट/hexanes के साथ एक बार जलीय परत को धो लें ।
  5. एथिल एसीटेट के 25 मिलीलीटर जोड़ें और फिर एक पीएच पट्टी इंगित करता है कि पीएच 12 है जब तक 50% सोडियम हीड्राकसीड जोड़ें । जोरदार हिला.
    चेतावनी: गैस विकास इस कदम के दौरान मनाया गया है और दबाव निर्माण अप पैदा कर सकता है । सही ढंग से विभाजक कीप ठीक से वेंट करने के लिए सुनिश्चित करें । इस प्रक्रिया को स्केलिंग गैस विकास और अधिक स्पष्ट कर देगा । सावधानी का प्रयोग करें ।
  6. परतें अलग । विभाजक कीप के लिए जलीय परत लौटें और एथिल एसीटेट के 25 मिलीलीटर जोड़ें । जोरदार हिला.
  7. परतें अलग । जैविक परत के साथ कार्बनिक परत पिछले कदम से जुडा है । निर्जल मैग्नीशियम सल्फेट के साथ संयुक्त कार्बनिक परत सूखी । समाधान फ़िल्टर मैग्नीशियम सल्फेट को दूर करने के लिए और एक रोटरी वाष्पीकरण का उपयोग vacuo में ध्यान केंद्रित.

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Representative Results

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एल्डिहाइड निकालने के लिए प्रक्रिया 1 खुशबूदार aldehydes के लिए प्रयोग किया जाता है । प्रक्रिया 2, जिसमें dimethylformamide मिश्रणीय विलायक के रूप में प्रयोग किया जाता है, aliphatic aldehydes और ketones के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए । प्रक्रिया 2 भी मिश्रण है कि मेथनॉल में पूरी तरह से घुलनशील नहीं है के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए । प्रत्येक प्रोटोकॉल से प्राप्त सामग्री को शुद्धता के लिए विश्लेषण किया जाता है जिसका उपयोग 1H एनएमआर एकीकरण विश्लेषण और जन द्वारा पुनर्प्राप्ति दर के लिए होता है । विशिष्ट purities और पुनर्प्राप्ति 95% (चित्र 1) से अधिक हैं । एक सफल जुदाई 1एच एनएमआर एल्डिहाइड या कीटोंन घटक (चित्रा 4 और चित्रा 5) से उत्पंन होने वाले संकेतों की कमी से निर्धारित होता है । एक सफल जुदाई के विशेष रूप से नैदानिक 9 और 10 पीपीएम के बीच एक चोटी के अभाव जब एक एल्डिहाइड को हटाने है । यदि जुदाई नहीं होती है, यह carbonyl यौगिक के साथ पर्याप्त bisulfite जेट की कमी के कारण हो सकता है । संयुग्मित ketones या sterically-बाधा ketones इस विधि का उपयोग कर हटाने योग्य नहीं हैं (चित्र 2) ।

जब alkene-युक्त यौगिकों का उपयोग कर, बरामद सामग्री महत्वपूर्ण अशुद्धियों को शामिल करने के लिए मनाया गया है जब मानक प्रक्रिया 1 या 2 कार्यरत है, के रूप में अज्ञात चोटियों की उपस्थिति द्वारा निर्धारित 1एच एनएमआर में ( चित्रा 6) । इन सब्सट्रेट के लिए, संशोधित प्रक्रिया 3, hexanes को रोजगार, भंग सल्फर डाइऑक्साइड की वजह से क्षरण की सीमा (चित्रा 7). यदि hexanes भी गैर ध्रुवीय हित के अणुओं को भंग करने के लिए कर रहे हैं, के रूप में ठोस के गठन से संकेत दिया, क्लोरोफॉर्म इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि क्षरण में वृद्धि hexanes (चित्रा 1) के सापेक्ष इस विलायक के साथ मनाया जाता है ।

प्रतिक्रियाशील एल्डिहाइड या कीटोंन का पुनः अलगाव वांछित है, तो प्रक्रिया 4 प्रतिक्रिया और सुधार carbonyl यौगिक रिवर्स करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । शेष गैर-carbonyl घटक (चित्र 8 और चित्र 9) की छोटी मात्रा को निकालने के लिए एक वैकल्पिक वाश का उपयोग किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्र 1 . प्रतिनिधि जुदाई एल्डिहाइड भागीदार7के संबंध में व्यापक सब्सट्रेट गुंजाइश इंगित करतेहैं । (a) Benzyl butyrate (250 μL, 1.4 mmol) और एल्डिहाइड (1.4 mmol) 5 मिलीलीटर मेथनॉल में भंग किया गया, संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 25 मिलीलीटर जोड़ा, लगभग 30 एस के लिए हिल, पानी की 25 मिलीलीटर के साथ पतला, और 25 मिलीलीटर के साथ निकाले गए 10% एथिल एसीटेट/hexanes । (ख) मेथनॉल के स्थान पर प्रयुक्त Dimethylformamide. (ग) Celite के माध्यम से आवश्यक निस्पंदन । (घ) Hexanes का उपयोग १०% एथिल एसीटेट/Hexanes के स्थान पर किया गया । (ङ) क्लोरोफॉर्म का उपयोग 10% एथिल एसीटेट/hexanes के स्थान पर किया गया । ध्यान दें कि इन मूल्यों के कुछ unऑप्टिमाइज़ शर्तों के लिए कर रहे हैं । संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 1 मिलीलीटर का उपयोग खुशबूदार aldehydes के लिए उच्च हटाने की दर देता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्र 2 . Ketones आमतौर पर दो अलग श्रेणियों में आते हैं: प्रतिक्रियाशील और प्रतिक्रियात्मक7 (क) कीटोंन (१.४ mmol) तथा benzyl butyrate (२५० µ एल, 1.4 mmol) मेथनॉल के 5 मिलीलीटर, संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 25 मिलीलीटर में भंग किया गया, लगभग 30 एस के लिए हिल, पानी की 25 मिलीलीटर के साथ पतला, और 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर के साथ निकाले गए । (ख) मेथनॉल के स्थान पर प्रयुक्त Dimethylformamide. जलीय परत दो बार निकाली गई । जैविक परत को तीन बार पानी से धोया गया । (ग) ठोस bisulfite adduct को दूर करने के लिए आवश्यक निस्पंदन । (घ) पेंटेन के स्थान पर प्रयुक्त १०% एथिल एसीटेट/hexanes. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्र 3 . प्रतिनिधि जुदाई प्रतिक्रियात्मक भागीदार7के संबंध में व्यापक सब्सट्रेट गुंजाइश इंगित करतेहैं । (क) सब्सट्रेट (१.४ mmol) तथा anisaldehyde (१७५ μL, 1.4 mmol) मेथनॉल के 5 मिलीलीटर, संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 25 मिलीलीटर में भंग किया गया, लगभग 30 एस के लिए हिल, पानी की 25 मिलीलीटर के साथ पतला, और 10% एथिल एसीटेट/hexanes के 25 मिलीलीटर के साथ निकाले गए । (ख) मेथनॉल के स्थान पर प्रयुक्त Dimethylformamide. एथिल एसीटेट के स्थान पर प्रयुक्त 10% एथिल एसीटेट/hexanes । जलीय परत दो बार निकाली गई । जैविक परत को तीन बार पानी से धोया गया । (ग) 50% एथिल एसीटेट/hexanes के स्थान पर प्रयुक्त 10% एथिल एसीटेट/hexanes । (घ) जलीय परत तीन बार निकाली गई. (ङ) पेंटेन का उपयोग 10% एथिल एसीटेट/hexanes के स्थान पर किया गया । (च) Hexanes का उपयोग 10% एथिल एसीटेट/Hexanes के स्थान पर किया गया । ध्यान दें कि ये मान unऑप्टिमाइज़ की गई शर्तों के लिए हैं । संतृप्त जलीय सोडियम bisulfite के 1 मिलीलीटर का उपयोग खुशबूदार aldehydes के लिए उच्च हटाने की दर देता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्र 4 . प्रतिनिधि 1H एनएमआर की एक असफल जुदाई carbonyl घटक की उपस्थिति इंगित करता है । carbonyl घटक के हाइड्रोजन के लिए इसी संकेतों के सभी दिखाई दे रहे हैं, लेकिन एल्डिहाइड हाइड्रोजन संकेत है, जो आम तौर पर 9-10 पीपीएम के बीच आता है की उपस्थिति, विशेष रूप से नैदानिक है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 5
चित्र 5 . एक सफल जुदाई के प्रतिनिधि 1एच एनएमआर प्रतिक्रियाशील carbonyl घटक के पूर्ण हटाने को इंगित करता है । carbonyl घटक के हाइड्रोजन के लिए इसी संकेतों में से कोई भी दिखाई दे रहे हैं । एल्डिहाइड हाइड्रोजन संकेत है, जो आम तौर पर 9-10 पीपीएम के बीच आता है की अनुपस्थिति, एल्डिहाइड हटाने में विशेष रूप से नैदानिक है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
चित्र 6 . प्रतिनिधि 1एच एनएमआर एक alkene-युक्त एल्डिहाइड की एक असफल जुदाई की नापाक चोटियों की एक महत्वपूर्ण राशि से पता चलता है. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्र 7 . प्रतिनिधि 1ज एक alkene-युक्त एल्डिहाइड की एक सफल जुदाई के एनएमआर केवल छोटे नापाक चोटियों और बहुत कम शेष एल्डिहाइड से पता चलता है । इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

Figure 8
चित्र 8 . प्रतिनिधि 1एच एक सफल फिर से वैकल्पिक धोने के बिना एक एल्डिहाइड के अलगाव के एनएमआर । गैर carbonyl युक्त घटक की उपस्थिति स्पष्ट है, के रूप में हाइड्रोजन इस परिसर के अनुरूप संकेत दिखाई दे रहे हैं, लेकिन इस contaminant की मात्रा बहुत छोटा है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 9
चित्र 9 . प्रतिनिधि 1एच एक सफल फिर से वैकल्पिक धोने के साथ एक एल्डिहाइड के अलगाव के एनएमआर । गैर carbonyl घटक की उपस्थिति लगभग 1एच एनएमआर द्वारा undetectable है जब basification करने के लिए पहले जलीय परत के वैकल्पिक धोने का प्रयोग किया जाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

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प्रारंभिक करने के लिए एक विधि के रूप में bisulfite प्रतिक्रिया का उपयोग करने के लिए एक ठेठ दो चरण निष्कर्षण का उपयोग aldehydes हटाने के बहुत कम स्तर के नेतृत्व में प्रयास । हम परिकल्पना की है कि प्रतिक्रिया काफी तेजी से बहुत सीमित समय है कि दो परतों के संपर्क में थे के दौरान घटित नहीं था । reactants के बीच संपर्क बढ़ाने के लिए, हम एक दो चरण निष्कर्षण प्रोटोकॉल जिसमें एक पानी मिश्रणीय विलायक शुरू में एक immiscible विलायक की शुरूआत करने से पहले reactants के पर्याप्त मिश्रण की अनुमति देने के लिए प्रयोग किया जाता है विकसित की है । immiscible विलायक का परिचय तो चार्ज bisulfite adduct के जुदाई के लिए uncharged कार्बनिक घटक से अनुमति देता है । प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदम जलीय bisulfite और कार्बनिक घुलनशील घटकों के बीच संपर्क में सुधार करता है कि एक मिश्रणीय कार्बनिक विलायक का उपयोग है । मिश्रणीय और immiscible सॉल्वैंट्स की पहचान विविध किया जा सकता है, साथ ही साथ प्रतिक्रियाशील भागीदारों के अनुपात और पहचान, प्रोटोकॉल के पैमाने, और अतिरिक्त निकालने और/या प्रोटोकॉल के लिए बहाकर की एक किस्म का निगमन । यह आवेदन और एक प्रतिक्रियाशील carbonyl घटक युक्त रासायनिक मिश्रण की एक विस्तृत श्रृंखला के विभाजन के लिए इस प्रोटोकॉल के अनुकूलन के लिए अनुमति देता है ।

जब उपंयास रासायनिक मिश्रण करने के लिए इस प्रोटोकॉल अनुकूलन, देखभाल के लिए गैस विकास, या अत्यधिक गर्मी पीढ़ी से बचने के लिए लिया जाना चाहिए । उपयोगकर्ता bisulfite प्रोटोकॉल का प्रयास करने से पहले रासायनिक संगतता की जाँच करनी चाहिए । Bisulfite समाधान सल्फर डाइऑक्साइड गैस विकसित कर सकते हैं, जो दबाव के निर्माण के लिए नेतृत्व कर सकते हैं । Bisulfite सोडियम कार्बोनेट के साथ संयोजन में सावधानी के साथ प्रयोग किया जाना चाहिए, या सोडियम बिकारबोनिट, कार्बन डाइऑक्साइड गैस की पीढ़ी के कारण । यह अनुशंसा की जाती है कि bisulfite धीरे गैस विकास को नियंत्रित करने के लिए जोड़ा जाना चाहिए, और गर्मी के तेजी से पीढ़ी । उदाहरण के साथ यहां वर्णित जुदाई अत्यधिक गर्मी या गैस उत्पंन नहीं करते हैं, लेकिन इन सुरक्षा चिंताओं पैदा हो सकता है जब उपंयास स्थितियों को प्रोटोकॉल अनुकूल है या जब प्रोटोकॉल के पैमाने में वृद्धि । प्रोटोकॉल एक धुएं डाकू में प्रदर्शन के लिए उचित वेंटिलेशन सुनिश्चित किया जाना चाहिए । Bisulfite एक को कम करने के एजेंट और एक कमजोर एसिड है, जो इस प्रोटोकॉल के किसी भी नए अनुकूलन के लिए ध्यान में रखा जाना चाहिए है । उदाहरण के लिए, सबसे aliphatic अमीन अनुपयुक्त सब्सट्रेट bisulfite आयन (चित्रा 3) के साथ एक अवांछित एसिड आधार प्रतिक्रिया के कारण कर रहे हैं ।

मिश्रणीय विलायक की पहचान को हटाने की दरों पर ंयूनतम प्रभाव के साथ विभिंन जा सकता है । वास्तव में, सबसे मिश्रणीय सॉल्वैंट्स मेथनॉल के सापेक्ष बढ़ाकर हटाने दरों दे, tetrahydrofuran के अपवाद के साथ1। मेथनॉल सबसे अंय मिश्रणीय सॉल्वैंट्स के लिए बेहतर है क्योंकि यह और अधिक प्रभावी ढंग से जलीय परत में विभाजन और किसी भी शेष विलायक आसानी से अपने अपेक्षाकृत उच्च अस्थिरता के कारण रोटरी वाष्पीकरण के दौरान हटा दिया जाता है । दूसरा सर्वश्रेष्ठ विलायक, उपयोग की आसानी के मामले में, dimethylformamide है । Dimethylformamide बेहतर हटाने की दर देता है, लेकिन अतिरिक्त पानी बहाकर अपने कम अस्थिरता और कम अनुकूल विभाजन गुणांक के कारण, अवशिष्ट विलायक को हटाने की आवश्यकता है । एसीटोन से बचना चाहिए, bisulfite के साथ प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रिया के कारण । Dimethyl sulfoxide भी नहीं की सिफारिश की है, अप्रिय गंध की पीढ़ी के कारण हल्के से कम शर्तों के साथ जुड़े । सभी मिश्रणीय सॉल्वैंट्स परीक्षण के लिए तुलना में पाया गया, क्योंकि यह प्रतिक्रिया मिश्रण इन सॉल्वैंट्स को रोजगार पर सीधे इस प्रोटोकॉल का उपयोग करने के लिए संभव है, के रूप में सभी रसायनों वर्तमान संगत कर रहे हैं के रूप में लंबे समय तक । इस्तेमाल किया मिश्रणीय विलायक की मात्रा को हटाने की दर पर एक प्रभाव है1, तो प्रतिक्रिया की मात्रा, अगर सीधे इस्तेमाल किया, उचित रूप से समायोजित किया जाना चाहिए, या तो वाष्पीकरण या कमजोर पड़ने से ।

immiscible विलायक की पहचान भी अलग किया जा सकता है (चित्रा 1-3). गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स सबसे अधिक हटाने की दर देते हैं, जबकि ध्रुवीय सॉल्वैंट्स कम हटाने की दर देते हैं । यह सिफारिश की है कि उपयोगकर्ता का चयन करें ंयूनतम ध्रुवीय immiscible विलायक कि मिश्रण भंग होगा । Bisulfite समाधान सल्फर डाइऑक्साइड गैस है, जो अवांछित पक्ष प्रतिक्रियाओं, विशेष रूप से alkenes6,7के साथ पैदा कर सकता है के साथ संतुलन में हैं । सल्फर डाइऑक्साइड की घुलनशीलता गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स8,9,10में कम है । alkene-युक्त यौगिकों के लिए इस विधि लागू करते हैं, hexanes, पेंटेन, या पेट्रोलियम ईथर का उपयोग सल्फर डाइऑक्साइड की वजह से निष्कर्षण प्रोटोकॉल के दौरान दोष की पीढ़ी को सीमित करने के लिए सिफारिश की है । चूंकि इन सॉल्वैंट्स ध्रुवीय कार्बनिक यौगिकों को भंग नहीं करते हैं, तथापि, क्लोरोफॉर्म ध्रुवीय घटकों वाले मिश्रण के लिए एक उपयुक्त विकल्प हो सकता है । यह अवांछित अपघटन को कम से कम aliphatic सॉल्वैंट्स के रूप में के रूप में प्रभावी नहीं है, लेकिन 10% एथिल एसीटेट/hexanes के उपयोग के सापेक्ष बेहतर परिणाम देता है ।

उपंयास रासायनिक मिश्रण करने के लिए अनुकूलन पहचान और दोनों immiscible और मिश्रणीय सॉल्वैंट्स की मात्रा के अनुकूलन की आवश्यकता हो सकती है । खुशबूदार aldehydes bisulfite प्रोटोकॉल के लिए विशेष रूप से अच्छे सब्सट्रेट हैं, और अधिक सुविधाजनक मेथनॉल प्रोटोकॉल के उपयोग के लिए अनुमति देता है । Aliphatic aldehydes और ketones खुशबूदार aldehydes की तुलना में कम हटाने की दर दे, इसलिए उच्च हटाने की दर को बनाए रखने के लिए, dimethylformamide इन सब्सट्रेट के लिए प्रयोग किया जाता है । यह प्रोटोकॉल प्रतिक्रियाशील और गैर-प्रतिक्रियाशील घटकों के equimolar अनुपात के पृथक्करण के लिए ऑप्टिमाइज़ किया गया था । प्रोटोकॉल के लिए समायोजन उपंयास रासायनिक मिश्रण के लिए मूल नमूने में घटकों के प्रारंभिक अनुपात के आधार पर किया जाना चाहिए । उदाहरण के लिए, यदि केवल ट्रेस एल्डिहाइड निकालने के लिए की आवश्यकता है, तो प्रक्रिया 1 अधिक उपयुक्त विकल्प हो सकता है । जब चयन, एक सरल और कम समय लेने वाली जुदाई के लिए प्रक्रिया 1 का उपयोग करें, और प्रक्रिया 2 बरामद सामग्री के लिए उच्च शुद्धता के लिए.

यह प्रोटोकॉल करते समय, कई अवलोकन है जो उपयोगकर्ता को उनके विशेष रासायनिक परिदृश्य के लिए प्रोटोकॉल को समायोजित करने में मदद कर सकते हैं । यदि मिश्रण पूरी तरह से मिश्रणीय विलायक (कदम 1.1) में भंग नहीं करता है, एक अलग मिश्रणीय विलायक चुना जाना चाहिए कि बेहतर परीक्षा के तहत विशेष रूप से रासायनिक मिश्रण के ध्रुवीकरण से मेल खाता है । जब bisulfite जोड़ा गया है (चरण 1.2), एक बादल सफेद हाला अक्सर मनाया जाता है । यह हाला bisulfite adduct है । यह हमेशा नहीं मनाया जाता है, क्योंकि यह मिश्रणीय विलायक/जलीय bisulfite मिश्रण में घुलनशील हो सकता है । जब पानी और एक immiscible विलायक (कदम 1.3) पेश कर रहे हैं, कोई ठोस स्पष्ट किया जाना चाहिए । यदि ठोस मनाया जाता है, यह एक संकेत है कि एक या दोनों घटकों या तो जलीय या कार्बनिक परत में घुलनशील नहीं हैं । यदि गैर प्रतिक्रियाशील घटक घुलनशील नहीं है, इस समस्या को immiscible विलायक की पहचान का समायोजन करके हल किया जा सकता है । उदाहरण के लिए, carboxylic एसिड बहुत ध्रुवीय हैं, और इसलिए 10% एथिल एसीटेट/hexanes अपर्याप्त solvating हैं । बस मिश्रणीय विलायक बदलने के लिए 50% एथिल एसीटेट/cinnamic से anisaldehyde एसिड 43 (चित्रा 3) के उत्कृष्ट शुद्धिकरण के लिए अनुमति दी hexanes । यदि प्रतिक्रियाशील घटक अघुलनशील है, तो पानी की मात्रा को बेहतर bisulfite adducts भंग करने के लिए बढ़ाया जा सकता है, या bisulfite adduct को निकालने के लिए एकाधिक जल बहाकर उपयोग किया जा सकता है । यदि दो बार पानी की मात्रा को bisulfite adduct भंग करने के लिए अपर्याप्त है के अलावा, मिश्रण भी Celite के माध्यम से फ़िल्टर किया जा सकता है अगले कदम के लिए आगे बढ़ने से पहले मिश्रण से ठोस bisulfite adduct को दूर करने के लिए । एक बार सामग्री सूख गया है और विलायक हटा दिया गया है, 1H एनएमआर और जन संतुलन के विश्लेषण प्रोटोकॉल समस्या निवारण में सहायता कर सकते हैं । अगर जुदाई गरीब है, जन एल्डिहाइड या कीटोंन की उपस्थिति का संकेत होगा, और एल्डिहाइड या कीटोंन के लिए इसी संकेतों को 1एच एनएमआर स्पेक्ट्रम में मनाया जाएगा । यदि बेहतर पृथक्करण की आवश्यकता है, तो प्रक्रिया 2 अनुशंसित है । अगर चोटियों या तो घटक के साथ असंबद्ध मनाया जाता है, सल्फर डाइऑक्साइड के कारण अपघटन हुआ हो सकता है । इन स्थितियों के लिए, प्रक्रिया 3 अनुशंसित है ।

bisulfite प्रोटोकॉल भी पुन: सक्रिय घटक कार्यविधि 4 का उपयोग करते हुए bisulfite अतिरिक्त प्रतिक्रिया reversing द्वारा अलग करने के लिए उपयोग किया जा सकता है । यह एक immiscible विलायक के साथ जलीय परत और निष्कर्षण के basification द्वारा किया जा सकता है । आधार की पहचान को अलग किया जा सकता है । सोडियम हीड्राकसीड प्रतिक्रिया के पूर्ण उत्क्रमण के लिए सिफारिश की है । enolizable carbonyl यौगिकों के लिए, एक कमजोर आधार को रोकने के लिए इस्तेमाल किया जाना चाहिए । यह अवांछित ओर प्रतिक्रियाओं को रोकता है, जैसे aldol प्रतिक्रिया11। यदि carbonyl घटक एक enolizable α-चिराल केंद्र है, epimerization या racemization चिंता का भी है । उपयुक्त आधार सब्सट्रेट के pKa के आधार पर भिन्न हो जाएगा । सोडियम कार्बोनेट अनुशंसित नहीं है, bisulfite adduct-युक्त जलीय परत के अलावा पर कार्बन डाइऑक्साइड गैस की पीढ़ी के कारण है, जो एक खतरनाक स्थिति बना सकते है जब तक ध्यान से नियंत्रित । हम सोडियम फॉस्फेट tribasic की सलाह देते हैं । reversion प्रतिक्रिया पीएच निर्भर है, इसलिए प्रतिक्रिया के रूप में कमजोर कुर्सियां का उपयोग करते समय इष्ट नहीं होगा । वसूली में सुधार करने के लिए, ला Châtelier's सिद्धांत आधार की एक बड़ी अतिरिक्त रोजगार के लिए मदद की प्रतिक्रिया आगे धक्का द्वारा शोषण किया जा सकता है । एकाधिक निकालने भी कम पीएच मूल्यों पर प्रतिक्रिया की कमी हुई पक्ष के कारण carbonyl घटक की वसूली बढ़ाने के लिए सिफारिश कर रहे हैं । इस प्रोटोकॉल की सफलता को 1H एनएमआर विश्लेषण द्वारा देखा जा सकता है: महत्वपूर्ण नापाक चोटियों संकेत मिलता है कि enolization अवांछित पक्ष प्रतिक्रियाओं के द्वारा पीछा किया, जैसे aldol प्रतिक्रिया, हुई है । यदि एक से अधिक stereocenter है, तो epimers का अवलोकन भी enolization हुआ संकेत होता है । यदि कोई अंय stereocenters हैं, ऑप्टिकल रोटेशन ऑप्टिकल शुद्धता की अवधारण का आकलन करने के लिए किया जा सकता है । ऑप्टिकल रोटेशन मान अनुपलब्ध है, तो ऑप्टिकल शुद्धता का निर्धारण करने के लिए चिराल HPLC विश्लेषण किया जा सकता है ।

यह विधि करने के लिए और वैकल्पिक कीटोंन और एल्डिहाइड हटाने प्रोटोकॉल के सापेक्ष ऑप्टिमाइज़ करने के लिए अत्यंत सतही है । पूरे प्रोटोकॉल आम प्रयोगशाला एक ठेठ कार्बनिक रसायन प्रयोगशाला में उपलब्ध उपकरणों के साथ कम से 15 मिनट में प्रदर्शन किया जा सकता है । विधि अत्यंत उपंयास स्थितियों के लिए अनुकूल है और आसानी से ब्याज की सब्सट्रेट के ध्रुवीयता में परिवर्तनशीलता के लिए खाते में समायोजित किया जा सकता है । कार्यात्मक समूह सहिष्णुता अविश्वसनीय रूप से व्यापक है, जो इस प्रोटोकॉल सबसे रासायनिक एक प्रतिक्रियाशील carbonyl घटक शामिल जुदाई के लिए लागू करता है । प्रोटोकॉल bisulfite से उत्पंन सल्फर डाइऑक्साइड की उपस्थिति के कारण अवांछित पक्ष प्रतिक्रियाओं को कम करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है । कार्बनिक रसायन विज्ञान में प्रतिक्रियाशील carbonyl यौगिकों को शामिल प्रतिक्रियाओं की व्यापकता को देखते हुए, जल्दी और आसानी से अतिरिक्त रिएजेंट या मिश्रण से अशुद्धियों को हटाने, या फिर से इन सामग्रियों को अलग करने की क्षमता अत्यंत मूल्यवान है । भविष्य में, हम पूरे जीवों से प्रतिक्रियाशील carbonyl यौगिकों युक्त प्राकृतिक उत्पादों को अलग करने के लिए और अधिक चुनौतीपूर्ण शुद्धिकरण समस्या के लिए इस प्रोटोकॉल अनुकूलन की उम्मीद है.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

पावती अमेरिकन केमिकल सोसाइटी पेट्रोलियम रिसर्च फंड के दानदाताओं को इस शोध के आंशिक समर्थन के लिए बनाया गया है. हम इस अनुसंधान का समर्थन किया है कि नवीकरण और इंस्ट्रूमेंटेशन अनुदान के लिए राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (चे-०६१९२७५ और चे-०९६३१६५) के लिए आभारी हैं ।

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

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References

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एक Bisulfite निष्कर्षण प्रोटोकॉल का उपयोग मिश्रण से Aldehydes और प्रतिक्रियाशील Ketones की जुदाई
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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).

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