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Chemistry

Separazione di aldeidi e chetoni reattive da miscele utilizzando un protocollo di estrazione di bisolfito

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

Qui, presentiamo un protocollo per rimuovere aldeidi e chetoni reattive da miscele di un protocollo di estrazione liquido-liquido direttamente con bisolfito di sodio satura in un solvente miscibile. Questo protocollo combinato è rapida e facile da eseguire. L'aldeide o un chetone può essere ri-isolato tramite la basificazione dello strato acquoso.

Abstract

La purificazione dei composti organici è una componente essenziale delle operazioni di routine sintetiche. La possibilità di rimuovere i contaminanti in un strato acquoso generando una struttura carica offre l'opportunità di utilizzare estrazione come una tecnica di purificazione semplice. Combinando l'uso di un solvente organico miscibile con bisolfito di sodio satura, aldeidi e chetoni reattive può essere trasformato con successo in carico bisolfito addotti che possono poi essere separati da altri componenti organici di una miscela della introduzione di uno strato organico immiscibile. Qui, descriviamo un semplice protocollo per la rimozione delle aldeidi, tra cui stericamente impedito neopentilica aldeidi e alcuni chetoni, da miscele di sostanze chimiche. Chetoni possono essere separati se essi sono stericamente unhindered ciclico o metil chetoni. Per alifatiche aldeidi e chetoni, dimetilformammide è utilizzato come solvente miscibile per migliorare i tassi di rimozione. La reazione di addizione di bisolfito può essere invertita di basificazione dello strato acquoso, consentendo per il re-isolamento del componente di una miscela carbonilici reattivi.

Introduction

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La separazione dei componenti di miscele uno da altro è essenziale per la preparazione di materiali puri. Il metodo descritto nel presente documento consente la facile separazione delle aldeidi e stericamente unhindered ciclico e metil chetoni da altre molecole organiche1. La tecnica si basa sulla reattività di bisolfito con il gruppo carbonilico per creare una carica del complesso che può essere suddiviso in uno strato acquoso, mentre altri componenti separano in uno strato organico immiscibile. La chiave per raggiungere reattività tra bisolfito e il carbonile è l'uso di un solvente miscibile, che permette la reazione che si terrà prima della separazione in fasi distinte. Senza l'aggiunta della separazione minima solvente miscibile è ottenuta, presumibilmente a causa di scarso contatto fra il bisolfito idrofila ed i prodotti organici idrofobici.

Il vantaggio di questo metodo di separazione per la purificazione è la facilità del protocollo. Estrazione liquido-liquido è un'operazione semplice da eseguire e può essere effettuata su larga scala. Tecniche di depurazione alternativo, ad esempio di cromatografia a colonna, sono molto più costoso, richiede tempo e difficile da eseguire su larga scala e richiedono sufficiente differenziazione dei componenti in termini di polarità. Purificazione di ricristallizzazione o distillazione richiede sufficiente differenziazione tra la solubilità o punti di ebollizione dei componenti della miscela, rispettivamente. Perché estrazione bisolfito si basa sulla differenza di reattività del gruppo carbonilico di aldeidi e chetoni, composti con solubilità simili, punti di ebollizione o polarità possono essere separati in modo efficace. Esistono altri metodi di separazione chimica per la separazione selettiva di aldeidi e chetoni da miscele, ad esempio, la formazione selettiva di ossime2, acetali ciclici3o mercaptal4 formazione. Questi metodi richiedono un ulteriore passaggio per separare le specie formate dalla miscela, perché il prodotto non è solubile in acqua e pertanto non può essere separato da un protocollo di estrazione semplice. Ossidazione dell'aldeide per formare acidi carbossilici rimovibili è un altro segnalato tecnica5, ma il passo di ossidazione richiesto è meno chemoselective rispetto alle condizioni di lieve bisolfito descritti nel presente documento e richiede l'utilizzo di gas di ossigeno e un catalizzatore di cobalto.

Questo metodo è applicabile alla separazione delle aldeidi (Figura 1) e stericamente unhindered chetoni ciclici e metile (Figura 2) da molecole che non contengono questi gruppi funzionali. Chetoni particolarmente reattivi, come α-cheto esteri vengono rimossi anche utilizzando questo processo. Alcani, alcheni, dieni, alchini, esteri, ammidi, acidi carbossilici, alogenuri alchilici, alcoli, fenoli, nitrili, cloruri di benzile, epossidi, ammine aromatiche, acetali, e leggermente ostacolato, α, β-insaturi, o arilici chetoni sono tutti non reattivo alle condizioni e può essere separato dall'aldeide o il chetone reattiva componente della miscela (figure 2 e Figura 3). Etile chetoni o α-sostituiti chetoni ciclici, ad esempio, sono sufficientemente ostacolati e pertanto sono separabili da aldeidi e chetoni più reattive. Quando si utilizza alcheni, esano è raccomandato come il solvente immiscibile per prevenire la decomposizione indesiderate a causa di anidride solforosa presente nella soluzione di bisolfito. La compatibilità di gruppo funzionale del protocollo estrazione bisolfito è estremamente ampia e pertanto è applicabile a una gamma estremamente ampia di separazioni, se il contaminante del carbonilico di essere separati dalla miscela è un'aldeide o un senza ostacoli metile o chetone ciclico. Chetoni meno reattivi non reagiscono con bisolfito in queste condizioni e pertanto non vengono rimossi.

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Protocol

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1. protocollo standard per la separazione delle aldeidi aromatiche da una miscela. Esempio: Separazione del butirrato benzilico da una miscela di 1:1 con anisaldeide.

  1. Sciogliere 175 μL di anisaldeide e 250 μL di butirrato di benzile in 5 mL di metanolo e trasferire la soluzione in un imbuto separatore.
    Attenzione: il bisolfuro del sodio può generare gas di biossido di zolfo, così questo protocollo dovrebbe essere svolta con una ventilazione adeguata, come in una cappa aspirante.
  2. Aggiungere 1 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 s.
  3. Aggiungere 25 mL di acqua deionizzata e 25 mL di acetato di etile 10% / esano ed agitare vigorosamente.
  4. Separare gli strati. Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio e concentrarsi nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

2. separazione di alifatiche aldeidi e chetoni da una miscela. Esempio: Separazione del butirrato benzilico da una miscela di 1:1 con Benzylacetone.

  1. Sciogliere 213 μL di Benzilacetone e 250 μL di butirrato di benzile in 10 mL di dimetilformammide e trasferire la soluzione in un imbuto separatore.
    Attenzione: il bisolfuro del sodio può generare gas di biossido di zolfo, così questo protocollo dovrebbe essere svolta con una ventilazione adeguata, come in una cappa aspirante.
  2. Aggiungere 25 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 s.
  3. Aggiungere 25 mL di acqua deionizzata e 25 mL di acetato di etile 10% / esano ed agitare vigorosamente.
  4. Separare gli strati. Restituire lo strato acquoso per l'imbuto separatore, aggiungere 25 mL di acetato di etile 10% / esano e agitare energicamente. Lo strato acquoso, lasciando lo strato organico nell'imbuto di scarico. Aggiungere lo strato organico precedente nuovamente l'imbuto separatore.
  5. Lavare gli strati organici combinati tre volte con acqua deionizzata (10 mL per ogni lavaggio). Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio e concentrarsi nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

3. separazione delle aldeidi da una miscela contenente un alchene. Esempio: Separazione del butirrato benzilico da una miscela di 1:1 con Citronellal.

  1. Sciogliere 255 μL di citronellal e 250 μL di butirrato di benzile in 10 mL di dimetilformammide e trasferire la soluzione in un imbuto separatore.
    Attenzione: il bisolfuro del sodio può generare gas di biossido di zolfo, così questo protocollo dovrebbe essere svolta con una ventilazione adeguata, come in una cappa aspirante.
  2. Aggiungere 25 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 s.
  3. Aggiungere 25 mL di acqua deionizzata e 25 mL di esano ed agitare vigorosamente.
  4. Separare gli strati. Restituire lo strato acquoso per l'imbuto separatore, aggiungere esano 25 mL e agitare energicamente. Lo strato acquoso, lasciando lo strato organico nell'imbuto di scarico. Aggiungere lo strato organico precedente nuovamente l'imbuto separatore.
  5. Lavare gli strati organici combinati tre volte con acqua deionizzata (10 mL per ogni lavaggio). Asciugare lo strato organico con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio e concentrarsi nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

4. re-isolamento delle aldeidi da una miscela. Esempio: Separazione di piperonale da una miscela di 1:1 con alcool benzilico butirrato.

  1. Sciogliere 217 mg di piperonale e 250 μL di butirrato di benzile in 5 mL di metanolo e trasferire la soluzione in un imbuto separatore.
    Attenzione: il bisolfuro del sodio può generare gas di biossido di zolfo, così, questo protocollo dovrebbe essere effettuato con una ventilazione adeguata, come in una cappa.
  2. Aggiungere 1 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo e agitare energicamente per circa 30 s.
  3. Aggiungere 25 mL di acqua deionizzata e 25 mL di acetato di etile 10% / esano ed agitare vigorosamente.
  4. Separare gli strati. Lo strato acquoso ritornare l'imbuto separatore.
    1. Opzionale: Lavare strato acquoso una volta con 25 mL di acetato di etile/esano di 10% per rimuovere la piccola quantità di butirrato di benzile rimanenti.
  5. Aggiungere 25 mL di acetato di etile e quindi aggiungere idrossido di sodio 50% fino a una striscia di pH indica che il pH è 12. Agitare vigorosamente.
    Attenzione: Evoluzione di Gas è stato osservato durante questo passaggio e può causare accumulo di pressione. Assicurarsi di sfiatare correttamente l'imbuto separatore. La scalabilità di questa procedura renderà evoluzione di gas più pronunciati. Usare cautela.
  6. Separare gli strati. Tornare lo strato acquoso l'imbuto separatore e aggiungere 25 mL di acetato di etile. Agitare vigorosamente.
  7. Separare gli strati. Combinare lo strato organico con lo strato organico dal passaggio precedente. Asciugare lo strato organico combinato con solfato di magnesio anidro. Filtrare la soluzione per rimuovere il solfato di magnesio e concentrarsi nel vuoto utilizzando un evaporatore rotante.

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Representative Results

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Procedura 1 per la rimozione di aldeide è usato per aldeidi aromatiche. Procedura 2, in cui la dimetilformammide è utilizzato come solvente miscibile, deve essere utilizzato per chetoni e aldeidi alifatiche. Procedura 2 deve essere utilizzato anche per le miscele che non sono completamente solubili in metanolo. Il materiale ottenuto da ciascuno dei protocolli viene analizzato per purezza utilizzando 1H NMR integrazione analisi e per il tasso di recupero di massa. Recuperi e purezze tipiche sono superiori al 95% (Figura 1). Una separazione di successo è determinata dalla mancanza di 1H NMR segnali derivanti dal componente di aldeide o chetone (Figura 4 e Figura 5). In particolare diagnostica di una separazione di successo è l'assenza di un picco tra il 9 e 10 ppm quando si rimuove un'aldeide. Se non si verifica la separazione, può essere a causa di una mancanza di sufficiente bisolfito reattività con il composto carbonilico. Chetoni coniugati o chetoni stericamente impedito non sono rimovibili utilizzando questo metodo (Figura 2).

Quando si utilizza composti contenenti alchene, il materiale recuperato è stato osservato per contenere impurezze significative quando è impiegata la procedura standard 1 o 2 , come determinato dalla presenza di picchi non identificati in 1H NMR ( Figura 6). Per questi substrati, modificata procedura 3, che impiegano esano, limita la degradazione causata dall'anidride solforosa disciolto (Figura 7). Se esano è troppo non-polare per sciogliere le molecole di interesse, come indicato dalla formazione di solidi, cloroformio può essere utilizzato, anche se è osservato un aumento nella degradazione con questo solvente rispetto esano (Figura 1).

Se si desidera ri-isolamento dei reattivi dell'aldeide o chetone, procedura 4 consente di invertire la reazione e riformare il carbonile composto. Un lavaggio opzionale può essere utilizzato per rimuovere la piccola quantità di restante componente non-carbonile (Figura 8 e Figura 9).

Figure 1
Figura 1 . Separazioni rappresentative indicano substrato ampio ambito per quanto riguarda il partner di aldeide7. (a) benzilico butirrato (250 μL, 1,4 mmol) e aldeide (1,4 mmol) sono stati dissolti in 5 mL di metanolo, aggiungere 25 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo, scosso per circa 30 s, diluiti con 25 mL di acqua ed estratta con 25 mL di acetato di etile/esano 10%. (b) dimetilformammide utilizzata al posto di metanolo. (c) necessaria filtrazione attraverso Celite. (d) esano è stato usato al posto di 10% acetato di etile/esano. (e) cloroformio è stato usato al posto di 10% acetato di etile/esano. Notare che alcuni di questi valori sono per condizioni non ottimizzate. Con 1 mL di bisolfito di sodio acquoso saturodà più alti tassi di rimozione per aldeidi aromatiche. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2 . Chetoni in genere rientrano in due categorie distinte: reattivi e non reattivi7. (a) chetone (1,4 mmol) e butirrato di benzile (250 µ l, 1.4 mmol) sono stati dissolti in 5 mL di metanolo, aggiungere 25 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo, scosso per circa 30 s, diluiti con 25 mL di acqua ed estratta con 25 mL di acetato di etile/esano 10%. (b) dimetilformammide utilizzata al posto di metanolo. Lo strato acquoso è stata estratta due volte. Lo strato organico è stato lavato tre volte con acqua. (c) filtrazione necessaria per rimuovere solido bisolfuro del complesso. (d) pentano utilizzato al posto di 10% acetato di etile/esano. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3 . Separazioni rappresentative indicano substrato ampio ambito per quanto riguarda il partner non reattivo7. (a) substrato (1,4 mmol) e anisaldeide (175 μL, 1,4 mmol) sono stati dissolti in 5 mL di metanolo, aggiungere 25 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo, scosso per circa 30 s, diluiti con 25 mL di acqua ed estratta con 25 mL di acetato di etile/esano 10%. (b) dimetilformammide utilizzata al posto di metanolo. Acetato di etile utilizzata al posto di 10% acetato di etile/esano. Lo strato acquoso è stata estratta due volte. Lo strato organico è stato lavato tre volte con acqua. (c) il 50% di acetato di etile/esano utilizzata al posto di 10% acetato di etile/esano. (d) lo strato acquoso è stato estratto tre volte. (e) pentano è stato usato al posto di 10% acetato di etile/esano. (f) esano è stato usato al posto di 10% acetato di etile/esano. Si noti che questi valori sono per condizioni non ottimizzate. Con 1 mL di bisolfito di sodio acquoso saturo dà più alti tassi di rimozione per aldeidi aromatiche. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4 . Rappresentante 1H NMR di una separazione esito negativo indica la presenza del componente del carbonilico. Tutti i segnali corrispondenti di atomi di idrogeno del componente del carbonilico sono visibili, ma la presenza del segnale di idrogeno aldeide, che in genere viene tra 9-10 ppm, è particolarmente diagnostica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5 . Rappresentante 1H NMR di una riuscita separazione indica una rimozione completa del componente carbonilici reattivi. Nessuno dei segnali corrispondenti atomi di idrogeno del componente carbonilici sono visibili. L'assenza del segnale aldeide dell'idrogeno, che viene in genere tra 9-10 ppm, è particolarmente diagnostico nella rimozione di aldeide. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6 . Rappresentante 1H NMR di una separazione riuscita di un'aldeide alchenico-contenente Mostra una notevole quantità di cime impurità. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7 . Rappresentante 1H NMR di una riuscita separazione di un'aldeide contenenti alchenico Mostra soltanto i picchi di piccole impurità e molto poco restante aldeide. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 8
Figura 8 . Rappresentante 1H NMR di un successo ri-isolamento di un'aldeide senza lavaggio opzionale. La presenza di componente che lo contiene non-carbonile è evidente, come i segnali di idrogeno corrispondente a questo composto sono visibili, ma la quantità di questo inquinante è molto piccola. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 9
Figura 9 . Rappresentante 1H NMR di un successo ri-isolamento di un'aldeide con il lavaggio opzionale. La presenza del componente non-carbonile è quasi inosservabile da 1H NMR quando viene utilizzato il lavaggio facoltativo dello strato acquoso prima del basificazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

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I tentativi iniziali di utilizzare la reazione di bisolfito come un metodo per rimuovere aldeidi utilizzando un'estrazione bifase tipica portato a livelli molto bassi di rimozione. Abbiamo supposto che la reazione non era abbastanza veloce per verificarsi durante il tempo molto limitato che i due strati erano in contatto. Per aumentare il contatto tra i reagenti, abbiamo sviluppato un protocollo di estrazione a due fasi in cui un solvente miscibile in acqua viene utilizzato inizialmente per consentire sufficiente miscelazione dei reagenti prima dell'introduzione di un solvente immiscibile. L'introduzione del solvente immiscibile quindi consente la separazione di bisolfito di carica addotto dal componente organica uncharged. Il passaggio fondamentale del protocollo è l'uso di un solvente organico miscibile che migliora il contatto tra il bisolfito acquosa e componenti organici solubili. L'identità dei solventi immiscibili e miscibili può essere variata, così come il rapporto e l'identità dei partner reattiva, la scala del protocollo e l'incorporazione di una varietà di altre estrazioni e/o lavaggi al protocollo. Ciò consente l'applicazione e l'adattamento di questo protocollo per la separazione di una vasta gamma di miscele di sostanze chimiche che contengono un componente reattivo carbonilico.

Quando si adatta questo protocollo per romanzo miscele chimiche, deve prestare attenzione per evitare di evoluzione di gas, o eccessiva generazione di calore. L'utente deve verificare la compatibilità chimica prima di tentare il protocollo di bisolfito. Bisulfite potasse possono evolvere gas di biossido di zolfo, che può portare ad accumulo di pressione. Bisolfito deve essere usato con cautela in combinazione con carbonato di sodio o bicarbonato di sodio, a causa della generazione di gas dell'anidride carbonica. È consigliabile che bisolfito deve essere aggiunto lentamente al controllo gas evoluzione e la rapida generazione di calore. Le separazioni di esempio descritte nel presente documento non generano calore eccessivo o gas, ma queste preoccupazioni di sicurezza possono sorgere quando si adatta il protocollo al romanzo situazioni o quando si aumenta la scala del protocollo. Il protocollo deve essere eseguito in una cappa per garantire un'adeguata ventilazione. Bisolfito è un reagente riducente e un acido debole, che dovrebbe essere presi in considerazione per qualsiasi nuovo adattamento del presente protocollo. Ad esempio, più ammine alifatiche sono substrati inappropriati a causa di un indesiderabile reazione acido-base con lo ione bisolfito (Figura 3).

L'identità del solvente miscibile può essere variata con un impatto minimo sui tassi di rimozione. In realtà, più miscibile solventi offrono tassi di rimozione migliorata rispetto al metanolo, con l'eccezione di tetraidrofurano1. Metanolo è preferibile a molti altri solventi miscibili perché suddivide nello strato acquoso in modo più efficace e qualsiasi solvente rimanente può essere facilmente rimosso durante l'evaporazione rotativa a causa della sua volatilità relativamente alta. Il solvente di ripiego, in termini di facilità d'uso, è dimetilformammide. Dimetilformammide dà tassi di rimozione superiore, ma richiede ulteriore acqua lava per rimuovere il solvente residuo, a causa della sua volatilità inferiore e meno favorevole coefficiente di ripartizione. Acetone dovrebbe essere evitati, a causa di reazione competitiva con bisolfito. Il solfossido dimetilico non è consigliato, a causa della generazione di cattivi odori associati alle condizioni moderatamente riducente. Poiché tutti i solventi miscibili testati sono stati trovati per funzionare in modo paragonabile, è possibile utilizzare questo protocollo direttamente su miscele di reazione che impiegano questi solventi, come tutte le sostanze chimiche presenti sono compatibili. Il volume di solvente miscibile utilizzato ha un impatto sul tasso di rimozione1, quindi il volume della reazione, se utilizzato direttamente, deve essere regolato in modo appropriato, per evaporazione o diluizione.

L'identità del solvente immiscibile può anche essere variato (Figura 1-3). Solventi non polari dare i più alti tassi di rimozione, mentre solventi polari danno tassi più bassi di rimozione. È consigliabile che l'utente seleziona il solvente immiscibile meno polare che si dissolverà la miscela. Bisulfite potasse sono in equilibrio con il gas dell'anidride solforosa, che può causare reazioni collaterali indesiderati, in particolare con alcheni6,7. La solubilità dell'anidride solforosa è inferiore in solventi non polari8,9,10. Quando l'applicazione di questo metodo a alchenico-contenenti composti, l'uso di esano, pentano o etere di petrolio è opportuno limitare la generazione delle impurità durante il protocollo di estrazione causata dall'anidride solforosa. Poiché questi solventi non si dissolvono composti organici polari, tuttavia, cloroformio può essere un'alternativa appropriata per miscele contenenti componenti polari. Esso non è efficace come solventi alifatici a minimizzare la decomposizione indesiderati, ma dà risultati migliori rispetto l'uso di acetato di etile/esano 10%.

Adattamento a romanzo miscele chimiche può richiedere l'ottimizzazione dell'identità e della quantità di entrambi i solventi immiscibili e miscibili. Aldeidi aromatiche sono particolarmente buoni substrati per il protocollo di bisolfito, consentendo l'utilizzo del protocollo metanolo più conveniente. Chetoni e aldeidi alifatiche dare tassi di rimozione più bassi rispetto alle aldeidi aromatiche, quindi per mantenere alti tassi di rimozione, dimetilformammide è usato per questi substrati. Questo protocollo è stato ottimizzato per la separazione di rapporti equimolare di componenti reattivi e non reattivi. Adattamenti del protocollo dovrebbero basarsi sui rapporti iniziali dei componenti del campione originale per romanzo miscele chimiche. Ad esempio, se solo aldeide traccia deve essere rimosso, procedura 1 può essere la scelta più appropriata. Quando si seleziona, utilizzare procedura 1 per una più semplice e meno dispendio di tempo separazione e procedura 2 per purezza più elevata per il materiale recuperato.

Quando si esegue questo protocollo, ci sono parecchie osservazioni che possono aiutare l'utente a regolare il protocollo per la loro particolare scenario chimico. Se la miscela non si dissolve completamente nel solvente miscibile (punto 1.1), dovrebbe essere selezionato un solvente miscibile diverso che meglio corrisponde alla polarità del particolare miscela chimica in esame. Quando bisolfito è aggiunto (punto 1.2), si osserva spesso un precipitato bianco nuvoloso. Questo precipitato è il bisolfito addotto. Esso non è sempre rispettato, poiché esso può essere solubile nella miscela miscibile solvente/acquosa bisolfito. Quando vengono introdotti acqua e un solvente immiscibile (punto 1.3), non solidi dovrebbero essere evidenti. Se si osservano solidi, è un'indicazione che uno o entrambi i componenti non sono solubili in entrambi lo strato acquoso o organico. Se il componente non reattivo non è solubile, questo problema può essere risolto modificando l'identità del solvente immiscibile. Ad esempio, gli acidi carbossilici sono molto polari e quindi 10% acetato di etile/esano sono insufficientemente dissolvente. Semplicemente cambiando il solvente miscibile al 50% di acetato di etile/esano ammessi per una eccellente purificazione dell'acido cinnamico 43 da anisaldeide (Figura 3). Se la componente reattiva è insolubile, la quantità di acqua può essere aumentata a meglio sciogliere il bisolfito addotti o più risciacqui con acqua possono essere utilizzati per rimuovere il bisolfuro del complesso. Se l'aggiunta di due volte il volume d'acqua è insufficiente per sciogliere il bisolfuro del complesso, è inoltre possibile filtrare la miscela attraverso Celite per rimuovere il solido bisolfuro addotto dalla miscela prima di procedere al passaggio successivo. Una volta che il materiale è stato asciugato e il solvente è stato rimosso, analisi del 1H NMR e il bilancio di massa può assistere nella risoluzione dei problemi del protocollo. Se la separazione è scarsa, la massa indicherà la presenza dell'aldeide o chetone, e i segnali corrispondente alla aldeide o un chetone saranno osservati nello spettro 1H NMR 1. Se una migliore separazione è necessaria, è consigliabile procedura 2. Se si osservano picchi non associati con un componente, potrebbe essersi verificato decomposizione a causa dell'anidride solforosa. Per queste situazioni, è consigliabile la procedura 3.

Il protocollo di bisolfito è utilizzabile anche per ri-isolare la componente reattiva invertendo la reazione di addizione di bisolfito usando la procedura 4. Questo può essere fatto di basificazione di strato acquoso e di estrazione con solvente immiscibile. L'identità della base può essere variata. Idrossido di sodio è consigliato per inversione completa della reazione. Per i composti carbonilici enolizable, una base più debole dovrebbe essere usata per prevenire la deprotonazione. Questo previene le reazioni collaterali indesiderati, come la reazione dell'aldolo11. Se il componente di carbonilico ha un centro chirale α enolizable, epimerizzazione o racemizzazione è anche di preoccupazione. L'apposita base variano a seconda della pKa del substrato. Carbonato di sodio non è raccomandato, a causa della generazione di gas dell'anidride carbonica con l'aggiunta di bisolfito contenenti addotto acquosa, che può creare una situazione pericolosa, se non attentamente controllata. Si consiglia di fosfato di sodio tribasico. La reazione di reversione è dipendente dal pH, pertanto la reazione non sarà come favorita quando utilizzando basi più deboli. Per migliorare il recupero, principio di La Châtelier può essere sfruttata utilizzando un grande eccesso della base per contribuire a spingere in avanti la reazione. Estrazioni multiple si consiglia inoltre di aumentare il recupero del componente del carbonilico dovuto la diminuzione favorability della reazione a valori di pH più bassi. Il successo di questo protocollo può essere osservato da 1H NMR analisi: picchi significativi impurità indicano che enolization seguita da reazioni collaterali indesiderati, come la reazione dell'aldolo, si sono verificati. Se non c'è più di uno stereocentro, l'osservazione di epimers indicherebbe anche enolization si è verificato. Se non ci sono nessun altri stereocentri, rotazione ottica può essere eseguita per valutare il mantenimento della purezza ottica. Analisi HPLC chirale può essere utilizzato per determinare la purezza ottica se il valore di rotazione ottica non è disponibile.

Questo metodo è estremamente facile da eseguire ed ottimizzare rispetto a protocolli di rimozione alternativi di chetoni e aldeidi. L'intero protocollo può essere eseguita in meno di 15 minuti con attrezzature di laboratorio comuni disponibili in un laboratorio di chimica organica tipica. Il metodo è estremamente adattabile alle nuove situazioni e può essere facilmente registrato per tenere conto di variabilità nella polarità dei substrati di interesse. La tolleranza di gruppo funzionale è incredibilmente ampia, che rende questo protocollo applicabile alle separazioni più chimiche che coinvolge una componente carbonilici reattivi. Il protocollo può essere adattato per attenuare le reazioni collaterali indesiderati causate dalla presenza di anidride solforosa generato da bisolfito. Data la prevalenza di reazioni che coinvolgono i composti carbonilici reattivi in chimica organica, la capacità di rimuovere i reagenti in eccesso o impurità dalle miscele, o facilmente e rapidamente ri-isolare questi materiali è estremamente preziosa. In futuro, speriamo di adattare questo protocollo per il problema di purificazione più impegnativo dell'isolamento di prodotti naturali contenenti composti carbonilici reattivi da interi organismi.

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Disclosures

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Acknowledgments

Riconoscimento viene dato ai donatori della American Chemical Society petrolio fondo di ricerca supporto parziale di questa ricerca. Siamo grati per la National Science Foundation (-0619275 e-0963165) per le sovvenzioni di ristrutturazione e strumentazione supportata questa ricerca.

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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Separazione di aldeidi e chetoni reattive da miscele utilizzando un protocollo di estrazione di bisolfito
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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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