Waiting
Login processing...

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

Chemistry

알 데히드 류와 Ketones 반응 황산 추출 프로토콜을 사용 하 여 혼합물에서 분리

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

여기, 선물이 혼합할 수 있는 용 매에 포화 나트륨 황산과 직접 액체-액체 추출 프로토콜에 의해 알 데히드 류와 ketones 반응 혼합물에서 제거 하는 프로토콜. 이 결합 된 프로토콜은 신속 하 고 손쉬운 수행 하. 알데하이드 또는 케 톤 수성 층의 basification에 의해 다시 고립 될 수 있다.

Abstract

유기 화합물의 정화 합성 일상적인 작업의 필수적인 구성 요소입니다. 수성 층으로 된 구조를 생성 하 여 오염 물질을 제거 하는 기능 추출 간단한 정화 기법으로 사용 하는 기회를 제공 한다. 포화 나트륨 황산, 알데하이드 및 반응성 ketones 혼합할 수 있는 유기 용 매를 사용 하 여 성공적으로로 변형 될 수 있다 결합 하 여 황산 adducts 수 있는 청구 다음 의해 혼합물의 다른 유기 구성 요소에서 분리 되는 혼합할 수 없는 유기 층의 소개입니다. 여기, 우리가 sterically 방해 neopentyl 알데하이드 등 일부 ketones, 화학 혼합물에서 알데하이드의 제거에 대 한 간단한 프로토콜을 설명 합니다. 그들은 sterically 방해 받지 않는 순환 경우 ketones 분리 될 수 있다 또는 메 틸 케 톤. 지방 족 알데하이드와 케 톤, dimethylformamide 제거 율 향상을 혼합할 수 있는 용 매로 사용 됩니다. 황산 추가 반응 혼합물의 반응 생성 구성 요소 다시 격리에 대 한 허용 하는 수성 층의 basification으로 되돌릴 수 있습니다.

Introduction

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

다른 혼합물의 구성 요소 분리 순수한 물자의 준비에 필수적 이다. 설명 하는 방법을 여기 알데하이드의 손쉬운 분리 가능 하며 sterically 방해 받지 않는 순환 및 다른 유기 분자1에서 메 틸 케 톤. 충전 만들려고 카보닐기 그룹과 황산의 반응에 의존 하는 기술은 adduct를 다른 구성 요소를 혼합할 수 없는 유기 층에 별도 동안 수성 층으로 분리 될 수 있다. 황산은 생성 사이의 반응성을 달성 하는 열쇠는 반응 단계를 분리 하기 전에 자리를 차지할 수 있는 혼합할 수 있는 용 매를 사용 하 여. 혼합할 수 있는 용 매 최소한의 분리의 추가 없이 얻은 것입니다, 아마도 친수성 황산 및 소수 성 유기 물 간의 접촉 불량 때문.

정화에 대 한이 분리 방법의 장점은 프로토콜의 용이성 이다. 액체-액체 추출은 간단한 작업을 수행 하 고 대규모에 실행 될 수 있습니다. 다른 정화 기술, 열 착 색 인쇄기, 등 훨씬 더 많은 시간이 소요, 비싸고 큰 규모에서 수행 하 고 극성의 점에서 구성 요소의 충분 한 차별화를 요구 하는 도전 이다 Recrystallization 또는 증 류 법 정화 용 해도 나는 혼합물의 분 대의 비등 점 사이 충분 한 차별화를 각각 필요 합니다. 알데하이드와 케 톤의 카보닐기 그룹의 반응성에 차이에 황산 추출 하므로 유사한 용 해도, 비등 점 또는 극성 화합물 효과적으로 분리 수 있습니다. 다른 화학 분리 메서드는 선택적 분리 알 데히드 류와 ketones의 혼합물, 예를 들어 oximes2, 순환 acetals3, mercaptal4 형성의 선택적 형성에 대 한 존재합니다. 이러한 방법을 제품 수용 이며 간단한 추출 프로토콜에서 분리 될 수 없다 때문에 형성된 된 종, 혼합물에서 분리 하는 추가 단계를 해야 합니다. 알데하이드 산화 이동식 carboxylic 산을 형성 하는 다른 기술5, 보고 하지만 필요한 산화 단계 이며 가벼운 황산 조건 보다 더 적은 chemoselective 여기에서 설명한 산소 가스의 사용과 코발트 촉매를 요구 한다.

이 메서드는 이러한 기능적인 그룹을 포함 하지 않는 분자에서 알데하이드 (그림 1)과 sterically 방해 받지 않는 순환 및 메 틸 케 톤 (그림 2)의 분리에 적용 됩니다. 특히 반응 ketones, α-keto 에스테 르 등도이 프로세스를 사용 하 여 제거 됩니다. 알칸, 알 켄, dienes, alkynes, 에스테 르, amides, carboxylic 산, 알 킬 할로겐, 알콜, 페 놀, nitriles, 벤 질 염화 물, epoxides, anilines, acetals, 약간 방해, α, β-불포화, 또는 aryl ketones는 모든 조건 하에서 unreactive 그리고 알데하이드 또는 반응 케 톤 (그림 2그림 3) 혼합물의 구성 요소에서 분리 될 수 있다. 에틸 케 톤 또는 α 대체 주기적 ketones, 예를 들어 충분히 방해 하며 따라서 알데하이드 및 더 많은 반응 ketones에서 합니다. 알 켄을 사용 하 여, 헥 산 황산 솔루션에 이산화 황으로 인해 원치 않는 분해를 방지 하기 위해 혼합할 수 없는 용 매로 좋습니다. 황산 추출 프로토콜의 기능 그룹 호환성 매우 광범위 한, 그리고 따라서 생성 오염 물질 혼합물에서 분리 하는 알데하이드 또는 방해 받지 않는 경우 분판의 매우 넓은 범위에 적용 메 틸 또는 순환 케 톤입니다. 덜 반응 ketones이이 조건 하에서 황산으로 반작용 하지 않는다 하 고 따라서 제거 되지 않습니다.

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. 표준 프로토콜 혼합물에서 향기로운 알데하이드의 분리에 대 한. 예: Anisaldehyde와 1:1 혼합물에서 벤 질 낙 산 염의 분리.

  1. Anisaldehyde의 175 μ과 메탄올의 5 mL에 벤 질 낙 산 염의 250 μ를 녹이 고 전송 솔루션 separatory 깔때기.
    주의: 나트륨 황산은 이산화 황 가스를 생성할 수 있습니다, 그리고 따라서이 프로토콜 실행 되어야 적절 한 환기와 같은 증기 두건에.
  2. 포화 수성 나트륨 황산 1 mL를 추가 하 고 약 30에 대 한 적극적으로 악수 s.
  3. 이온을 제거 된 물 25 mL 및 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL를 추가 하 고 적극적으로 악수.
  4. 레이어를 분리 합니다. 유기 레이어 무수 황산 마그네슘으로 건조. 마그네슘 황산 염을 제거 하 여 집중 vacuo에서 회전 증발 기를 사용 하 여 솔루션을 필터링 합니다.

2. 혼합물에서 지방 족 알데하이드와 케 톤의 분리. 예: Benzylacetone와 1:1 혼합물에서 벤 질 낙 산 염의 분리.

  1. Benzylacetone의 213 μ와 250 μ의 벤 질 낙 산 염 dimethylformamide 10 mL에 녹이 고 전송 솔루션 separatory 깔때기.
    주의: 나트륨 황산은 이산화 황 가스를 생성할 수 있습니다, 그리고 따라서이 프로토콜 실행 되어야 적절 한 환기와 같은 증기 두건에.
  2. 포화 수성 나트륨 황산 25 mL를 추가 하 고 약 30에 대 한 적극적으로 악수 s.
  3. 이온을 제거 된 물 25 mL 및 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL를 추가 하 고 적극적으로 악수.
  4. 레이어를 분리 합니다. Separatory 깔때기에 수성 층을 반환 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL를 추가 하 고 적극적으로 악수. 드레인 separatory 깔때기에 유기 레이어를 떠나 수성 층. Separatory 깔때기에 다시 이전 유기 레이어를 추가 합니다.
  5. 3 번 이온된 수 (10 mL 각 세척에 대 한)와 결합 된 유기 레이어를 씻어. 유기 레이어 무수 황산 마그네슘으로 건조. 마그네슘 황산 염을 제거 하 여 집중 vacuo에서 회전 증발 기를 사용 하 여 솔루션을 필터링 합니다.

3. 한 알 켄을 포함 하는 혼합물에서 알데하이드의 분리. 예: Citronellal와 1:1 혼합물에서 벤 질 낙 산 염의 분리.

  1. Citronellal의 255 μ와 250 μ의 벤 질 낙 산 염 dimethylformamide 10 mL에 녹이 고 솔루션 separatory 깔때기에 전송.
    주의: 나트륨 황산은 이산화 황 가스를 생성할 수 있습니다, 그리고 따라서이 프로토콜 실행 되어야 적절 한 환기와 같은 증기 두건에.
  2. 포화 수성 나트륨 황산 25 mL를 추가 하 고 약 30에 대 한 적극적으로 악수 s.
  3. 25 mL의 이온된 수와 hexanes의 25 mL를 추가 하 고 적극적으로 악수.
  4. 레이어를 분리 합니다. 수성 층 separatory 깔때기에 반환 25 mL hexanes를 추가 하 고 적극적으로 악수. 드레인 separatory 깔때기에 유기 레이어를 떠나 수성 층. Separatory 깔때기에 다시 이전 유기 레이어를 추가 합니다.
  5. 3 번 이온된 수 (10 mL 각 세척에 대 한)와 결합 된 유기 레이어를 씻어. 유기 레이어 무수 황산 마그네슘으로 건조. 마그네슘 황산 염을 제거 하 여 집중 vacuo에서 회전 증발 기를 사용 하 여 솔루션을 필터링 합니다.

4입니다. 다시 격리 혼합물에서 알데하이드의. 예: 벤 질 낙 산 염을 1:1 혼합물에서 Piperonal의 분리.

  1. Piperonal의 217 mg과 메탄올의 5 mL에 벤 질 낙 산 염의 250 μ를 녹이 고 전송 솔루션 separatory 깔때기.
    주의: 나트륨 황산은 이산화 황 가스를 생성할 수 있습니다, 그리고 따라서,이 프로토콜을 수행 적절 한 환기와 같은 증기 두건에.
  2. 포화 수성 나트륨 황산 1 mL를 추가 하 고 약 30에 대 한 적극적으로 악수 s.
  3. 이온을 제거 된 물 25 mL 및 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL를 추가 하 고 적극적으로 악수.
  4. 레이어를 분리 합니다. 수성 층 separatory 깔때기에 다시 반환 합니다.
    1. 선택 사항: 수성 층 10% 에틸 아세테이트/나머지 벤 질 낙 산 염의 작은 금액을 제거 하려면 hexanes의 25 mL로 한 번 씻는 다.
  5. 에틸 아세테이트의 25 mL를 추가 하 고 산도 스트립 pH 12 임을 나타냅니다 때까지 수산화 나트륨 50%를 추가 합니다. 적극적으로 악수.
    주의: 가스 진화가이 단계 동안 관찰 되 고 압력 형성을 일으킬 수 있습니다. 제대로 separatory 깔때기를 환기 해야 합니다. 이 절차를 확장 가스 진화 더 발음 하 게 됩니다. 주의 사용 합니다.
  6. 레이어를 분리 합니다. 수성 층 separatory 깔때기에 반환 하 고 에틸 아세테이트의 25 mL를 추가 합니다. 적극적으로 악수.
  7. 레이어를 분리 합니다. 이전 단계에서 유기 층으로 유기 레이어를 결합 합니다. 무수 황산 마그네슘으로 결합 된 유기 레이어를 건조. 마그네슘 황산 염을 제거 하 여 집중 vacuo에서 회전 증발 기를 사용 하 여 솔루션을 필터링 합니다.

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

향기로운 알데하이드 절차 1 알 데히드 제거에 사용 됩니다. 프로시저 2, dimethylformamide 혼합할 수 있는 용 매로 사용 되는 지방 족 알데하이드와 케 톤을 위해 사용 되어야 한다. 프로시저 2 완전히 메탄올에 용 해 되지 않은 혼합물에도 사용 해야 합니다. 각 프로토콜에서 얻은 자료는 질량 1H NMR 통합 분석을 사용 하 여 순도 및 복구 속도 대 한 분석 이다. 전형적인 순도 및 복구는 보다 큰 95% (그림 1). 성공적인 별거 H NMR 신호 알데하이드 또는 케 톤 구성 요소 (그림 4그림 5)에서 발생 하는 1의 부족에 의해 결정 됩니다. 특히 성공적인 분리의 진단 9 및 10 ppm는 알데하이드를 제거 하는 때 사이 피크의 부재가 이다. 분리가 발생 하지 않으면, carbonyl 화합물과 충분 한 황산 반응의 부족으로 인해 수 있습니다. 활용된 케 톤 또는 sterically 방해 ketones이이 방법 (그림 2)를 사용 하 여 이동식 되지 않습니다.

복구 된 자료 1H NMR ( 에서에서 미확인된 봉우리의 존재에 의해 결정 된 대로 표준 프로시저 1 또는 2 를 고용 하는 경우 상당한 불순물을 포함으로 관찰 되었습니다 포함 하는 알 켄 화합물을 사용 하는 경우 그림 6). 이러한 기판에 대 한 수정 절차 3, hexanes, 채용 제한 녹은 이산화 황 (그림 7으로 인 한 성능 저하). Hexanes 고체의 형성에 의해 표시 된 대로 너무 비-극 지의 분자를 분해 하 인 클로 프롬 사용할 수 있습니다, 비록 저하에서 증가 hexanes (그림 1)를 기준으로이 용 매와 관찰.

반응 알데하이드 또는 케 톤의 다시 격리 바란다면 반응과 화합물 생성을 개혁 절차 4 를 사용할 수 있습니다. 나머지 비 생성 구성 요소 (그림 8 , 그림 9)의 작은 금액을 제거 하는 선택적인 세척을 사용할 수 있습니다.

Figure 1
그림 1 . 대표 분판 나타냅니다 알데하이드 파트너7에 관하여 광범위 한 기판 범위. (a) 벤 질 낙 산 염 (250 μ, 1.4 mmol)와 알데하이드 (1.4 mmol) 녹 았다 5 mL 메탄올에 포화 수성 나트륨 황산 25 mL 추가, 약 30 동요 s, 물 25 mL로 희석 하 고 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL로 추출. (b) Dimethylformamide 메탄올 대신 사용. (c) 필요한 Celite 통해 여 과입니다. (d) hexanes 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용 되었다. (클로 프롬 e) 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용 되었다. 참고 이러한 값 중 일부는 최적화 되지 않은 조건에 대 한. 포화 수성 나트륨 황산 1 mL를 사용 하 여향기로운 알데하이드에 대 한 높은 제거 율을 제공. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 . Ketones는 일반적으로 두 가지 범주로을: 반응과 unreactive7. (a) 케 톤 (1.4 mmol) 벤 질 낙 산 염 (250 µ L, 1.4 mmol) 메탄올의 5 mL에 녹 았다 포화 수성 나트륨 황산 25 mL 추가, 약 30 동요 및 s, 물 25 mL로 희석 하 고 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL로 추출. (b) Dimethylformamide 메탄올 대신 사용. 수성 층은 두 번 추출 했습니다. 유기 레이어 물으로 세 번 세척 했다. (고체 황산을 제거 하 여 c) 필요한과 adduct. (d) pentane 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3 . 대표 분판 나타냅니다 unreactive 파트너7에 관하여 광범위 한 기판 범위. (a) 기판 (1.4 m m o l) anisaldehyde (175 μ, 1.4 mmol) 메탄올의 5 mL에 녹 았다 포화 수성 나트륨 황산 25 mL 추가, 약 30 동요와 s, 물 25 mL로 희석 하 고 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 25 mL로 추출. (b) Dimethylformamide 메탄올 대신 사용. 에틸 아세테이트 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용. 수성 층은 두 번 추출 했습니다. 유기 레이어 물으로 세 번 세척 했다. (c) 50% 에틸 아세테이트/hexanes 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용. (d)는 수성 층 세 번을 추출 했다. (e) pentane 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용 되었다. (f) hexanes 10% 에틸 아세테이트/hexanes 대신 사용 되었다. 참고 이러한 값은 최적화 되지 않은 조건입니다. 포화 수성 나트륨 황산 1 mL를 사용 하 여 향기로운 알데하이드에 대 한 높은 제거 율을 제공 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4 . 대표적인 1실패 분리의 H NMR 생성 컴포넌트의 존재를 나타냅니다. 모든 해당 생성 구성 요소의 hydrogens 하 신호 표시, 하지만 알데하이드 수소 신호는 일반적으로 9-10 ppm 사이,의 존재는 특히 진단. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5 . 대표 1H NMR 성공적인 분리의 완전 한 제거 반응 생성 구성 요소를 나타냅니다. 생성 구성 요소의 hydrogens에 해당 하는 신호 없음 표시 됩니다. 알데하이드 수소 신호는 일반적으로 9-10 ppm 사이, 결핍은 알 데히드 제거에 특히 진단. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6 . 대표 1H NMR 켄 포함 알데하이드의 실패 분리의 불순물 봉우리의 상당한 금액을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7 . 대표적인 1H NMR 켄 포함 알데하이드의 성공적인 분리의만 작은 불순물 봉우리와 아주 작은 나머지 알데하이드를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 8
그림 8 . 대표적인 1H NMR 선택적 세척 없이 알데하이드의 성공적인 다시 격리의. 비 생성 포함 구성 요소의 존재는 명백한 수소 신호에 해당 하는으로이 화합물 표시, 하지만이 오염 물질의 양이 매우 작습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 9
그림 9 . 대표적인 1H NMR 옵션 세척과 알데하이드의 성공적인 다시 격리의. 비 생성 구성 요소의 존재는 거의 1H NMR에 의해 감지 basification 이전 수성 층의 선택적 씻어 사용 하는 경우. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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

전형적인 2 단계 추출 제거의 매우 낮은 수준으로 led를 사용 하는 알데하이드를 제거 하는 방법으로 황산 반응을 사용 하 여 초기 시도 합니다. 우리는 반응 두 레이어 접촉에서은 매우 제한 된 시간 동안 발생 하는 것 충분히 빨리 되지 않았다고 가정 했다. 반응 물 사이의 접촉을 증가, 우리는 물 혼합할 수 있는 솔벤트 사용 되는 처음 혼합할 수 없는 용 매를 도입 하기 전에 반응의 충분 한 혼합을 허용 하는 2 단계 추출 프로토콜을 개발 했다. 혼합할 수 없는 용 매의 소개는 다음 청구 황산의 분리 충전된 유기 구성 요소에서 adduct에 대 한 수 있습니다. 프로토콜에 중요 한 단계는 수성 황산과 유기 성 구성 요소 사이의 접촉을 향상 혼합할 수 있는 유기 용 매를 사용 하 여. 혼합할 수 있는 하 고 혼합할 수 없는 용의 정체성, 비율 및 반응 파트너의 id, 프로토콜의 규모와 다양 한 추가 기사 및 프로토콜을 세척의 변화 될 수 있습니다. 응용 프로그램 및 다양 한 반응 생성 구성 요소를 포함 하는 화학 혼합물의 분리에이 프로토콜의 적응에 대 한 수 있습니다.

때 새로운 화학 혼합물에이 프로토콜을 적응 해야 합니다 주의 가스 진화, 또는 과도 한 열 발생을 피하기 위해. 사용자는 황산 프로토콜을 시도 하기 전에 화학 호환성을 확인 해야 합니다. 황산 솔루션 이산화 황 가스 압력의 형성으로 이어질 수 있는 발전할 수 있다. 황산 탄산 나트륨 또는 나트륨 중 탄산염, 이산화 탄소 가스의 발생 때문에 주의 함께 사용 되어야 한다. 제어 가스 진화, 그리고 급속 한 열 발생 하는 황산 천천히 추가 해야 하는 것이 좋습니다. 여기에 설명 된 예에서는 분판 과도 한 열 또는 가스를 생성 하지 않습니다 있지만 이러한 안전 우려 적응 새로운 상황에 프로토콜 또는 프로토콜의 규모를 증가 하는 경우 발생할 수 있습니다. 프로토콜 적절 한 환기를 보장 하기 위해 증기 두건에서 수행 되어야 합니다. 황산은 줄이는 시 약 및 약한 산이이 프로토콜의 모든 새로운 적응에 대 한 고려 사항으로가지고 야 한다. 예를 들어 가장 지방 족 아민은 황산 이온 (그림 3)와 원치 않는 산-염기 반응 부적절 한 기판.

혼합할 수 있는 솔벤트의 id는 제거 율에 미치는 영향을 최소화와 다양 한 수 있습니다. 사실, 가장 혼합할 수 있는 용 매는 메탄올, tetrahydrofuran1제외 기준으로 향상 된 제거 율을 제공합니다. 메탄올은 그것 보다 효과적으로 수성 층으로 분할 하 고 어떤 잔여 용 매 쉽게 그것의 상대적으로 높은 변동성으로 인해 회전 증발 하는 동안 제거 됩니다 때문에 다른 대부분 혼합할 수 있는 용 매 하는 것이 좋습니다. 용이성 측면에서 최고의 두 번째 용 매 사용, dimethylformamide. Dimethylformamide 우수한 제거 속도 제공 하지만 추가 물 세척 잔류 용 매, 그것의 낮은 휘발성으로 인해 갈수록 유리한 분할 계수를 제거 하려면 필요 합니다. 아세톤, 황산과 경쟁 반응 피해 야 한다. 디 메 틸 sulfoxide 또한 권장 되지 않습니다, 때문에 약간 감소 상태와 관련 된 불쾌 한 냄새의 발생. 테스트 모든 혼합할 수 있는 용 매 전달 기능을 발견 했다, 때문에 그것이 현재 화학 물질 모두 호환으로 반응 혼합물이 용이 매를 채용에 직접이 프로토콜을 사용 가능 합니다. 혼합할 수 있는 용 매 사용의 볼륨1제거 속도 영향을가지고 그래서, 반응의 볼륨 직접 사용 하는 경우 조정 해야 적절 하 게, 증발 또는 희석 하 여.

혼합할 수 없는 용 매의 정체성 수 있습니다 (그림 1-3) 다양 한. 비 극성 용 매 극 지 용 매 낮은 제거 율을 제공 하는 동안 가장 높은 제거 율을 제공 합니다. 사용자 이상 폴라 혼합할 수 없는 용 매 혼합물을 디졸브 것입니다를 선택 하는 것이 좋습니다. 황산 솔루션 발생할 수 있습니다 원치 않는 측 반응, 특히 알 켄6,7이산화 황 가스와 평형에 있습니다. 이산화 황의 용 해도 비 극 지 용 매8,,910에서 더 낮다. 화합물을 포함 하는 알 켄을이 메서드를 적용 하는 경우 hexanes, pentane, 또는 석유 에테르를 사용 하 여 이산화 황으로 인 한 추출 프로토콜 중 불순물의 생성을 제한할 것이 좋습니다. 그러나 이후이 용 매는 극 지 유기 화합물 분해 되지 않습니다,, 클로 프롬 극 구성 요소를 포함 하는 혼합물에 대 한 적절 한 대안이 있을 수 있습니다. 그것은 원치 않는 분해를 최소화에 지방 족 용 매로 효과적이 지 않습니다 하지만 10% 에틸 아세테이트/hexanes의 사용을 기준으로 향상 된 결과 제공.

새로운 화학 혼합물에 적응의 정체성과 혼합할 수 없는 혼합할 수 있는 용의 양을 최적화가 필요할 수 있습니다. 향기로운 알데하이드는 더 편리한 메탄올 프로토콜의 사용을 허용 하는 황산 프로토콜에 대 한 특히 좋은 기질. 지방 족 알 데히드 류와 ketones 향기로운 알데하이드에 비해 낮은 제거 율에 게, 따라서 높은 제거 율을 유지 하려면 dimethylformamide이이 기판에 사용 됩니다. 이 프로토콜은 반응성, 비 반응성 컴포넌트의 아데닌 비율의 별거를 위해 최적화 되었다. 프로토콜 조정 소설 화학 혼합물에 대 한 원래 샘플의 구성 요소의 초기 비율에 따라 만들 한다. 예를 들어 추적 알 데히드 제거 해야 하는 경우에 절차 1 더 적절 한 선택이 될 수 있습니다. 선택 하면, 절차 1 간단 하 게 하 고 덜 분리, 시간과 절차 2 복구 된 자료에 대 한 높은 순도 사용 합니다.

이 프로토콜을 수행할 때 그들의 특정 화학 시나리오에 대 한 프로토콜을 조정 하는 사용자를 도울 수 있는 여러 가지 관측 있다. 혼합물 (단계 1.1) 혼합할 수 있는 용 매에 완전히 분해 되지 않습니다, 만약 다른 혼합할 수 있는 용 매 선택 되어야 합니다 시험에서 특정 화학 혼합물의 극성에 더 맞는. 황산 (1.2 단계) 추가 되, 흐린 흰색 침전은 자주 관찰 된다. 이 침전 된 황산 adduct입니다. 그것은 하지 항상 관찰, 혼합할 수 있는 용 매/수성 황산 혼합물에서 녹는 수 있습니다 이후. 물과 혼합할 수 없는 용 매 소개 때 (1.3 단계), 아무 고체 명백한 이어야 한다. 솔리드, 관찰 하는 경우 하나 또는 두 구성 요소 수성 또는 유기 층에 용 해 하지 않는 표시입니다. 경우 비 반응성 컴포넌트는 가용 이다, 혼합할 수 없는 용 매의 정체성을 조정 하 여이 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어 carboxylic 산이 아주 극 지, 및 그러므로 10% 에틸 아세테이트/hexanes 없습니다 충분히 solvating. 간단 하 게 혼합할 수 있는 용 매 50% 에틸 아세테이트/hexanes cinnamic 산 43 anisaldehyde (그림 3)에서 우수한 정화에 대 한 허용 변경. 반응의 구성 요소는 가용성, 물의 양을 더 디졸브는 황산 adducts을 증가 시킬 수 있다 또는 여러 물 세척 제거를 사용할 수 있는 경우는 황산 adduct. 두 번 물 볼륨의 추가 황산을 해산 하기 위해 충분 하지 않은 경우 adduct, 혼합물 또한 Celite 고체 제거를 통해 필터링 할 수 있습니다 다음 단계로 진행 하기 전에 혼합물에서 황산 adduct. 일단 재료를 건조 하 고 용 매를 제거, 1H NMR 분석 및 질량 균형 프로토콜 문제 해결에 지원할 수 있습니다. 분리 가난한 경우에, 질량의 알데하이드 또는 케 톤, 존재를 나타내는 것입니다 그리고 알데하이드 또는 케 톤에 해당 하는 신호는 1H NMR 스펙트럼에서 관찰 될 것 이다. 향상 된 분리가 필요한 경우 프로시저 2 것이 좋습니다. 봉우리 중 구성 요소와 unassociated 관찰는 경우 이산화 황으로 분해 발생 할 수 있습니다. 이러한 상황에 대 한 절차 3 것이 좋습니다.

황산 프로토콜 다시 반대 절차 4 황산 추가 반응 하 여 반응 구성 요소 격리를 사용할 수 있습니다. 이 basification 수성 층과 혼합할 수 없는 용 매로 추출 하 여 수행할 수 있습니다. 기지의 정체성을 다양 한 수 있습니다. 수산화 나트륨 반응의 완전 한 반전에 대 한 것이 좋습니다. Enolizable carbonyl 화합물에 대 한 약한 기초 deprotonation를 방지 하기 위해 사용 되어야 한다. 이렇게 하면 원하지 않는 쪽 반응을 aldol 반응11등. 생성 구성 요소는 enolizable α 카이 랄 센터, epimerization 또는 racemization 또한 관심사의 이다. 적절 한 기본 기판의 pKa 따라 달라 집니다. 시는 황산 adduct-포함 하는 수성 층, 신중 하 게 제어 하지 않으면 위험한 상황을 만들 수 있는 추가 이산화탄소 가스의 생성으로 인해 탄산 나트륨 권장 하지 않습니다. 나트륨 인산 염 tribasic 좋습니다. 귀선 반응이 pH 종속, 따라서 반응 되지 것입니다 때 선호 약한 기지를 사용 하 여. 복구 개선, 라 Châtelier의 원리 반응을 앞으로 밀어 있도록 기지의 큰 과잉을 채용 하 여 악용 될 수 있습니다. 여러 기사 또한 증가 때문에 더 낮은 pH 값에서 반응의 감소 favorability 생성 구성 요소 복구 하 것이 좋습니다. 이 프로토콜의 성공 1H NMR 분석에 의해 관찰 될 수 있다: 중요 한 불순물 봉우리는 enolization aldol 반응 등 원치 않는 측 반응에 의해 다음, 발생 한. 하나 이상의 stereocenter 경우에, enolization가 발생 했습니다 epimers의 관찰 또한 나타내는 것 이다. 다른 stereocenters 있다면 광 회전 광학 순도 유지를 평가 하기 위해 수행할 수 있습니다. 카이 랄 HPLC 분석 광 회전 값을 사용할 수 없는 경우 광학 순도 확인 하기 위해 사용할 수 있습니다.

이 메서드는 매우 손쉬운 수행 하 고 대체 케 톤과 알데하이드 제거 프로토콜을 기준으로 최적화 하기. 전체 프로토콜은 일반적인 실험실 장비로 일반적인 유기 화학 실험실에서 사용할 수 있는 15 분 이내에 수행할 수 있습니다. 메서드와 매우 새로운 상황에 적응할 수 있는 관심의 기판의 극성에 변화에 대 한 계정에 쉽게 조정 될 수 있다. 기능 그룹 공차는이 프로토콜을 반응 생성 구성 요소와 관련 된 대부분의 화학 분리에 적용 하 게 하는 매우 광범위 한,입니다. 프로토콜 황산에서 생성 된 이산화 황의 존재로 인 한 원치 않는 측 반응을 완화 적응 될 수 있다. 유기 화학에서 반응 carbonyl 화합물을 포함 하는 반응의 보급을 감안할 때, 신속 하 고 쉽게 혼합물에서 초과 시 약 또는 불순물을 제거 하거나 다시 이러한 자료를 분리 하는 능력은 매우 중요 합니다. 미래에, 전체 유기 체에서 반응 carbonyl 화합물을 포함 하는 천연 제품을 분리의 더 많은 도전 정화 문제에이 프로토콜을 적응 하겠습니다.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

승인의이 연구의 부분 지원에 대 한 미국 화학 사회 석유 연구 기금 기부자에 게 이루어집니다. 우리는이 연구를 지 원하는 혁신 및 계측 보조금 (체 0619275 및 CHE 0963165) 국립 과학 재단에 감사.

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).
알 데히드 류와 Ketones 반응 황산 추출 프로토콜을 사용 하 여 혼합물에서 분리
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