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Chemistry

Separação de aldeídos e cetonas reativas de misturas usando um protocolo de extração de bissulfito

Published: April 2, 2018 doi: 10.3791/57639

Summary

Aqui, apresentamos um protocolo para remover aldeídos e cetonas reativas de misturas por um protocolo de extração líquido-líquido diretamente com bissulfito de sódio saturada em um solvente miscível. Este protocolo combinado é rápida e fácil de executar. O aldeído ou cetona pode ser re-isolada, a Basificação da camada aquosa.

Abstract

A purificação de compostos orgânicos é um componente essencial das operações de rotina sintéticos. A capacidade de remover contaminantes em uma fase aquosa, gerando uma estrutura carregada fornece uma oportunidade para usar extração como uma técnica de purificação simples. Combinando o uso de um solvente orgânico miscível com bissulfito de sódio saturada, aldeídos e cetonas reativas pode ser transformado com sucesso em cobrado bissulfito adutos que pode então ser separada de outros componentes orgânicos de uma mistura pelo introdução de uma camada orgânica imiscível. Aqui, descrevemos um protocolo simples para a remoção dos aldeídos, incluindo aldeídos Neopentil impedida estericamente e algumas cetonas, de misturas químicas. Cetonas podem ser separadas, se eles são desimpedidos estericamente cíclica ou metil cetonas. Para aldeídos alifáticos e cetonas, dimetilformamida é usada como solvente miscível para melhorar as taxas de remoção. A reação de adição de bissulfito pode ser revertida por Basificação da camada aquosa, permitindo o re-isolamento do componente reactive do carbonyl de uma mistura.

Introduction

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A separação dos componentes de misturas de um outro é essencial para a preparação de materiais puros. O método descrito neste documento permite a fácil separação dos aldeídos e desimpedido estericamente cíclico e metil cetonas de outras moléculas orgânicas1. A técnica baseia-se a reatividade de bissulfito com o grupo carbonila para criar uma carga aduto que podem ser separados em uma camada aquosa, enquanto outros componentes separam em uma camada orgânica imiscível. A chave para alcançar a reatividade entre bissulfito e a carbonila é a utilização de um solvente miscível, o que permite que a reação ocorra antes a separação em fases separadas. Sem a adição da separação mínima solvente miscível é obtida, presumivelmente devido ao mau contacto entre o bissulfito hidrofílico e os produtos orgânicos hidrofóbicos.

A vantagem deste método de separação para a purificação é a facilidade do protocolo. Extração líquido-líquido é uma operação simples para executar e pode ser realizado em grande escala. Técnicas de purificação alternativos, tais como cromatografia de coluna, são muito mais caro, demorado e desafiador para executar em grande escala e requerem suficiente diferenciação dos componentes em termos de polaridade. Purificação por recristalização ou destilação requer suficiente diferenciação entre a solubilidade ou pontos de ebulição dos componentes da mistura, respectivamente. Como a extração de bissulfito depende da diferença de reatividade do grupo carbonila de aldeídos e cetonas, compostos com pontos de ebulição, solubilidade similar ou polaridades podem ser efetivamente separados. Outros métodos de separação química existem para a separação selectiva de aldeídos e cetonas de misturas, por exemplo, a formação seletiva de oximas2, acetais cíclicos3ou formação de4 mercaptal. Esses métodos requerem uma etapa adicional para separar as espécies formadas da mistura, porque o produto não é solúvel em água e, portanto, não pode ser separado por um protocolo de extração simples. Oxidação de aldeído para formar os ácidos carboxílicos removíveis é outro relatou a técnica5, mas a etapa de oxidação necessária é menos chemoselective do que as condições de bissulfito suave aqui descritos e requer o uso de gás oxigênio e um catalisador de cobalto.

Este método é aplicável para a separação de aldeídos (Figura 1) e desimpedido estericamente cíclicas e metil cetonas (Figura 2) de moléculas que não contêm estes grupos funcionais. Cetonas particularmente reativas, tais como α-ceto ésteres também são removidas usando este processo. Alcanos, alcenos, dienos, alquinos, ésteres, amidas, ácidos carboxílicos, haletos de alquila, álcoois, fenóis, nitrilos, cloretos de benzila, epóxidos, anilinas, acetais, e ligeiramente prejudicada, α, β-insaturados, ou arila cetonas são todos ́ nas condições e pode ser separado do aldeído ou componente reativa cetona da mistura (figuras 2 e 3). Etílico cetonas ou cetonas cíclicas α-substituídos, por exemplo, são suficientemente prejudicadas e, portanto, são separáveis de aldeídos e cetonas mais reativas. Ao usar alcenos, hexano é recomendado como o solvente imiscível para evitar a decomposição indesejada devido ao dióxido de enxofre presente na solução de bissulfito. A grupo funcional de compatibilidade do protocolo de extração de bissulfito é extremamente ampla e, portanto, é aplicável a um vastíssimo leque de separações, se o contaminante de carbonila ser separado da mistura é um aldeído ou uma progressista metil ou cetona cíclica. Menos reativas cetonas não reagem com bissulfito nestas condições e, portanto, não são removidas.

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Protocol

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1. padrão protocolo para a separação de aldeídos aromáticos de uma mistura. Exemplo: Separação de benzila butirato de uma mistura 1:1 com Anisaldeído.

  1. Dissolver 175 μL de Anisaldeído e 250 μL de butirato de benzila em 5 mL de metanol e transferir a solução para um funil de separação.
    Cuidado: Bissulfito de sódio pode gerar gás dióxido de enxofre, assim, o presente protocolo deve ser efectuado com ventilação adequada, como em uma coifa.
  2. Adicionar 1 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada e agitar vigorosamente por cerca de 30 s.
  3. Adicionar 25 mL de água desionizada e 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10% e agitar vigorosamente.
  4. Separe as camadas. Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro. Filtre a solução para remover o sulfato de magnésio e concentre-se no vácuo usando um evaporador rotativo.

2. separação de aldeídos alifáticos e cetonas de uma mistura. Exemplo: Separação de benzila butirato de uma mistura 1:1 com Benzylacetone.

  1. Dissolver 213 μL de benzylacetone e 250 μL de butirato de benzila em 10 mL de dimetilformamida e transferir a solução para um funil de separação.
    Cuidado: Bissulfito de sódio pode gerar gás dióxido de enxofre, assim, o presente protocolo deve ser efectuado com ventilação adequada, como em uma coifa.
  2. Adicionar 25 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada e agitar vigorosamente por cerca de 30 s.
  3. Adicionar 25 mL de água desionizada e 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10% e agitar vigorosamente.
  4. Separe as camadas. Retornar a fase aquosa para o funil de separação, adicionar 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10% e agitar vigorosamente. Escorra a camada aquosa, deixando a camada orgânica no funil de separação. Adicione a anterior camada orgânica para o funil de separação.
  5. Lave as camadas orgânicas combinadas três vezes com água desionizada (10 mL para cada lavagem). Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro. Filtre a solução para remover o sulfato de magnésio e concentre-se no vácuo usando um evaporador rotativo.

3. separação de aldeídos de uma mistura contendo um alqueno. Exemplo: Separação de benzila butirato de uma mistura 1:1 com citronelal.

  1. Dissolver 255 μL de citronelal e 250 μL de butirato de benzila em 10 mL de dimetilformamida e transferir a solução para um funil de separação.
    Cuidado: Bissulfito de sódio pode gerar gás dióxido de enxofre, assim, o presente protocolo deve ser efectuado com ventilação adequada, como em uma coifa.
  2. Adicionar 25 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada e agitar vigorosamente por cerca de 30 s.
  3. Adicionar 25 mL de água desionizada e 25 mL de hexanos e agitar vigorosamente.
  4. Separe as camadas. Retornar a fase aquosa para o funil de separação, adicionar hexanos 25 mL e agitar vigorosamente. Escorra a camada aquosa, deixando a camada orgânica no funil de separação. Adicione a anterior camada orgânica para o funil de separação.
  5. Lave as camadas orgânicas combinadas três vezes com água desionizada (10 mL para cada lavagem). Seque a camada orgânica com sulfato de magnésio anidro. Filtre a solução para remover o sulfato de magnésio e concentre-se no vácuo usando um evaporador rotativo.

4. re-isolamento de aldeídos a partir de uma mistura. Exemplo: Separação de Piperonal de uma mistura 1:1 com butirato de benzila.

  1. Dissolver 217 mg de piperonal e 250 μL de butirato de benzila em 5 mL de metanol e transferir a solução para um funil de separação.
    Cuidado: Bissulfito de sódio pode gerar gás dióxido de enxofre, assim, o presente protocolo deve ser efectuado com ventilação adequada, como em uma coifa.
  2. Adicionar 1 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada e agitar vigorosamente por cerca de 30 s.
  3. Adicionar 25 mL de água desionizada e 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10% e agitar vigorosamente.
  4. Separe as camadas. Retorna a camada aquosa para o funil de separação.
    1. Opcional: Lavar a camada aquosa, uma vez com 25 mL de 10% de acetato de etilo/hexanos, para remover a pequena quantidade de butirato de benzila restantes.
  5. Adicionar 25 mL de acetato de etilo e adicione hidróxido de sódio 50% até uma faixa de pH indica que o pH é 12. Agite vigorosamente.
    Cuidado: Evolução de gás tem sido observada durante esta etapa e pode causar o acúmulo de pressão. Certifique-se de ventilar adequadamente o funil de separação. Ampliação deste procedimento fará com que evolução de gás mais pronunciada. Tenha cuidado.
  6. Separe as camadas. Retornar a fase aquosa para o funil de separação e adicionar 25 mL de acetato de etila. Agite vigorosamente.
  7. Separe as camadas. Combine a camada orgânica com a camada orgânica da etapa anterior. Seque a camada orgânica combinada com sulfato de magnésio anidro. Filtre a solução para remover o sulfato de magnésio e concentre-se no vácuo usando um evaporador rotativo.

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Representative Results

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Procedimento 1 para remoção de aldeído é usado para aldeídos aromáticos. Procedimento 2, no qual dimetilformamida é usada como solvente miscível, deve ser usado para cetonas e aldeídos alifáticos. Procedimento 2 também deve ser usado em misturas que não são totalmente solúvel em metanol. O material obtido a partir de cada um dos protocolos é analisada para pureza usando 1análise de integração H NMR e taxa de recuperação em massa. Recuperações e purezas típicas são superiores a 95% (Figura 1). Uma separação bem sucedida é determinada pela falta de 1H NMR sinais decorrentes do componente aldeído ou cetona (Figura 4 e Figura 5). Particularmente diagnóstica de uma separação bem sucedida é a ausência de um pico entre 9 e 10 ppm ao remover um aldeído. Se a separação não ocorre, pode ser devido à falta de suficiente reatividade de bissulfito com o composto carbonilo. Cetonas conjugadas ou impedida estericamente cetonas não são removíveis usando este método (Figura 2).

Ao usar o alceno-contendo compostos, o material recuperado foi observado para conter impurezas significativas quando for empregado procedimento padrão 1 ou 2 , conforme determinado pela presença de picos não identificados no 1H NMR ( Figura 6). Para estes substratos, modificou o procedimento 3, empregando hexanos, limita a degradação causada por dióxido de enxofre dissolvido (,Figura 7). Se hexanos são também não-polares para dissolver as moléculas de interesse, como indicado pela formação de sólidos, clorofórmio pode ser usado, embora um aumento na degradação é observado com este solvente em relação hexanos (Figura 1).

Se re-isolamento do reativo aldeído ou cetona é desejado, procedimento 4 pode ser usado para reverter a reação e reformar a compostos de carbonila. Uma lavagem opcional pode ser usada para remover a pequena quantidade de restante componente não-carbonila (Figura 8 e Figura 9).

Figure 1
Figura 1 . Separações representante indicam escopo amplo substrato em relação ao parceiro de aldeído7. (a) butirato de benzil (250 μL, 1,4 mmol) e aldeído (1,4 mmol) foram dissolvidos em 5 mL de metanol, adicionado 25 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada, abalada por cerca de 30 s, diluído com 25 mL de água e extraída com 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10%. (b) dimetilformamida usada no lugar do metanol. (c) necessária filtração através de Celite. (d) hexanos foi usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. (e) clorofórmio foi usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. Observe que alguns desses valores são por condições não otimizadas. Usando 1 mL de bissulfito de sódio aquosa saturadadá maiores taxas de remoção de aldeídos aromáticos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 . Cetonas normalmente caem em duas categorias distintas: reativa e ́7. (a) cetona (1,4 mmol) e butirato benzílico (250 µ l, 1,4 mmol) foram dissolvidos em 5 mL de metanol, adicionado 25 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada, abalada por cerca de 30 s, diluído com 25 mL de água e extraída com 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10%. (b) dimetilformamida usada no lugar do metanol. A camada aquosa foi extraída duas vezes. A camada orgânica foi lavada três vezes com água. (c) necessária filtração para remover sólido bissulfito aduto. (d) pentano usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 . Separações representante indicam escopo amplo substrato em relação ao parceiro ́7. (a) substrato (1,4 mmol) e Anisaldeído (175 μL, 1,4 mmol) foram dissolvidos em 5 mL de metanol, adicionado 25 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada, abalada por cerca de 30 s, diluído com 25 mL de água e extraída com 25 mL de acetato de etila/hexanos de 10%. (b) dimetilformamida usada no lugar do metanol. Acetato de etila, usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. A camada aquosa foi extraída duas vezes. A camada orgânica foi lavada três vezes com água. (c) 50% de acetato de etilo/hexanos, usados no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. (d) a camada aquosa foi extraída três vezes. (e) pentano foi usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. (f) hexanos foi usado no lugar de 10% de acetato de etilo/hexanos. Note que estes valores são para condições não otimizadas. Usando 1 mL de bissulfito de sódio aquosa saturada dá maiores taxas de remoção para aldeídos aromáticos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4 . Representante 1H NMR de uma mal sucedida separação indica a presença do componente carbonila. Todos os sinais correspondentes para os hidrogênios do componente carbonila são visíveis, mas a presença do sinal do hidrogênio do aldeído, que normalmente vem entre 9-10 ppm, é particularmente um diagnóstica. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5 . Representante 1H NMR de uma separação bem sucedida indica a remoção completa do componente reactive do carbonyl. Nenhum dos sinais correspondentes para os hidrogênios do componente carbonila é visível. A ausência do sinal do hidrogênio do aldeído, que normalmente vem entre 9-10 ppm, é particularmente diagnóstica na remoção de aldeído. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6 . Representante 1H NMR de uma separação mal sucedida de um alceno-contendo aldeído mostra uma quantidade significativa de picos de impureza. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7 . Representante 1H NMR de uma separação bem sucedida de um aldeído alceno-contendo mostra apenas pequena impureza picos e muito pouco aldeído restante. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 8
Figura 8 . Representante 1H NMR de uma bem sucedida re-isolamento de um aldeído sem lavagem opcional. a presença do componente contendo carbonila não é aparente, como os sinais de hidrogênio correspondentes a este composto são visíveis, mas a quantidade deste contaminante é muito pequena. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 9
Figura 9 . Representante 1H NMR de uma bem sucedida re-isolamento de um aldeído com a lavagem opcional. a presença do componente não-carbonila é quase indetectável por 1H NMR quando a lavagem opcional da camada aquosa antes Basificação é usada. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

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Tentativas iniciais para usar a reação de bissulfito como um método para remover aldeídos usando uma extração em duas fases típica levaram a níveis muito baixos de remoção. Formulamos a hipótese que a reação não foi rápida o suficiente para ocorrer durante o tempo muito limitado que as duas camadas estavam em contato. Para aumentar o contato entre os reagentes, desenvolvemos um protocolo de extração de dois estágios, em que um solvente miscível com água é usado inicialmente para permitir suficiente de mistura dos reagentes antes da introdução de um solvente imiscível. A introdução do solvente imiscível em seguida permite a separação entre o bissulfito carregada aduto do componente orgânico descarregado. O passo crítico no protocolo é a utilização de um solvente orgânico miscível que melhora o contato entre o bissulfito aquoso e os componentes orgânicos solúveis. A identidade dos solventes miscíveis e imiscíveis pode ser variada, bem como a relação e identidades dos parceiros reativas, a escala do protocolo e a incorporação de uma variedade de extrações adicionais e/ou lavagens ao protocolo. Isto permite a aplicação e adaptação do presente protocolo, a separação de uma vasta gama de misturas químicas que contenham um componente reactive do carbonyl.

Quando adaptar este protocolo ao romance misturas químicas, deve ter cuidado para evitar a evolução de gás, ou geração de calor excessivo. O usuário deve verificar a compatibilidade química antes de tentar o protocolo de bissulfito. Soluções de bissulfito podem evoluir o gás de dióxido de enxofre, que podem levar ao aumento de pressão. Bissulfito deve ser usado com cuidado em combinação com carbonato de sódio ou bicarbonato de sódio, devido a geração de gás de dióxido de carbono. É recomendável que bissulfito deve ser adicionado lentamente à evolução de gás do controle e a rápida geração de calor. As separações de exemplo descritas neste documento não geram calor excessivo ou gás, mas estas preocupações de segurança podem surgir quando adaptar o protocolo ao romance situações ou quando aumentar a escala do protocolo. O protocolo deve ser executado em uma coifa para assegurar uma ventilação adequada. Bissulfito é um reagente redutor e um ácido fraco, que deve ser levado em consideração para qualquer nova adaptação do presente protocolo. Por exemplo, mais aminas alifáticas são substratos inadequados devido a uma reação ácido-base indesejado com o íon de bissulfito (Figura 3).

A identidade do solvente miscível pode ser variada com impacto mínimo sobre as taxas de remoção. Na verdade, mais miscíveis em solventes dar taxas de remoção de aprimorado em relação ao metanol, com exceção de tetrahidrofurano1. Metanol é preferível para a maioria dos outros solventes miscíveis porque ele particiona na fase aquosa mais eficazmente e qualquer solvente restante é facilmente removido durante a evaporação rotativa devido à sua relativamente alta volatilidade. O segundo melhor solvente, em termos de facilidade de uso, é dimetilformamida. Dimetilformamida dá taxas de remoção de superior, mas requer a água adicional lava para remover o solvente residual, devido à sua baixa volatilidade e menor coeficiente de partição favorável. Acetona deve ser evitada, devido à reação do competidor com bissulfito. O sulfoxide dimethyl também não é recomendado, devido a geração de odores desagradáveis associados as condições levemente redutoras. Porque todos os solventes miscíveis testados foram encontrados para funcionar, comparativamente, é possível usar este protocolo diretamente em misturas de reação destes solventes, enquanto todos os produtos químicos presentes são compatíveis. O volume de solvente miscível utilizado tem um impacto sobre a taxa de remoção1, então o volume da reação, se usado diretamente, deve ser ajustado adequadamente, por evaporação ou diluição.

A identidade do solvente imiscível também pode ser variado (Figura 1-3). Solventes não-polares fornecem as maiores taxas de remoção, enquanto solventes polares fornecem taxas mais baixas de remoção. É recomendável que o usuário selecione o solvente menos polar imiscível que irá dissolver a mistura. Soluções de bissulfito estão em equilíbrio com o gás de dióxido de enxofre, o que podem causar reações colaterais indesejáveis, particularmente com alcenos6,7. A solubilidade do dióxido de enxofre é menor em solventes não-polares8,9,10. Quando aplicar este método de alceno-contendo compostos, recomenda-se o uso de hexanos, pentano ou éter de petróleo, para limitar a geração de impurezas durante o protocolo de extração causada por dióxido de enxofre. Uma vez que esses solventes não se dissolvem compostos orgânicos polares, no entanto, clorofórmio pode ser uma alternativa adequada para as misturas que contenham componentes polares. Ele não é tão eficaz como solventes alifáticos de minimizar a decomposição indesejada, mas dá resultados melhores em relação a utilização de 10% de acetato de etilo/hexanos.

Adaptação ao romance misturas químicas pode exigir a otimização da identidade e quantidades de ambos os solventes miscíveis e imiscíveis. Aldeídos aromáticos são particularmente bons substratos para o protocolo de bissulfito, permitindo o uso do protocolo de metanol mais conveniente. Cetonas e aldeídos alifáticos dar baixas taxas de remoção em comparação com aldeídos aromáticos, portanto para manter taxas de remoção de alta, dimetilformamida é usada para estes substratos. Este protocolo foi otimizado para a separação das relações equimolar de componentes reativos e não reactivos. Ajustes ao protocolo devem ser feitas com base nos níveis de inicial dos componentes da amostra original para romance misturas químicas. Por exemplo, se apenas aldeído rastreamento precisa ser removido, o procedimento 1 pode ser a escolha mais apropriada. Ao selecionar, use o procedimento 1 para um mais simples e menos demorado separação e procedimento 2 para maior pureza do material recuperado.

Ao realizar este protocolo, existem várias observações que podem ajudar o usuário a ajustar o protocolo para seu cenário particular de químico. Se a mistura não se dissolve totalmente no solvente miscível (etapa 1.1), um solvente miscível diferente deve ser selecionado que melhor corresponde a polaridade da mistura química particular sob exame. Quando o bissulfito é adicionado (etapa 1.2), um precipitado branco nublado é frequentemente observado. Esse precipitado é o bissulfito aduto. Isso não é sempre observado, uma vez que pode ser solúvel em mistura de bissulfito de solvente/aquosa miscível. Quando a água e um solvente imiscível são introduzidos (etapa 1.3), sem sólidos devem ser aparentes. Se sólidos são observados, é uma indicação de que um ou ambos os componentes não são solúveis em qualquer camada aquosa ou orgânica. Se o componente não-reativo não é solúvel, este problema pode ser resolvido ajustando a identidade do solvente imiscível. Por exemplo, ácidos carboxílicos são muito polares e, portanto, 10% de acetato de etilo/hexanos são insuficientemente diluição. Simplesmente mudando o solvente miscível com 50% de acetato de etilo/hexanos permitidos para excelente purificação do ácido cinâmico 43 de Anisaldeído (Figura 3). Se o componente reativo é insolúvel, a quantidade de água pode ser aumentada para dissolver melhor o bissulfito adutos ou múltiplas lavagens de água podem ser usadas para remover o bissulfito aduto. Se a adição de duas vezes o volume de água é insuficiente para dissolver o bissulfito aduto, a mistura também pode ser filtrada através de Celite para remover o sólido bissulfito aduto da mistura antes de prosseguir para a próxima etapa. Uma vez que o material foi seca e o solvente foi removido, análise da 1H NMR e o balanço de massa podem ajudar na solução de problemas do protocolo. Se a separação é pobre, a massa indicará a presença do aldeído ou cetona, e os sinais correspondentes ao aldeído ou cetona serão observados no espectro RMN H 1. Se melhorou a separação é necessária, recomenda-se procedimento 2. Se forem observados picos unassociated com qualquer componente, decomposição devido ao dióxido de enxofre pode ter ocorrido. Para estas situações, recomenda-se o procedimento 3.

O protocolo de bissulfito também pode ser usado para re-isolar o componente reativo invertendo a reação de adição de bissulfito usando o procedimento 4. Isso pode ser feito por Basificação de camada aquosa e extração com um solvente imiscível. A identidade da base pode ser variada. Hidróxido de sódio é recomendado para a reversão completa da reação. Para compostos de carbonila enolizáveis, uma base mais fraca deve ser usada para prevenir a deprotonação. Isso impede que as reações colaterais indesejados, tais como o de reação aldólica11. Se o componente carbonila tem um centro quiral-α enolizável, epimerização ou racemização é também motivo de preocupação. A base correspondente irá variar dependendo o pKa do substrato. Carbonato de sódio não é recomendado, devido a geração de gás de dióxido de carbono sobre adição para a bissulfito aduto contendo camada aquosa, que pode criar uma situação perigosa, se não for cuidadosamente controlada. Recomendamos o fosfato de sódio tribásico. A reação de reversão é dependente do pH, portanto, a reação não será como favorecido quando usando bases mais fracas. Para melhorar a recuperação, o princípio de La Châtelier pode ser explorado por empregando um grande excesso de base para ajudar a impulsionar a reação. Extrações múltiplas também são recomendadas para aumentar a recuperação do componente carbonila devido a diminuição da favorabilidade da reação em valores de pH mais baixos. O sucesso do presente protocolo pode ser observado por 1análise H NMR: impureza significativos picos indicam que enolization seguido por reações colaterais indesejados, tais como a reação aldólica, ocorreram. Se houver mais de um estereocentro, a observação de epimers também indicaria enolization ocorreu. Se não houver nenhum outros estereocentros, rotação óptica pode ser realizada para avaliar a retenção de pureza ótica. Análise HPLC quiral pode ser usada para determinar a pureza ótica, se o valor de rotação ótica não está disponível.

Este método é extremamente fácil de executar e otimizar relativo para protocolos alternativos de remoção cetona e aldeído. O protocolo inteiro pode ser executado em menos de 15 minutos, com equipamentos de laboratório comuns disponíveis em um laboratório típico de química orgânica. O método é extremamente adaptável a novas situações e pode ser facilmente ajustado para dar conta das Variabilidades a polaridade de substratos de interesse. A tolerância do grupo funcional é incrivelmente ampla, o que torna este protocolo aplicáveis às separações mais químicas que envolve um componente reactive do carbonyl. O protocolo pode ser adaptado para atenuar as reações colaterais indesejados causadas pela presença de dióxido de enxofre gerado a partir de bissulfito. Dada a prevalência de reações envolvendo compostos reactive do carbonyl em química orgânica, a capacidade de rapidamente e facilmente remover os reagentes em excesso ou impurezas de misturas, ou re-isolar estes materiais é extremamente valiosa. No futuro, esperamos adaptar este protocolo para o problema de purificação mais desafiador de isolar os produtos naturais que contêm compostos de carbonila reativa de organismos todo.

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Disclosures

Os autores não têm nada para divulgar.

Acknowledgments

Confirmação é feita para os doadores de American química sociedade petróleo fundo de investigação do suporte parcial desta pesquisa. Estamos gratos à Fundação Nacional de ciência (-0619275 e-0963165) para renovação e instrumentação subsídios que apoiou esta pesquisa.

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).
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Separação de aldeídos e cetonas reativas de misturas usando um protocolo de extração de bissulfito
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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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