Overview
ソース: Vy 雅洞と偉陳、化学、カリフォルニア大学アーバイン校、カリフォルニア州部
この実験は (図 1) イソオイゲノールからバニリンを合成するオゾン酸化反応の例を示します。オゾンと、アルケンの酸化反応、アルケンのオゾン分解は、アルデヒド、ケトン、カルボン酸を準備する一般的な方法です。この実験はまたオゾン発生器と低温 (−78 ° C) 反応の使用を示します。
図 1。バニリンをイソオイゲノールのオゾン分解を示す図。
Principles
2 つのグループのカルボニル化合物へのアルケンの酸化開裂は、オゾン酸化反応 (図 2) と呼ばれます。提案メカニズム (図 3) は molozonide 中間Aを生成するオゾンとアルケン1間 [3 + 2] 環化付加反応に始まります。Aが安定していないと両性イオンB経由でより安定したオゾン化物Cに再配置されます。Cは、2 つのカルボニル製品 (2, 3)、ジメチルスルホキシドを供給するジメチル硫化物などの還元剤の存在下で分解します。求の溶剤を使用する場合 (例えばメタノール)、求核基攻撃中間BヒドロペルオキシドEを形成する (図 4) を追加する硫化ジメチル製品3に分解します。副反応を防ぐために −78 ° C で反応が完了したときを判断するための指標の存在下で、反応が通常実行されます。スーダン III は、一般的に使用される指標です。当初は、反応混合物は赤と紫/青のときに、アルケンのすべてが消費されます。すべて、アルケンの反応をしている、N N の二重結合には、インジケーターがそれにより色変化を与えるオゾンと反応します。
図 2。還元的精密検査とアルケンのオゾン酸化の一般的な反応を示す図。
図 3。アルケンのオゾン酸化の汎用的なメカニズムを示す図。
図 4。中間の B から、ヒドロペルオキシドの形成を示す図
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Procedure
- イソオイゲノール、メタノール 15 mL から 200 mg を追加し、~ 磁気攪拌棒 3 首 50 mL の丸底フラスコにスーダン III の 2 mg。
- 酸素タンクとバブラー反応フラスコを接続します。
- 酸素の流れを入れます。
- ドライアイス/アセトン浴で反応混合物を冷却します。
- オゾン発生器は、オゾン反応フラスコに入るタンクから酸素を変換に切り替えます。ジェネレーターは、酸素タンクと反応フラスコの間になります。紫/青、赤い色に変わるまで攪拌し反応混合物を許可します。
- オゾン発生器の電源を切り、5 分間のオゾンの反応混合物をパージする酸素を許可します。
- 冷却バスを削除し、硫化ジメチルの 0.2 mL を追加します。
- 反応混合物を 1 時間室温に温暖化しながらかき混ぜます。
- 回転蒸発溶剤を削除します。シリカを作るプラグインを Büchner 漏斗にケイ酸ゲルを置くことによって。10% 酢酸エチル ヘキサンに溶解し、不純物を除去するために真空下でシリカのプラグインを使用してソリューションを渡します。ヘキサンでシリカ プラグ 2 回以上 10% 酢酸エチルでを洗います。濾液を収集し、白色固体としてバニリンを取得する回転蒸発により溶媒を削除します。
- バニリンのパーセントの利回りが得られるし、その純度と融点 (融点) と1H NMR によってアイデンティティを確立を計算します。
オゾン酸化はオゾンによって有機化合物の不飽和結合の酸化です。
オゾン酸化は、2 つのカルボニルの製品を入手するアルケンを裂くことによく使われます。オゾンは、ヒドラゾン アルキンとも反応します。オゾン酸化は、医薬品の合成を工業規模で有機化学研究、特に天然物合成に使用されます。
このビデオはアルケンのオゾン分解するための手順を説明し、オゾン酸化化学のいくつかのアプリケーションをご紹介します。
Molozonideと呼ばれる不安定な中間体を形成する炭素-炭素二重結合の間でオゾンの環化付加反応と、アルケンのオゾン分解を開始します。カルボニルの酸化と、カルボニル、解離、molozonide。これらのフラグメントは、カルボニル酸化酸素からのカルボニルの酸素の移動を再配置します。フラグメントはより安定したオゾン化物、カルボニル酸素が炭素原子にバインドされてに環化付加反応による再結合します。
オゾニドはカルボニル製品にリングを切断する仕事をです。側両方の置換基は炭素のグループである場合は、精密検査条件に関係なくケトンが形成されます。過酸化水素で酸化の精密検査は、水素置換基とし、カルボン酸を生成します。酢酸または硫化ジメチル亜鉛で還元的精密検査アルデヒドが生成されます。
アルケンのオゾン酸化は、反応の進行状況を追跡するためのインジケーターの存在下で通常実行されます。インジケーターは、反応の異なる段階で異なる外観を持つ化合物です。たとえば、色でスーダン III 結果インジケーターのオゾン分解は深い青や紫に明るい赤から変更します。オゾン酸化を受けることスーダン III よりも速くアルケンの色変更は、アルケンのオゾン酸化反応が完了したことを示します。
アルケンのオゾン分解の原理を理解することは、商業バニリン合成の先駆的な反応の一つでイソオイゲノールのオゾン分解の手順を行ってみましょう。
手順を開始するには、イソオイゲノールの 200 mg、15 mL のメタノール、およびインジケーター攪拌棒装備 3 首丸底フラスコにスーダン III の約 2 mg を組み合わせます。
攪拌板発煙のフード フラスコを保護します。オゾン発電機がオフになっていることを確認し、ジェネレーターとオイルのバブラーにフラスコを接続します。
攪拌モーター ソリューションをミックスをオンにします。赤のインジケーターが反応混合物を通して均等にことを確認します。ドライアイス アセトンの冷却バスを準備します。
オゾン発生器を介して酸素の流れを開始します。ラボ ジャック冷却槽を配置し、反応混合物を冷却するバスを上げます。混合物が冷却したら、オゾン発生器。
それは混合物が外観の紫に青になるまでかき混ぜるように、反応混合物を監視します。オゾン発生器をオフにし、5 分の 2 原子の酸素に反応混合物をパージします。
パージが完了すると、酸素の流れを切り、下フラスコからを冷却槽を下げます。還元的精密検査を開始するには、硫化ジメチルの 0.2 mL をフラスコに追加します。1 時間攪拌しながら常温に混合物を許可します。
その後、ロータリーエバポレーターと過剰の溶媒を削除します。これが終わったら、10% ヘキサン酢酸エチル 10 mL で溶解します。
真空ろ過フラスコを真空ラインに接続します。フラスコ内でを Büchner 漏斗をセキュリティで保護し、シリカゲルと目標到達プロセスをロードします。
真空濾過により製品混合物を浄化します。ヘキサンで 10% 酢酸エチルの 2 つの部分のシリカゲルを製品を洗浄します。
濾液を丸底フラスコに転送します。再びロータリーエバポレーター黄色白色の結晶針からとしてバニリンを取得すると、溶媒を除去します。
収量、融解点を決定して製品のプロトン NMR スペクトルを得る割合を計算します。
バニリンは、白色の結晶性固体として得られます。文学における融点範囲は、81、83 度です。プロトン NMR スペクトルは、以前の文学のレポートと比較されるかもしれない。
オゾン酸化は化学および生物学で広く使用されます。いくつかの例を見てみましょう。
オゾン酸化では、医薬品の合成に産業は多くのステップです。例えば、抗生物質の ceftibuten と cefaclor は、ケトンにターミナル アルケンのオゾン酸化によってアクセスされる一般的な中間製品から生産されています。中間ケトン製品は、エノール フォームに interconvert できます。エノールのヒドロキシ基は、2 種類の抗生物質の残りの手順でさまざまな反応を受けます。
オゾン酸化では、アルデヒドとケトンの α 炭素にアルキル化 stereoselectively 法の最後のステップをすることができます。この反応では、ピロリジン試薬は、立体かさばるヒドラゾンを形成することにより炭素-炭素結合形成反応の立体選択性を制御します。アルファ炭素のアルキル化後、ケトンまたはアルデヒド還元的精密検査の後に再生成するオゾン酸化、ヒドラゾンの炭素窒素二重結合を切断することができます。
オゾン酸化のゼウスの概要を見てきただけ。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Results
バニリン (150 mg、76% の利回り) 白色固体として得られました。m. p. 76-79 ° C;1H NMR (400 MHz、CDCl3) δ 9.82 (br s, 1 H)、7.43 7.41 (m, 2 H) 7.04 (d、 J = 8.8 Hz、1 H)、(s, 1 H) 6.30、3.96 (s, 3 H)。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Applications and Summary
この実験では、オゾン酸化反応を用いたイソオイゲノールからバニリンの合成を説明してきました。また、示された低温反応の実行中は、オゾン発電機を使用します。
オゾン酸化は、アルデヒド、ケトン、カルボン酸アルケンからの準備に有用な反応です。それは天然物合成と医薬品の工業規模の準備に適用されています。アルテミシニンは、強力な抗マラリア剤で天然 2015年ノーベル医学の認識の一つであった。(R)-(+) - pulegone から 10 段階合成、オゾン酸化は最後のステップで自然の製品 (図 5) にいました。Ceftibuten と cefaclor は、工業的規模で生産されたセファロスポリン抗生物質です。1 つの商業ルートでは、オゾン酸化を使って両方の化合物 (図 6) に詳述することができます一般的な鍵中間体をアクセスします。
図 5.最後にオゾン酸化ステップ アルテミシニンの合成を示す図。
図 6.Cefaclor と ceftibuten の発散の合成における中間キーを準備するオゾン酸化を示す図。
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
