Separazione di aldeidi e chetoni reattive da miscele utilizzando un protocollo di estrazione di bisolfito
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
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 miscela…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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
| 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 |
Referências
- 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).
- Lauer, G. G., Pratt, R. S., Wilson, W. B. Separation of Aldehydes and Ketones. , (1951).
- Hsu, W. L. . Separation of Aldehydes from Ketones via Acid-Catalyzed Cyclotrimerization of the Aldehyde. , 4701561 (1987).
- Schreiber, R. S. Process for Separating Aldehydes and Ketones. , (1942).
- Bludworth, J. E. Separation of Aldehyde-Ketone Mixtures. , (1944).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Li, H., Jiao, X., Chen, W. Solubility of Sulphur Dioxide in Polar Organic Solvents. Phys. Chem. Liq. 52 (2), 349-353 (2014).
- Trost, B. M., Brindle, C. S. The Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction. Chem. Soc. Rev. 39 (5), 1600 (2010).
