Βήμα 1: 1 -> 2
Σύνθεση του 2: Από την αποθήκη, προμηθευτείτε μια φιάλη 14/20 50 ml με στρογγυλό πυθμένα (RB) και ένα χωνί προσθήκης 14/20 με πλευρικό βραχίονα για να ταιριάζει. Σε έναν καλό απορροφητήρα, τοποθετήστε 1,0 g (5,9 mmol) m-χλωροπροπυφαινόνης, 1, στη φιάλη 50 mL με στρογγυλό πυθμένα (RB) (που αποκτήσατε από το stockroom) στερεωμένη πάνω από μαγνητικό αναδευτήρα, προσθέστε 5 mL διχλωρομεθάνιο, CH2Cl2, και μια μαγνητική ράβδο ανάδευσης και αναδεύστε μέχρι να διαλυθεί το στερεό. Τοποθετήστε το χωνί προσθήκης στη φιάλη. Τοποθετήστε 6,0 mL (6,0 mmol) διαλύματος Br2 1,0 M σε CH2Cl2 στο χωνί και προσθέστε μερικές σταγόνες στη φιάλη. Εάν η αντίδραση δεν αρχίσει αμέσως (όπως κρίνεται από την εξαφάνιση του χρώματος του βρωμίου), θερμάνετε για λίγο τη φιάλη με το χέρι σας ή με λουτρό ζεστού νερού. Μόλις αρχίσει η αντίδραση, το χρώμα του βρωμίου θα εξαφανιστεί γρήγορα και η φιάλη θα πρέπει να τοποθετηθεί σε παγόλουτρο. Το διάλυμα βρωμίου μπορεί τώρα να προστεθεί σταγόνα προς σταγόνα στη φιάλη με ανάδευση- προσθέστε το διάλυμα βρωμίου αρκετά γρήγορα ώστε το χρώμα του βρωμίου να έχει εξαφανιστεί πριν από την προσθήκη της επόμενης σταγόνας (σημείωση 1).
Απομόνωση του 2: Αφού προστεθεί όλο το βρώμιο, αφαιρείται το χωνί σταγόνας, προστίθενται δύο τσιπ βρασμού και στήνεται μια απλή συσκευή απόσταξης με την αντικατάσταση του χωνιού προσθήκης με μια κεφαλή απόσταξης μικροσκοπικής κλίμακας που λαμβάνεται από την αποθήκη. Τοποθετήστε το ειδικό θερμόμετρο σύνδεσης εδάφους και συνδέστε τον συμπυκνωτή με το νερό. Αποστάξτε τον διαλύτη από το μείγμα της αντίδρασης τοποθετώντας την αναδευόμενη φιάλη σε ποτήρι ζεστού νερού που διατηρείται σε θερμοκρασία περίπου 55-70 °C με θερμή πλάκα. Όταν όλο το CH2Cl2 έχει αποσταχθεί (θα συγκεντρωθούν λίγο λιγότερα από 10 mL λόγω των απωλειών εξάτμισης- η θερμοκρασία του αποστάγματος πρέπει να αυξηθεί στους 40 °C το bp του CH2Cl2 και στη συνέχεια να μειωθεί όταν το CH2Cl2 σταματήσει να αποστάζει Μην συνεχίσετε να θερμαίνετε αφού συμβεί αυτό), αφαιρέστε τη συσκευή απόσταξης.
Βήμα 2: 2 -> 3α.
Σύνθεση του 3α: Η μικρή ποσότητα πυκνού υγρού που παραμένει στη φιάλη σε αυτό το στάδιο είναι το 2 (2-βρωμο-3'-χλωροπροπυφαινόνη), το οποίο είναι ένα ήπιο δακρυγόνο (βλ. Προφυλάξεις παραπάνω). Χρησιμοποιώντας ένα χωνί, προσθέστε στη φιάλη 10 mL μίγματος 50:50 από 5 mL t-βουτυλαμίνης και 5 mL Ν-μεθυλοπυρρολιδινόνης (NMP) και θερμάνετε τη φιάλη (χωρίς πώμα) σε υδατόλουτρο 55-60 °C με ανάδευση για 10 λεπτά (σημείωση 2).
Απομόνωση αιθερικού διαλύματος του 3α: Η φιάλη περιέχει τώρα το 3α, την ελεύθερη βασική μορφή της βουπροπιόνης. (Παρόλο που το μεγαλύτερο μέρος του δακρυγόνου 2 έχει καταναλωθεί κατά το σχηματισμό της 3α, θα πρέπει να συνεχίσετε να εργάζεστε στον απορροφητήρα). Υπάρχουν δύο άλλες ουσίες, εκτός από την 3α στη φιάλη: η περίσσεια t-βουτυλαμίνης και ο διαλύτης NMP. Και οι τρεις ουσίες είναι διαλυτές στον αιθέρα, αλλά οι δύο τελευταίες είναι επίσης διαλυτές στο νερό, ενώ η 3α ως ελεύθερη βάση δεν είναι. Θα εκμεταλλευτούμε αυτές τις διαφορές διαλυτότητας για να απομονώσουμε το προϊόν μας σε καθαρή μορφή. Μεταφέρουμε το περιεχόμενο της φιάλης σε διαχωριστικό χωνί, προσθέτουμε 25 mL νερού και εκχυλίζουμε το μείγμα 3 φορές με μερίδες αιθέρα 25 mL, συλλέγοντας και συνδυάζοντας τα εκχυλίσματα αιθέρα σε ποτήρι ζέσεως. Θυμηθείτε να ανακινείτε καλά το διαχωριστικό χωνί κατά τη διάρκεια κάθε εκχύλισης και να περιμένετε να διαχωριστούν πλήρως τα στρώματα. (Προσοχή! Ο αιθέρας είναι πολύ πτητικός και θα αναπτυχθεί πίεση!) Το στρώμα ή τα στρώματα αιθέρα θα βρίσκονται στην κορυφή και θα περιέχουν το προϊόν σας, 3α, ενώ το υδατικό στρώμα θα βρίσκεται στον πυθμένα. Η υδάτινη στιβάδα περιέχει τον διαλύτη NMP και την περίσσεια t-βουτυλαμίνης- απορρίψτε αυτή τη στιβάδα, ξεπλύνετε το χωνί με νερό και επιστρέψτε τα συνδυασμένα εκχυλίσματα αιθέρα στο διαχωριστικό χωνί. Ανακινήστε το διάλυμα αιθέρα πέντε φορές με νέες δόσεις νερού 25 ml κάθε φορά, αφήνοντας τα στρώματα να διαχωριστούν κάθε φορά και απορρίπτοντας στη συνέχεια το στρώμα νερού. Μεταφέρετε το διάλυμα αιθέρα σε καθαρή, ξηρή φιάλη Erlenmeyer και απομακρύνετε τυχόν εναπομείναν νερό αναδεύοντας το στο ποτήρι ζέσεως με άνυδρο Na2SO4. Θα πρέπει να προσθέτετε Na2SO4 μέχρι το νέο υλικό να στροβιλίζεται ελεύθερα στο διαλύτη χωρίς να συσσωματώνεται. Αφαιρέστε 2 έως 3 mL (μια πιπέτα Pasteur) αυτού του διαλύματος αιθέρα σε ένα φιαλίδιο και αφήστε τον αιθέρα να εξατμιστεί στο ντουλάπι σας, μέχρι την επόμενη φορά, ώστε να μπορέσετε να εκτελέσετε ένα NMR της ελεύθερης αμίνης 3α σε CDCl3. Εκτελέστε το C-13 NMR εάν σας δοθεί σχετική οδηγία.
Βήμα 3: 3a -> 3b.
Σε αυτό το σημείο, το ποτήρι ζέσεως σας περιέχει διάλυμα της ελεύθερης βάσης της βουπροπιόνης, 3α, σε αιθέρα. Όπως οι περισσότερες αμίνες, η ελεύθερη βάση αυτής της ένωσης είναι διαλυτή στον αιθέρα και αδιάλυτη στο νερό. Όταν όμως η 3α αντιδράσει με ένα οξύ, θα σχηματίσει ένα άλας το οποίο θα έχει αντίθετες ιδιότητες διαλυτότητας, όντας αδιάλυτο στον αιθέρα αλλά διαλυτό στο νερό. Τα περισσότερα φαρμακευτικά προϊόντα είναι αμίνες, όπως η βουπροπιόνη, και κυκλοφορούν και χορηγούνται σχεδόν πάντα στην αγορά με τη μορφή του άλατός τους, συνήθως του χλωριούχου άλατος. Ακολουθώντας μια αρχαία σύμβαση, τα χλωριούχα άλατα των αμινών στη φαρμακευτική και την ιατρική αναφέρονται ως "υδροχλωρίδιο": π.χ. υδροχλωρική μορφίνη, υδροχλωρική φλουοξετίνη (Prozac). Θα σχηματίσουμε το υδροχλωρικό άλας σε μίγμα διαλυτών που αποτελείται κυρίως από αιθέρα, ώστε να κατακρημνιστεί σε κρυσταλλική μορφή.
Σύνθεση του 3β: Μεταγγίζουμε το διάλυμα του αιθέρα μέσω ενός χωνιού χαλαρά βουλωμένου με βαμβάκι σε ένα ξηρό ποτήρι ζέσεως που ψύχεται σε παγόλουτρο. Η λευκή σκόνη που παραμένει πίσω είναι το μέσο ξήρανσης, Na2SO4. Ξεπλύνετε τυχόν υπολείμματα 3α από αυτή τη σκόνη αναδεύοντάς την με αρκετό φρέσκο αιθέρα ώστε να την καλύψει, αφήστε την να κατακαθίσει και μεταγγίστε τον αιθέρα μέσω του ίδιου χωνιού με βαμβάκι στο ποτήρι ζέσεως στο παγόλουτρο. Στη συνέχεια, μπορείτε να απορρίψετε το βαμβακερό πώμα και το ξηραντικό Na2SO4. Χρησιμοποιώντας μια πιπέτα Pasteur, προσθέστε ένα διάλυμα conc. HCl:ισοπροπυλικής αλκοόλης 2:10 v:v σταγόνα προς σταγόνα με χειροκίνητη ανάδευση στο παγωμένο διάλυμα αιθέρα έως ότου το περιεχόμενο του ποτηριού ζέσεως γίνει όξινο στο χαρτί pH. Θα χρειαστούν μερικές πιπέτες γεμάτες (σημείωση 3)- δοκιμάστε το pH ακουμπώντας μια ράβδο ανάδευσης βρεγμένη με το διάλυμα σε ένα μικρό κομμάτι χαρτιού pH βρεγμένο με νερό. Περίπου στα μισά του δρόμου προς το σημείο ισοδυναμίας, θα αρχίσουν να σχηματίζονται στο ποτήρι ζέσεως αστραφτεροί λευκοί κρύσταλλοι υδροχλωρικής βουπροπιόνης, 3b. Όταν το pH του ποτηριού ζέσεως είναι < 3 έχει προστεθεί αρκετό οξύ.
Απομόνωση του 3b: Καλύψτε το ποτήρι ζέσεως χαλαρά με ένα γυαλί ρολογιού και αφήστε το να κρυώσει καλά για 5-10 λεπτά στο παγόλουτρο. Συλλέγετε τους κρυστάλλους με ήπια διήθηση υπό κενό, τους πλένετε δύο φορές με μικρές δόσεις αιθέρα και τους αφήνετε να στεγνώσουν στον αέρα. (Μην αναγκάσετε ένα γρήγορο ρεύμα αέρα να περάσει μέσα από τους κρυστάλλους κατά τη διάρκεια της διήθησης υπό κενό- αν το κάνετε, μπορεί να αναπτύξουν στατικό ηλεκτρικό φορτίο και όταν τους πλησιάσετε με σπάτουλα θα πηδήξουν γύρω από τον πάγκο σαν μεξικάνικα φασόλια που πηδάνε). Όταν οι κρύσταλλοι στεγνώσουν, προσδιορίστε τη μάζα, υπολογίστε την ποσοστιαία απόδοση και προσδιορίστε το mp.
Πειραματικές σημειώσεις:
Σημείωση 1. Θα πρέπει να μπορείτε να δείτε να σχηματίζονται μικρές φυσαλίδες εκεί όπου το διάλυμα βρωμίου πέφτει στη φιάλη. Από τι νομίζετε ότι αποτελούνται αυτές οι φυσαλίδες; Εάν η υγρασία είναι αρκετά υψηλή, μπορεί να παρατηρήσετε μια ομίχλη ή αναθυμιάσεις που βγαίνουν από το στόμιο της φιάλης καθώς πραγματοποιείται η αντίδραση: τι είναι αυτό; Οι αλφαλογονώσεις καταλύονται από οξέα- αυτό εξηγεί γιατί η αντίδραση αυτή είναι συχνά αργή στην αρχή, αλλά στη συνέχεια προχωράει γρήγορα;
Σημείωση 2. Η μετατόπιση ενός ατόμου βρωμίου από μια αμίνη είναι συνήθως μια διαδικασία SN2. Γιατί θα περιμένατε ότι η αντίδραση που εκτελείτε, χρησιμοποιώντας t-BuNH2, μπορεί να είναι πολύ πιο αργή από την ίδια αντίδραση χρησιμοποιώντας μεθυλοαμίνη; Ποιες άλλες αντιδράσεις αναμένεται να ανταγωνιστούν την αντίδραση SN2, η οποία σχηματίζει τη βουπροπιόνη; Η επιλογή του διαλύτη σε αυτές τις αντιδράσεις μπορεί να είναι πολύ σημαντική. Προσπαθήστε να βρείτε μια συζήτηση για τις επιδράσεις του διαλύτη στις αντιδράσεις SN2 στο σχολικό σας βιβλίο, στη βιβλιοθήκη ή στο διαδίκτυο.
Σημείωση 3. Το διάλυμα HCl παρασκευάστηκε αναμειγνύοντας 2 mL πυκνού HCl (12,0 M) με 10 mL ισοπροπυλικής αλκοόλης. Υποθέτοντας ότι δεν υπάρχει συστολή ή διαστολή του όγκου κατά την ανάμιξη, ποια είναι η μοριακότητα του διαλύματος που προκύπτει; Πόσα mL θα χρειαστείτε αν όλη η αρχική σας ύλη (5,9 mmol 1) έχει μετατραπεί εξ ολοκλήρου σε 3α;
Καθαρισμός:
Τα υδατικά εκχυλίσματα μπορούν να πλυθούν στην αποχέτευση με πολύ ΨΥΧΡΟ νερό. Απορρίψτε το διήθημα του αιθέρα στο κατάλληλο δοχείο αποβλήτων στον απορροφητήρα.
Last edited by a moderator: