Síntesis de alfa-PVP (escala de 1 a 10 kg). Tutorial completo

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Introducción

Este tema presenta el método de síntesis de alfa-PVP a escala media de 1 a 10 kg. Hay tutoriales en video elaborados, que permiten a cualquiera producir esta sustancia. También puedes encontrar aquí una lista del equipo y reactivos necesarios.

Equipo y Material de Laboratorio:

• Matraz de fondo redondo.
• Soporte y abrazadera para asegurar.
• Condensador de reflujo.
• Embudo de goteo.
• Papeles indicadores de pH.
• Vasos de precipitados.
• Fuente de vacío.
• Balanza de laboratorio (1-2000 g es adecuado).
• Cilindros medidores de 100, 500 y 1000 mL.
• Agitador magnético con placa de calentamiento.
• Varilla de vidrio y espátula;
• Embudo de separación de 1 L.
• Termómetro de grado laboratorio.
• Matraz de Büchner y embudo.
• Fuente de vacío.
• Papel de filtro.
• Evaporador rotativo.
• Embudo convencional.

Reactivos:

• Valerofenona (CAS 1009-14-9) 1 kg.
• Ácido hidrobromico (HBr) 1 kg 48%.
• Peróxido de hidrógeno (H2O2) 300 g 35%.
• Pirrolidina 1100 ml (CAS 123-75-1).
• Acetato de etilo 4 L.
• Carbonato de sodio (Na2CO3) solución acuosa al 20%.
• Éter dietílico (Et2O) 50 ml.
• EtOH (alcohol etílico) 50 mL.
• Ácido Dibenzoil-D-tartárico 12.7 g, 35.5 mmol.
• Diclorometano (CH2Cl2) 830 mL.
• Hexano 1100 mL.
• Ácido clorhídrico concentrado 35% (HCl).

Etapa 1. Halogenación.

1. Se pesa 1 kg de valerofenona (CAS 1009-14-9) y se vierte en el reactor.
2. Se añade 1000 g de ácido hidrobromico (HBr) al 48%.
3. La mezcla de reacción se agita vigorosamente durante 5 minutos.
4. Se añade peróxido de hidrógeno (H2O2) 300 g al 35% en el embudo de goteo instalado en el cuello del reactor.
5. Se abre el grifo del embudo de goteo y se añade el peróxido de hidrógeno gota a gota con agitación vigorosa.
6. Se observa el color de la mezcla, que puede variar de amarillo a rojo. Se añade peróxido de hidrógeno hasta que la mezcla se decolore.
7. La temperatura se mantiene por debajo de 65 ℃. Se detiene el goteo de H2O2 en caso de que la temperatura aumente.
8. La mezcla de reacción se agita vigorosamente durante 1,5 horas.
9. Se añade agua destilada y la mezcla de reacción se agita durante 5 minutos.
10. Se detiene la agitación y la mezcla de reacción se separa en dos capas. La capa objetivo está en el fondo, el agua está en la capa superior.
11. La capa de agua se elimina con la ayuda de una bomba de vacío a través del cuello del reactor.
12. Se añade una solución alcalina acuosa y se agita durante 5 minutos.
13. Se repiten los pasos 9, 10 y 11.
14. El producto resultante se deja en el reactor.

Etapa 2. Aminación.

1. Se colocan 4 L de acetato de etilo en un reactor con 1.5 kg de 2'-Bromovalerofenona y se agita durante 5 minutos.
2. Se instala un embudo de goteo en el cuello del reactor y se añade pirrolidina 1150 ml (CAS 123-75-1) en este embudo.
3. Se abre el grifo del embudo de goteo y se añade la pirrolidina gota a gota con agitación vigorosa.
4. La temperatura se mantiene por debajo de 65 ℃.
5. La mezcla de reacción se agita vigorosamente durante 1 hora después de completar la adición de pirrolidina.
6. Se encienden la bomba de vacío del reactor y la bomba de enfriamiento del condensador de reflujo.
7. Se destila la mayor parte del acetato de etilo.
8. Se detiene la bomba de vacío y se añade acetona al reactor. Se continúa con la agitación.
9. Se añade ácido clorhídrico en el embudo de goteo en el cuello del reactor.
10. Se añade ácido clorhídrico hasta alcanzar un pH de 5. Una pequeña cantidad de la mezcla de reacción se drena desde el grifo inferior del reactor para controlar el pH con un papel indicador (también puede usar una varilla de vidrio para este fin). La muestra se devuelve al reactor.
11. Después de eso, la mezcla de reacción se vierte en un vaso de precipitados y se coloca en un congelador durante 12 horas.

Etapa 3. Filtración.

1. Se instala un sistema de filtración al vacío (filtro nutsche, tela filtrante, bomba de vacío).
2. Se enciende la bomba de vacío.
3. La mezcla de reacción se vierte desde el vaso de precipitados (del paso 13 de la etapa 2) al embudo de Büchner.
4. La mezcla de reacción se filtra y se presiona hasta obtener un sólido.
5. Se vierte acetona fría en el embudo de Büchner para cubrir todo el sólido.
6. La acetona se filtra y el producto se lava. El paso 5 se repite en caso de que la sustancia sólida no sea blanca.
7. El contenido del embudo de Büchner se vierte en un plato de Pyrex para el procedimiento de secado después de la filtración de acetona y la obtención del sólido blanco.
8. El plato de Pyrex se coloca en un lugar seco a temperatura ambiente.
9. El producto se seca hasta alcanzar una masa constante. El producto se mezcla y se tritura periódicamente para aumentar la velocidad de secado.

Etapa 4. Diastereomérico.

1. Se disuelven 10.0 g de a-PVP HCl, 35.5 mmol en el volumen mínimo de agua destilada.
2. Se añade solución acuosa de Na2CO3 al 20% hasta alcanzar un pH de 8-9.
3. La mezcla se extrae con 50 ml de Et2O.
4. El extracto de éter se separa en un embudo de separación, luego se destila el Et2O.
5. La base libre de a-PVP se disuelve en EtOH (50 ml).
6. La solución de etanol de la base libre de a-PVP se calienta a 70 ℃.
7. Se añade ácido Dibenzoyl-D-tartárico 12.7 g, 35.5 mmol.
8. La solución se refluye con un condensador de reflujo durante 1 minuto y se enfría a temperatura ambiente.
9. Se destila el solvente.
10. El residuo se disuelve en CH2Cl2 (530 mL). Se añade hexano (700 mL) con agitación.
11. Los cristales resultantes (9.1 g) se recolectan por filtración a través de un matraz de Büchner y un embudo después de 3 días.
12. Tres recristalizaciones consecutivas a partir de CH2Cl2/hexano (300/400 mL) dan un único diastereoisómero (6.1 g, 61%).
13. Se repiten los pasos 1, 2, 3 con la sal del paso 11.
14. Se añade acetona fría.
15. Se añade ácido clorhídrico (HCl) hasta alcanzar un pH de 5.
16. Los cristales producidos en el paso 15 se filtran y se secan al aire.

 

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