Instrukcje do ćwiczeń Chemia Organiczna Zaawansowana Laboratorium Specjalizacja CHEMIA ORGANICZNA I rok CHEMII II stopnia Białystok 2015
Instrukcje do ćwiczeń
Chemia Organiczna Zaawansowana
Laboratorium
Specjalizacja CHEMIA ORGANICZNA
I rok CHEMII II stopnia
Białystok 2015
Ćwiczenie 1
Blokowanie grup funkcyjnych
Etap I: 1,2,5,6-Dicykloheksylidenoglukofuranoza
W kolbie o pojemności 100 ml zanurzonej w łaźni lodowej na mieszadle magnetycznym
umieszczono 9,7 g cykloheksanonu i mieszając energicznie oraz chłodząc wkroplono 0,65 ml
stężonego kwasu siarkowego (mieszanina nie powinna ściemnieć!). Następnie dodawano porcjami
4,5 g sproszkowanej bezwodnej D-glukozy i pozostawiono na mieszadle magnetycznym na noc.
Następnie do kolby z zestaloną mieszaniną dodano 40 ml eteru naftowego i ogrzewano pod
chłodnicą zwrotną aż uzyskania dwóch warstw w kolbie. Górną warstwę eterową oddzielono i
ochłodzono w lodówce do wykrystalizowania pochodnej dicykloheksylidenowej. Osad odsączono i
przekrystalizowano z eteru naftowego. T.t 130-132oC. []20D = -2,2o (EtOH).
Etap II
a) 1,2-cykloheksylidenoglukofuranoza
O
O
O
O
OH
O
AcOH-H2O
O
O
HO
HO
OH
O
2,5 g dicykloheksylidenoglukofuranozy rozpuszczono w mieszaninie 8 ml lodowatego kwasu
octowego i 2,5 ml wody, a następnie ogrzewano na łaźni wodnej w temp. 60oC. Po odparowaniu do
sucha na wyparce rotacyjnej (temp. łaźni poniżej 50oC trzymany osad przekrystalizowało z mieszaniny
etanol-eter (4:1). T.t 150oC.
O
OH
OH
OH
OH
HO
+
O
H2SO4
O
O
O
O
OH
O
b) 1,2,5,6-Dicykloheksylideno-6-okso-glukofuranoza.
O
O
O
O
OH
O
O
O
O
O
O
O
PCC, MS 4A
CH2Cl2
Utlenianiu za pomocą PCC wobec sit molekularnych 3A poddano 250 mg 1,2,5,6-
dicykloheksylidenoglukofuranozy zgodnie z przepisem podanym przez J. Herscovici i wsp. w J. Chem.
Soc. Perkin Trans I., 1967 (1982).
W opisie preparatów podać:
1. Wydajność reakcji
2. temperaturę topnienia
3. Omówienie widma 1H i 13C NMR, IR
Ćwiczenie 2
Synteza N,N-dietylo-3-propoksykarbonylopropanoamidu (repelentu owadziego)
Etap I: Wodorobursztynian n-propylu:
Mieszaninę 20 mmoli bezwodnika bursztynowego i 40 mmoli n-propanolu ogrzewa się do
wrzenia w ciągu 30 min. W kolbie o poj. 25 ml zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną. Po oziębieniu
nadmiar n-propanolu usuwa się pod zmniejszonym ciśnieniem. Produkt, który powstaje jest
wystarczająco czysty do użycia w następnym etapie.
Etap II: Chlorek kwasu 3-propoksykarbonylopropanowego:
Do 40 mmoli chlorku tionylu zawierającego 1 kroplę DMF w kolbie o poj. 25 ml zaopatrzonej
w chłodnicę zwrotną dodaje się 20 mmoli otrzymanego poprzednio monoestru. Zawartość kolby
miesza się na mieszadle magnetycznym w temp. pokojowej, odprowadzając wydzielający się
chlorowodór do wyciągu. Następnie mieszaninę ogrzewa się do wrzenia w ciągu 15 min., a nadmiar
SOCl2 usuwa się przez odparowanie na wyparce. Resztki SOCl2 z mieszaniny usuwa się przez
dwukrotne dodanie 5 ml heksanu i odparowanie. Otrzymany chlorek kwasowy używa się dalej bez
oczyszczania.
Etap III: N,N-dietylo-3-propoksykarbonylopropanoamid
W kolbie trójszyjnej o poj. 100 ml zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i wkraplacz, umieszczoną na
mieszadle magnetycznym, umieszcza się 40 mmoli dietyloaminy w 10 ml CH2Cl2. Następnie mieszając
ostrożnie wkrapla się roztwór chlorku kwasowego w 10 ml CH2Cl2 (reakcja egzotermiczna). Po
wkropleniu mieszanie kontynuuje się w ciągu 15 min., a następnie dodaje się 20 ml wody w celu
rozpuszczenia wytrąconego chlorowodorku dietyloaminy. Warstwę wodną oddziela się w
rozdzielaczu, a warstwę organiczną przemywa się dwukrotnie za pomocą 10 ml 3M HCl i 10 ml 5%
O
O
O
n-PrOH COOHn-PrOOC
SOCl2, DMF
COCln-PrOOC
2 Et2NH
-Et2NH HCl.
CONEt2n-PrOOC
NaHCO3 oraz suszy nad bezw, MgSO4. Po odsączeniu środka suszącego, przesącz odparowuje się na
wyparce; surowy produkt otrzymuje się z wydajnością 3.5 g (71%).
W opisie preparatów podać: 1. Wydajność reakcji 2. temperaturę topnienia 3. Omówienie widma 1H i 13C NMR, IR
Ćwiczenie 3
Synteza (S)-(+)--butyrolaktonu z kwasu L-glutaminowego
Etap I
W kolbie trójszyjnej o poj. 100 ml, zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne, umieszcza się 4 g
kwasu glutaminowego, 12 ml wody destylowanej i 6,3 ml stęż. kwasu solnego. Po ochłodzeniu
zawartości kolby do temp. –5oC, intensywnie mieszając, wkrapla się z wkraplacza roztwór 3,2 g
azotynu sodu w 7 ml wody z taką szybkością, aby temperatura nie przekroczyła 0oC (ok. 3 godz.), po
czym otrzymany klarowny roztwór pozostawia się na noc w temp. Pokojowej. Następnie roztwór
odparowuje się na wyparce próżniowej (temp. łaźni poniżej 50oC), a pozostałość wytrząsa się z 20 ml
octanu etylu, sączy i osad przemywa 3 ml octanu etylu. Przesącz suszy się nad bezw. MgSO4 i
odparowuje na wyparce do sucha. Otrzymuje się 3,2 g (80%) (S)--karboksy--butyrolaktonu w
postaci żółtego oleju []D20 = +10.6o (c=2.0, 95% etanol).
Etap II
Synteza (S)-(+)--Etoksykarbonylo--butyrolaktonu
OHOOC O EtOH, H+ OC2H5OOC O
Wariant a:
W kolbie kulistej o poj. 100 ml, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną zabezpieczoną przed dostępem
wilgoci, umieszcza się 3,2 g (S)--karboksy--butyrolaktonu, 6,5 ml bezwodnego etanolu, 15 ml
bezwodnego benzenu i 0,1 g bezwodnego kwasu p-toluenosulfonowego. Zawartość kolby ogrzewa
się do wrzenia przez 5 godzin, a następnie zastępuje się chłodnicę zwrotną chłodnicą destylacyjną i
zbiera destylat do temperatury 79°C. Do pozostałości dodaje się 50 ml benzenu, przemywa kolejno:
wodą, 10% roztworem węglanu sodu i ponownie wodą. Roztwór organiczny suszy się siarczanem
HOOC COOH
NH2
NaNO2, HCl OHOOC O
magnezu, sączy i rozpuszczalnik oddestylowuje na wyparce obrotowej. Pozostałość destyluje się pod
obniżonym ciśnieniem zbierając frakcję wrzącą w temperaturze 135-140°C/10 mm Hg. Otrzymuje się
6,2 g (76%) (S)-(+)--etoksykarbonylo-- D32 = +11.5° (c = 2.93, etanol).
Wariant b:
Lakton, uzyskany w poprzednim etapie poddano estryfikacji bezwodnym etanolem za
pomocą DCC wobec DMAP zgodnie z przepisem podanym przez A. Ammazzalorso i wsp. w
Tetrahedron Letters 43, 4325-4328 (2002).
Wariant c:
Lakton, uzyskany w poprzednim etapie poddano estryfikacji bezwodnym etanolem za
pomocą DCC w acetonitrylu zgodnie z przepisem podanym przez R. Shelkov i wsp. w Org. Biomol.
Chem., 2004, 2, 397-401.
W opisie preparatów podać: 1. Wydajność reakcji 2. Temperaturę topnienia 3. Omówienie widma 1H i 13C NMR, IR
Ćwiczenie 4
Etap I
Kondensacja Dielsa-Aldera bezwodnika maleinowego i furanu.
O O
O
O
+ O
O
O
O
Kondensacja furanu z bezwodnikiem maleinowym. (w oparciu o przepis: „Preparatyka organiczna”
pod red. J. T. Wróbla, str.247)
3.92 g bezwodnika maleinowego
2.72 g (3.0 ml) furanu 8 ml benzenu (suszonego)
W kolbie o poj. 50 ml rozpuszczono w benzenie bezwodnik maleinowy i furan, a otrzymany
roztwór pozostawiono do następnego dnia. Wykrystalizowany osad odsączono i przemyto benzenem.
Otrzymano 3.7 g białego związku o t.t. 117-120oC.
Etap II
O
O
ONaBH4O O
O
O
EtOH, DCCO
O
OEt
O
OEt
3 1 2
a) Redukcja bezwodnika 1 do laktonu 2 za pomocą NaBH4.
Redukcję bezwodnika 1 za pomocą NaBH4 przeprowadzono zgodnie z przepisem podanym przez S.
Takano i wsp. Synthesis, 43 (1974).
b) Estryfikacja bezwodnika 1 za pomocą DCC.
Estryfikacje bezwodnika przeprowadzono 1 za pomocą DCC, (stosując zamiast 4-
pirolidynopirydyny DMAP) zgodnie z przepisem podanym przez A. Hassner i wsp. Tetrahedron
Letters 46, 4475-4478 (1978).
W opracowaniu należy podać: a/ wydajności reakcji b/ temperatury topnienia- wrzenia c/ opis widm IR oraz 1H i 13C NMR
Ćwiczenie 5
Blokowanie grup hydroksylowych
O
OH
OH
OHOH
HO
O
OH
OH
O
OH
O
CH3
paraaldehyd
H2SO4
O
OAc
OAc
O
OAc
O
CH3
Ac2O/Py
Etap I
4,6-etylideno-D-glukoza
(przepis wg J. Am. Chem. Soc., 82, 2301 (1960)
W kolbie o poj. 100 ml umieszczono 5 g glukozy oraz 3,4 ml paraldehydu i 0.03 ml (dwie krople) stęż.
kwasu siarkowego. Mieszninę wytrzasano przez ok. 30 minut do momentu, aż stała się półpłynna, a
następnie pozostawiono w temp. pokojowej na 3 dni. Następnie roztarto z 7,5 ml abs. etanolu i
doprowadzono do pH kwaśnego za pomocą 1N etanolowego roztworu KOH. Wytrącony osad
rozpuszczono (lekko ogrzewając) utrzymując wartość pH w granicach 6.5 (dodać więcej KOH!,
kontrolować pH) i dodano 0.5 g węgla aktywnego. Po przesączeniu (na lejku ze spiekiem z warstwą
celitu) i przemyciu (gorącym etanolem) przesącz pozostawiono na noc w temp. pokojowej otrzymując
5-6 g krystalicznego osadu (tt. 179-181oC). Wydzielony krystaliczny produkt przekrystalizowano z abs.
etanolu (4-7 g alkoholu na 1 g osadu) uzyskując czysty produkt ([]20D –2.37o (c 19.7, woda)) z
wydajnością 70-80%.
Etap II
Acetylowanie 4,6-etylideno-D-glukozy
Uzyskaną etylidenoglukozę rozpuszczono w 10 ml suchej pirydyny a następnie dodano 4-5
eqv. bezwodnika octowego. Uzyskaną mieszaninę mieszano w temp. pokojowej przez 24h a
następnie odparowano (3 razu) do sucha z 10 ml bezw. toluenu. Suchą pozostałość rozpuszczono w
20 ml octanu etylu i przemyto kolejno nas. NaHCO3, wodą. Warstwę organiczną osuszono bezw.
MgSO4 i odparowano do sucha. Czystość uzyskanego związku zbadano za pomocą chromatografii TLC.
W opracowaniu należy podać: a/ wydajności reakcji b/ temperatury topnienia- wrzenia c/ opis widm IR oraz 1H i 13C NMR
Ćwiczenie 6
D,L--Fenyloseryna
10 g glicyny rozpuszcza się w roztworze 8 g wodorotlenku sodowego w 30 ml wody i chłodzi
do 15oC. Następnie mocno mieszając dodaje się w jednej porcji 28,3 g benzaldehydu. Utworzona
początkowo emulsja po kilku minutach przekształca się w gęstą pastę i wówczas należy mieszać
ręcznie. Po ok. 25 min. pasta zestala się. Po godzinie od momentu dodania benzaldehydu, do
rozdrobnionego produktu mieszając i utrzymując temp. poniżej 15oC, wkrapla się 18 ml kwasu
solnego. Mechaniczne mieszanie kontynuuje się przez 1 godz. i pozostawia kolbę w lodówce (temp.
5oC) na kolejne 2 godz., po czym sączy się. Osad ekstrahuje się 3 razy wrzącym etanolem (po 80 ml)
za każdym razem dobrze odsączając. Po wysuszeniu otrzymuje się 11,1 g (46% wyd.) surowego
aminokwasu, będącego mieszaniną izomerów treo i erytro.
Surową fenyloserynę krystalizuje się z 10-krotnej ilości gorącej wody. Po oziębieniu do 5oC
(przez kilka godz.), odsącza się ok. 3,6 g prawie czystej treo-D,L-fenyloseryny w postaci monohydratu.
W opisie preparatu należy podać: 1. Wydajność reakcji 2. Temperaturę topnienia 3. Omówienie widma 1H NMR
+
COOH
NH2
OH
COOH
o-OH
CH2COOH
NH2
+
CHO
NH2HO
Ćwiczenie 7
Kataliza przeniesienia międzyfazowego
Ester etylowy kwasu fenyloglicydowego (kondensacja Darzensa)
CHO
+ ClCH2COOC2H5
K2CO3,
130oC
CH CH
O
COOC2H5
Z + E
18-C-6
Kondensację benzaldehydu z chlorooctanem etylu przeprowadzono zgodnie z przepisem
podanym w J. Org. Chem., Vol. 43, No. 24, 4682 (1978).
W opisie preparatu należy podać: 1. Wydajność reakcji 2. temperaturę topnienia - wrzenia 3. Omówienie widm IR, 1H i 13C NMR.
Ćwiczenie 8
Utlenienie cholesterolu. 5,6-Epoksycholesterol
HO
mCPBA, CHCl3
18h, t.pok.HO
O
Reakcje dla 1 mmola cholesterolu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym przez E. Ma i
współpracowników w Steroids, 2005, 70, 245-250.
W opisie preparatu podać: 1. wydajność reakcji 2. temperaturę topnienie 3. omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
Ćwiczenie 9
Cynamononitryl
W kolbie o pojemności 100 ml, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną i wkralacz umieszczono 3,3
g roztartego w moździerzu wodorotlenku potasowego w 40 ml suchego acetonitrylu. Mieszaninę
ogrzano do wrzenia i dodano z rozdzielacza w jednej porcji 5,3 g benzaldehydu w 10 ml acetonitrylu.
Ogrzewanie kontynuowano przez 10 min., a następnie gorący roztwór wylano na 100 g potłuczonego
lodu. Mieszaninę ekstrahowano chlorkiem metylenu (3 x 50 ml). Połączone ekstrakty osuszono nad
bezw. MgSO4 i odparowano do sucha, a pozostałość poddano destylacji pod zmniejszonym
ciśnieniem.
W opisie preparatu podać: 1. Wydajność reakcji 2. Omówienie widm IR, 1H i 13C NMR 3. Stosunek ilościowy izomerów Z i E
CHO
+ CH3CNKOH,CH3CN
CH=CHCN
(Z + E)
Ćwiczenie 10
Borneol – kamfora – izoborneol
Etap I
Utlenianie borneolu do kamfory
Wariant a: utlenianie za pomocą dichromianu sodowego
Do roztworu 2 g dichromianu sodowego w 8 ml wody dodano ostrożnie 1,6 ml stęż. kwasu
siarkowego, a następnie ochłodzono w łaźni lodowej. W kolbie o poj. 50 ml rozpuszczono 1 g
borneolu w 4 ml eteru i umieszczono w łaźni lodowej na mieszadle magnetycznym. Następnie
wkraplano za pomocą pipety Pasteura 6 ml roztworu utleniacza w ciągu 10 min., mieszano przez 5
min. i dodano resztę roztworu utleniacza. Mieszaninę przeniesiono do rozdzielacza (kolbę przemyto
kolejno 10 ml eteru i 10 ml wody i dodano do mieszaniny) i ekstrahowano eterem etylowym (3 x 20
ml). Połączone ekstrakty przemyto za pomocą 5% NaHCO3 oraz wodą i osuszono nad bezw. MgSO4.
Rozpuszczalnik odparowano do sucha, a pozostałość sublimowano pod zmniejszonym ciśnieniem na
"zimnym palcu".
Wariant b: utlenianie za pomocą PDC:
1 g Borneolu utleniono do kamfory za pomocą PDC zgodnie z przepisem podanym w Synth.
Commun., 23, 2701 (1993).
Etap II
Redukcja kamfory za pomocą borowodorku sodowego.
W kolbie o poj. 50 ml rozpuszczono 0,5 g kamfory i umieszczono na mieszadle
magnetycznym. Następnie mieszając dodawano niewielkimi porcjami 0,3 g borowodorku sodowego,
a po zakończeniu dodawania ogrzewano zawartość kolby na łaźni wodnej przez 1 minutę. Po wylaniu
mieszaniny na 20 g tłuczonego lodu (kolbę przemyć niewielką ilością metanolu), a po stopieniu lodu
otrzymany osad odsączono i poddano sublimacji na "zimnym palcu" (p. wyżej).
W opisie ćwiczenia należy podać: 1. Temperatury topnienia produktów 2. Wydajności obu etapów 3. Stosunek ilościowy produktów redukcji kamfory 4. Omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
CH3
OH
H
CH3 CH3
H
OH
H C H C H C3 3 3
CH CH CH3 3 3O
Na2Cr2O7 NaBH4
Ćwiczenie 11
Kwas 5,6-O-izopropylideno-L-askorbinowy
Do zawiesiny 3.0 g kwasu L-askorbinowego w 13.5 ml acetonu dodano 0.4 ml chlorku
acetylu i mieszano energicznie w temp. pokojowej na mieszadle magnetycznym w ciągu 2
godzin. Wytrącony osad odsączono na lejku Buchnera i przemyto zimną mieszaniną acetonu i
heksanu (4:7). Po wysuszeniu osadu otrzymano ok. 3.4 g białego związku o t.t. 217-223o C.
Wykonano chromatografię cienkowarstwową (tlc) w układzie eter-kwas octowy 24:1.
W opisie ćwiczenia należy podać: 1. Temperatury topnienia produktu 2. Wydajność 3. Omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
O
OH
OH
HO OH
OO
O
O
O
CH3
CH3
OHHO
CH3COCH3
CH3COCl
Ćwiczenie 12
Rozdział D,L--fenyloetyloaminy na enancjomery
W opisie ćwiczenia należy podać: 2. Wydajność 3. skręcalność właściwą
CH3
NH2kwas winowy
CH3
NH2
CH3
H2N+
Ćwiczenie 13
Kataliza przeniesienia międzyfazowego
7,7-Dichlorobicyklo[4,1,0]heptan (dichloronorkaran)
8.2 g (10 ml) cykloheksenu 24 g (16 ml) chloroformu
0.3 g chlorku trietylobenzyloamoniowego (TEBA) W kolbie trójszyjnej o poj. 100 ml zaopatrzonej w termometr i wkraplacz umieszczono 10 ml
cykloheksenu, 16 ml chloroformu i 0.3 g TEBA. Następnie silnie mieszając na mieszadle
magnetycznym i chłodząc kolbę zimną wodą wkraplano 20 ml 50%-go roztworu NaOH z taką
szybkością aby temperatura utrzymywała się w zakresie 30-40oC. Po zakończeniu wkraplania i ustaniu
efektu egzotermicznego, reakcję prowadzi się energicznie mieszając w temp. 40-50oC w ciągu 2 godz..
Następnie dodaje się 20 ml wody, przenosi mieszaninę do rozdzielacza i oddziela warstwę
organiczną, a warstwę wodną ekstrahuje się za pomocą chlorku metylenu (3x10 ml). Ekstrakty łączy
się z produktem i przemywa wodą (10 ml), 5%-ym HCl (10 ml), ponownie wodą (10 ml) i suszy nad
bezw. MgSO4. Po odparowaniu rozpuszczalnika na wyparce pozostałość poddaje się destylacji pod
zmniejszonym ciśnieniem (t.wrz. 79oC/15 mm Hg). Wydajność 10 g (60%).
W opisie ćwiczenia należy podać: a/ wydajność reakcji b/ temperaturę wrzenia c/ współczynnik załamania światła d/ omówienie widm IR, 1H i 13C NMR
+
CHCl3NaOHTEBA
Cl
Cl
Ćwiczenie 14
Asymetryczna kondensacja aldolowa
Przepis: J.Am.Chem.Soc., 122, 2395 (2000)
Odczynniki: aceton benzaldehyd L-prolina DMSO
46 mg proliny (0.4 mmola) mieszano w 10 ml mieszaniny DMSO-aceton (4:1) w ciągu 15 min..
Następnie dodano 109 mg (1 mmol) benzaldehydu i mieszano w ciągu 24 godz.. Do mieszaniny
dodano 10 ml nasyconego roztworu NH4Cl i ekstrahowano za pomocą octanu etylu. Po osuszeniu nad
bezw. MgSO4 i odparowaniu do sucha, surowy produkt oczyszczono za pomocą chromatografii
kolumnowej (heksan-octan etylu 3:1) lub PTLC.
W opisie preparatu należy podać: 1. Wydajność reakcji 2. temperaturę topnienia 3. Omówienie widm 1H i 13C NMR
4. nadmiar enancjomeryczny (e.e.) dla powstałego związku (wyznaczony w oparciu o widma NMR zarejestrowane dla próbki z dodatkiem TFAE).
O OH
DMSO
prolina
O
H+O
Ćwiczenie 15
Biokataliza
WARIANT A:
Synteza cis 4-t-butylocykloheksanolu
t-Bu
OH
t-Bu
OPDC
t-Bu
OH
t-Bu
NaBH4
drożdżepiekarskie
OH
1. Utlenienie 4-t-butylocykloheksanolu za pomocą PDC
Procedurę utlenienia znaleźć w bazie Reaxys. Reakcję wykonać na skalę 0.5g 4-t-
butylocykloheksanolu.
2. Redukcja 4-t-butylocykloheksanonu za pomocą NaBH4
Reakcję przeprowadzić dla 0.05g ketonu według przepisu podanego w Chem. Educator 2000, 5, 64-
66.
3. Redukcja 4-t-butylocykloheksanonu za pomocą drożdży piekarskich
Reakcję przeprowadzić dla 0.4 g ketonu według przepisu podanego w Chem. Educator 2000, 5, 64-66.
W opisie preparatu podać: 1. wydajność reakcji 2. nadmiar diastereoizomeryczny 3. omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
Ćwiczenie 15
Biokataliza
WARIANT B:
Redukcja acetylooctanu etylu z użyciem drożdży piekarskich (w rozpuszczalniku organicznym)
O
OEt
O OH
OEt
Odrożdże
eter naftowy,
35oC, 24h
Reakcję dla 20 mmola acetylooctanu etylu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym przez
M. Demutha i współpracowników w Tetrahedron, 1997, 53, 935-938 lub przez A. J. Smallridge i
współpracowników w Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 1049-1054.
Redukcja acetylooctanu etylu z użyciem drożdży piekarskich (w wodzie)
O
OEt
O OH
OEt
Odrożdże
woda, glukoza
35oC, 24h
Reakcję dla 30 mmola acetylooctanu etylu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym przez
M. Demutha i współpracowników w Tetrahedron, 1997, 53, 935-938.
W opisie preparatu podać: 1. wydajność reakcji 2. omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
Ćwiczenie 16
Blokowanie grup funkcyjnych: 1,2,3,4,5,6-triizopropylideno-D-mannitol i
3,4-izopropylideno-D-mannitol
Przepis: J.C.S. Perkin I, 1379 (1979)
Odczynniki: D-mannitol, aceton, etanol, kw.octowy
Etap I
1,2,3,4,5,6-Tri-O-izopropylideno-D-mannitol: 5 g mannitolu w bezw. acetonie (25 ml) zawierającym
0.2 ml stęż. kwasu siarkowego mieszano w ciągu 2 godzin. Roztwór wylano do 100 ml wody, a
wytrącony osad odsączono i wysuszono. Osad przekrystalizowano z etanolu (wyd. 75%) tt. 70oC
Etap II
3,4-O-Izopropylideno-D-mannitol: 5 g triizopropylidenomannitolu w 100 ml 70%-go kwasu octowego
mieszano w temp. 40oC w ciągu 2 godzin. Nadmiar kwasu octowego oddestylowano do sucha pod
zmniejszonym ciśnieniem (15-20 mm Hg).
W opisie preparatu podać: 1. wydajność reakcji 2. omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
CH2OH
HO
HO
OH
OH
CH2OH
CH2
O
O
O
O
CH2
O
O
H3C
H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
aceton, H 2SO4 CH3COOH
CH2OH
HO
O
O
OH
CH2OH
CH3
CH3
Ćwiczenie 17
Ozonoliza fenantrenu
100 mg fenantrenu 10 ml kw.octowego lodowatego
0.2 ml siarczku dimetylu
W kolbie o poj. 50 ml umieszczono zawiesinę 100 mg fenantrenu w 10 ml kwasu octowego.
Po zmontowaniu zestawu do ozonolizy przepuszczano przez zawiesinę ozon w ciągu 1 godz. (w
trakcie ozonolizy fenantren ulega rozpuszczeniu). Po upływie 1 godz. przerwano strumień ozonu i
przepuszczano przez roztwór w ciągu 5 min. strumień powietrza (w celu usunięcia nadmiaru ozonu).
Następnie dodano 0.2 ml siarczku dimetylu i odstawiono na 5 min.. Następnie do roztworu dodano
20 ml wody i ekstrahowano 3-krotnie eterem naftowym (3 x 10 ml). Połączone ekstrakty przemyto
5%-ym roztworem NaHCO3 (10 ml) i wodą (10 ml), a następnie osuszono nad bezw. MgSO4. Po
odsączeniu środka suszącego przesącz odparowano do sucha na wyparce. Wykonano chromatografię
cienkowarstwową (TLC) otrzymanego produktu w rozwijając chromatogram w heksanie.
W opisie ćwiczenia należy podać: a/ wydajność reakcji b/ rysunek chromatogramu tlc c/ omówienie widm IR, 1H i 13C NMR.
1. O3, CH3COOH
2.CH3SCH3
CHO
CHO
Ćwiczenie 18
Ozonoliza octanu cholesterolu.
HOAcO AcO O
CHO
Py/Ac20 O3
Etap I: Acetylacja
200 mg Cholesterolu osusza się przez oddestylowanie z 10 ml bezwodnego toluenu lub
suszenie na pompie olejowej (ok. 1h). 150 mg suchego związku rozpuszcza się w ok. 2-3 ml suchej
pirydyny i dodaje 1,5 eqv. bezwodnika octowego. Po 24 h pirydynę oddestylowuje się na wyparce a
ślady pirydyny usuwa się przez oddestylowanie z suchym toluenem (1-2 razy z 5 ml). Czystość
uzyskanego związku bada się metodą TLC (dobrać układ w którym Rf wyniesie ok. 0,3). W przypadku
uzyskania złożonej mieszaniny poreakcyjnej produkt oczyszcza się metodą chromatografii DFC.
Etap II: Ozonoliza:
Reakcje dla 0.2 mmola octanu cholesterylu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym
przez Yates P. i Stiver S. w Can. J. Chem. 1988, 66, 1209-1218.
W opisie preparatu podać: 1. wydajność reakcji 2. temperaturę topnienia 3. omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR
Ćwiczenie 19
Izolacja i przekształcanie produktów naturalnych
Wyodrębnianie limonenu, eugenolu lub anetolu za pomocą destylacji z parą wodną.
C
CH3
H
CH2H3C
CH=CHCH3
CH3O
CH2CH=CH2
HO
OCH3
limonen eugenolanetol
10g skórki z pomarańczy, goździków lub owoców anyżu rozetrzeć w moździerzu i przenieść do
kolby destylacyjnej o poj. 500 ml, dodać 250 ml wody i zmontować zestaw do destylacji z parą
wodną. Prowadzić destylację (w czasie destylacji należy dodawać z wkraplacza wodę z szybkością
zbierania się destylatu) do momentu, kiedy destylat stanie się klarowny (ok. 150 - 200 ml destylatu).
Po zakończeniu destylacji i zdemontowaniu zestawu, należy chłodnicę przemyć za pomocą 20 ml
chlorku metylenu, natomiast destylat ekstrahować dwukrotnie porcjami po 20 ml chlorku metylenu.
Połączone ekstrakty oraz roztwór z przemycia chłodnicy osuszyć nad bezw. MgS04 w ciągu 15 minut.
Po odsączeniu środka suszącego do zważonej kolby okrągłodennej o poj. 100 ml. przesącz odparować
do sucha na wyparce próżniowej. Czystość produktu badano za pomocą chromatografii TLC: np:
eugenolu w układzie heksan: octan etylu 7:1; anetol w układzie heksan:octan etylu 6:4; limonen ?.
Redukcja limonenu, eugenolu lub anetolu za pomocą borowodorku sodu w obecności soli Co(II)
Wydzielony limonen lub eugenol poddano redukcji za pomocą NaBH4 wobec CoCl2x6H2O
zgodnie z przepisem podanym przez S. K. Chung w J. Org. Chem. Vol. 44, No. 6, 1014-1016 (1979).
W opisie preparatów podać: 1. Wydajność reakcji 2. Temperaturę topnienia – wrzenia? 3. Omówienie widma IR, 1H i 13C NMR.
Ćwiczenie 20
Cholestenon (utlenianie metodą Openauera)
W kolbie kulistej dwuszyjnej o poj. 150 ml, zaopatrzonej w chłodnicę destylacyjną
umieszczono 60 ml toluenu i kamyczki wrzenne. Po oddestylowaniu ok. 10 ml toluenu (w celu jego
osuszenia), do kolby dodano 2,5 g cholesterolu i 12,5 ml świeżo destylowanego cykloheksanonu. Po
oddesty-lowaniu ok. 2,5 ml toluenu chłodnicę destylacyjną zastąpiono zwrotną i ogrzewano do
wrzenia przez 20 min., a następnie dodawano porcjami 0,75 g izopropanolanu glinu w ciągu 30 min..
W międzyczasie przygotowano roztwór 5 g winianu sodowo-potasowego w 10 ml wody. Po
zakończeniu dodawania izopropanolanu, zamieniono ponownie chłodnicę zwrotną na destylacyjną,
oddestylowano ok. 20-25 ml toluenu i całość ochłodzono do temperatury pokojowej. Następnie
dodano wcześniej przyrządzony roztwór winianu i prowadzono destylację z parą wodną, dodając co
pewien czas wodę, do zebrania ok. 200 ml destylatu. Pozostałość po ochłodzeniu ekstrahowano
trzykrotnie chloroformem porcjami po 10 ml. Połączone ekstrakty przemyto wodą (2 x 10 ml) i
przesączono, do kolby kulistej o poj. 100 ml, przez warstwę bezw. MgSO4 umieszczoną na lejku i
odparowano do sucha. Pozostały żółty olej rozpuszczono na gorąco w 3-4 ml metanolu i wstawiono
do krystalizacji. Osad odsączono na lejku Buchnera, przemyto 1-2 ml zimnego metanolu i
pozostawiono do wysuszenia. Otrzymuje się ok. 2 g produktu o tt. 76-79oC (80-90% wyd.). Powtórna
krystalizacja z metanolu pozwala na otrzymanie związku o tt. 79-81oC.
W opracowaniu należy podać: a/ wydajności reakcji b/ temperatury topnienia- wrzenia c/ opis widm IR oraz 1H i 13C NMR
HO
+
OAl(O-i-Pr)3
O
+
OH
Ćwiczenie 21
Reakcja Friedela-Craftsa - synteza kwasu 4-okso-4-(p-tolilo)butanowego
Redukcja kwasu 4-okso-4-(p-tolilo)butanowego do laktonu za pomocą borowodorku
sodowego.
Przepis: Synthesis and Transformations of Functional Groups, str.51 i 137
Odczynniki: toluen, bezwodnik octowy, AlCl3 bezw., benzen, NaBH4, eter, etanol Etap I: Synteza kwasu 4-okso-4-(p-tolilo)butanowego
W kolbie o poj. 500 ml mieszano (wytrząsano) 40 g (0.4 mola) bezwodnika bursztynowego,
60 g (0.45 mola) bezw. chlorku glinu i 200 g bezw. toluenu w ciągu 15 godz. w temp.
pokojowej (wydziela się chlorowodór). Ciemnozieloną mieszaninę wylano do 400 ml
lodowatej wody, a wytrącone sole rozpuszczono przez ostrożne zakwaszenie stęż. kwasem
solnym (ok. 100 ml). Roztwór ekstrahowano za pom. 300 ml i 100 ml chlorku metylenu.
Połączone ekstrakty organiczne osuszono nad Na2SO4, a następnie odparowano na wyparce
do ok. 1/5 objętości. Po dodaniu ok. 100 ml benzenu pozostawiono na 14 godz. i odsączono
wytrącony osad. Drugi rzut otrzymano po odparowaniu roztworu macierzystego do obj. 50 ml
i dodaniu 50 ml benzenu. Całkowita wydajność wynosi 56 g (72%) tt. 126-127oC.
Etap II: Otrzymywanie lakton kwasu 4-hydroksy-4-(p-tolilo)butanowego
19.2 g kwasu 4-hydroksy-4-(p-tolilo)butanowego rozpuszczono w rozc. metanolowym
roztworze NaOH (190 ml metanolu, 10 ml wody i 6 g NaOH) i ochłodzono do temp. 0-5oC w
łaźni lodowej. Następnie dodawano porcjami 18.9 g NaBH4. Mieszaninę pozostawiono w
temp. pokojowej na 2 dni. Dodano 400 ml wody, ochłodzono w łaźni lodowej i zkwaszono
200 ml 6N HCl (pienienie!)). Roztwór ekstrahowano 3 x 100 ml eteru i połączone ekstrakty
osuszono nad Na2SO4. Poztwór odparowano do sucha, a pozostałość przekrystalizowano z
rozc. etanolu (1:1). Otrzymano 12.3 g (70%) laktonu tt. 73-74oC.
W opracowaniu należy podać: a/ wydajności reakcji b/ temperatury topnienia c/ opis widm IR oraz 1H i 13C NMR
CH3
O
O
O
+ AlCl3
H3C
COOH
O
NaBH4
H3C
OO
Ćwiczenie 22
Wyodrębnianie z surowców naturalnych związków organicznych i ich zastosowanie w syntezie
Izolacja laktozy z mleka w proszku
Odczynniki:
mleko w proszku 30 g kwas octowy 10% 18 ml węglan wapnia 2.4 g etanol 150 ml
W zlewce o poj. 250-300 ml zawiesza się 30 g odtłuszczonego mleka w proszku w 90
ml cieplej wody, tak żeby otrzymać mieszaninę o temperaturze 40-50°C, po czym do
zawiesiny wlewa się, mieszając, 15-18 ml 10% roztworu kwasu octowego. Podczas mieszania
zawiesiny następuje koagulacja kazeiny. Kazeinę odsącza się na lejku sitowym, a przesącz
umieszcza się w zlewce i po ogrzaniu do wrzenia miesza się z 2.4 g węglanu wapnia przez 10
minut (roztwór pieni się). Do gorącego roztworu dodaje się odrobinę węgla aktywnego i
sączy przez lejek sitowy. Przesącz zatęża się przez odparowanie do około 35 ml, dodaje 150
ml etanolu i nieco węgla aktywnego. Roztwór ponownie sączy się na lejku sitowym i
pozostawia do krystalizacji. Po 24 godzinach odsącza się laktozę i przemywa niewielką
ilością etanolu. Wydajność 3-5 g laktozy.
Chromatografia cienkowarstwowa (TLC) na żelu krzemionkowym wywołując termicznie.
1) Rf = 0.2, izopropanol - eter diizopropylowy - 65% kwas mrówkowy 4:4:3;
2) Rf = 0.56, benzen - lodowaty kwas octowy - metanol 1:1:3.
CH2OH
CH2OH
O
OH
OH
HO O O
HO
OH
OHmleko
1. 10% CH3COOH
2. CaCO3
Synteza 1,2,3,4,6-penta-O-acetylogalaktoza z laktozy.
Odczynniki: laktoza (cukier mleczny) 20 g (0.06 mola) kwas siarkowy 0,6 ml stężony wodorotlenek baru x 8H20 3g kwas octowy lodowaty 25 ml
Etap I: hydroliza
W kolbie kulistej o poj. 250 ml, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, ogrzewa się do wrzenia
przez 2 godziny roztwór 20 g laktozy w 50 ml wody, zawierający 0.6 ml kwasu siarkowego. Do
gorącego roztworu dodaje się trochę węgla aktywnego i tyle nasyconego wodnego roztworu
wodorotlenku baru, żeby uzyskać odczyn obojętny. Roztwór po ochłodzeniu i przesączeniu zakwasza
się 0.6 ml lodowatym kwasem octowym i odparowuje do objętości 15 ml z łaźni o temperaturze 40-
50°C. Ciepły syrop rozpuszcza się w 20 ml lodowatego kwasu octowego i pozostawia do krystalizacji
na 24 godziny. Otrzymany produkt odsącza się, przemywa kwasem octowym, następnie metanolem
i eterem. Otrzymuje się 4-5 g D-galaktozy o t.t. 165°C (37-47%). TLC w układzie propanol - octan
etylu - woda 1:4:2, Rf = 0.54.
Etap II Acetylowanie:
Wydzieloną D-galaktozę osusza się przez trójkrotne oddestylowanie z 10 ml bezwodnego
toluenu. Suchą pozostałoś rozpuszcza się w ok. 10 ml suchej pirydyny i dodaje 7 eqv. bezwodnika
octowego. Po 24 h pirydynę oddestylowuje się na wyparce a ślady pirydyny usuwa się przez
oddestylowanie z suchym toluenem. Uzyskany peracetylocukier oczyszcza się metodą chromatografii
DFC lub PTLC (TLC w układzie chloroform-octan etylu, 3:2, v/v).
CH2OH
CH2OH
O
OH
OH
HO O O
HO
OH
OHCH2OH
O
OH
OH
HO OH
CH2OHO
OH
HOHO OH
+
CH2OAcO
OAc
OAc
AcO OAc
H+