4024 Sintesis enantioselektif pada etil (1R,2S)-cishidroksisiklopentana

Transkripsi

1 4024 Sintesis enantioselektif pada etil (1R,2S)-cishidroksisiklopentana karboksilat H yeast C 8 H 12 3 C 8 H 14 3 (156.2) (158.2) Klasifikasi Tipe reaksi and penggolongan bahan Reduksi, reduksi stereoselektif Ester karboksilat, keton, alkohol, enzim, bahan alam Teknik Laboratorium Pengadukan dengan pengaduk magnet, penambahan bertetes menggunakan corong tetes, bekerja dengan termostat, penyaringan, evaporasi dengan rotavapor, ekstraksi, perforasi, fraksinasi, penggunaan kolom distilasi, distilasi pengurangan tekanan, pemanasan dengan penangas minyak, pengadukan dengan pengaduk baling-baling. Dengan skala 10 mmol: Pengadukan dengan pengaduk magnet baling-baling Instruksi (skala batch 10 mmol) Peralatan Labu alas bulat 2L, corong tetes, termostat, rotavapor, pengaduk magnet dengan pemanas, batang pengaduk magnet, peralatan distilasi, kolom packing 10 cm, corong Buchner (Ø 15 cm), labu penghisap, peralatan untuk ekstraksi cairan secara kontinu, penangas minyak. Bahan fresh yeast (ragi roti) etil siklopentanon-2-karboksilat (kemurnian > 95%) (td 109 C, 20 hpa; produk dari NP 4023) air (mendidih) dietil eter (td 35 C) Celite 545 (membantu penyaringan) natrium sulfat untuk pengering 78,0 g 1,56 g (10,0 mmol) 750 ml 500 ml Reaksi 78,0 g fresh yeast disuspensikan dengan pengadukan lambat dan sedikit demi sedikit ke dalam labu alas bulat dalam 750 ml air dingin yang telah didihkan dan temperatur dinaikkan 1

2 sampai 30 C. Setelah sempurna, 1,56 g (10,0 mmol) etil siklopentanon-2-karboksilat ditambahkan bertetes-tetes dengan corong pisah selama 30 menit. Labu ditutup dengan aluminium foil atau segumpal kapas dan campuran reaksi diaduk perlahan pada 30 C selama dua hari. Penyelesaian Ke dalam campuran reaksi ditambahkan 1 g Celite dan campuran diaduk selama satu jam. Corong Buchner (Ø 15 cm) dipenuhi dengan 2 cm lapisan Celite yang telah dibasahi dan larutan disaring melalui media penyaringan yang lembab ke dalam labu penghisap. Filtrat diekstrak dengan peralatan untuk ekstraksi cairan kontinu dengan 500 ml dietil eter. Ekstrakdikeringkan dengan natrium sulfat, zat pengering disaring dan pelarut dievaporasi dengan rotavapor. Residu didistilasi pengurangan tekanan (kira kira 20 hpa) menggunakan kolom packing 10 cm. 1. fraksi C: awal (fore-run) 2. fraksi C: produk Fraksi berikutnya tidak diperoleh. Fraksi produk kemudian didistilasi kembali pada sistem pengurangan tekanan dengan kolom yang sama. Diperoleh satu fraksi pada 110 C (15 hpa). Yield: 0,55 g (3,5 mmol, 35%); n D 20 = 1,4578, rotasi optis: (c = 1, CHCl 3 ) Komentar Jika fermentasi dengan suspensi yeast tidak digunakan, batch sangat mungkin berjamur. Larutan hasil penyaringan tidak dapat disimpan untuk waktu yang lama sehingga harus segera diekstraksi. leh karena itu air yang digunakan harus dididihkan terlebih dahulu. Selama reaksi, semua wadah reaksi harus ditutup dengan sempurna. Selama ekstraksi, volume fasa air akan naik 5-7%!. Untuk mengamankan ekstraksi kontinu, volume cadangan yang sesuai harus disediakan pada peralatan ekstraksi. Manajemen limbah Daur ulang Dietil eter dari evaporasi dikumpulkan dan didistilasi ulang. Pembuangan limbah Limbah Residu penyaringan dengan Celite Fasa air dari ekstraksi Fraksi awal dari distilasi Residu distilasi natrium sulfat Pembuangan Campuran pelarut air, bebas halogen Waktu Persiapan larutan reaksi: 1 jam Pengadukan: dua hari 2

3 Penyelesaian: 4 jam Penghentian sementara Sebelum distilasi Tingkat kesulitan Sedang Instruksi (skala batch 100 mmol) Peralatan Gelas beker 10 L, corong tetes, motor pengaduk dengan pengaduk baling-baling, termostat, rotavapor, pengaduk magnet dengan pemanas, batang pengaduk magnet, peralatan distilasi, kolom packing 10 cm, corong Buchner (Ø 26 cm), peralatan untuk ekstraksi cairan secara kontinu, penangas minyak. Bahan fresh yeast (ragi roti) etil siklopentanon-2-karboksilat (kemurnian > 95%) (td 109 C, 20 hpa; produk dari NP 4023) air (mendidih) dietil eter (td 35 C) Celite 545 (membantu penyaringan) natrium sulfat untuk pengering 780 g 15,6 g (100 mmol) 5 L 1 L Reaksi 780 g fresh yeast disuspensikan dengan pengadukan lambat dan sedikit demi sedikit ke dalam labu alas bulat 10 L dalam 5 L air dingin yang telah didihkan dan temperatur dinaikkan sampai 30 C. Setelah sempurna, 15,6 g (100 mmol) etil siklopentanon-2-karboksilat ditambahkan bertetes-tetes dengan corong pisah selama 30 menit. Labu ditutup dengan aluminium foil dan campuran reaksi diaduk perlahan pada 30 C selama dua hari. Penyelesaian Ke dalam campuran reaksi ditambahkan 200 g Celite dan campuran diaduk selama satu jam. Corong Buchner (Ø 26 cm) dipenuhi dengan 2 cm lapisan Celite yang telah dibasahi dan larutan disaring melalui media penyaringan yang lembab ke dalam labu penghisap. Jika digunakan corong Buchner yang lebih kecil, campuran harus disaring dalam beberapa bagian dengan media penyaringan yang baru untuk setiap kali penyaringan. Filtrat diekstrak dengan peralatan untuk ekstraksi cairan kontinu dengan 1 L dietil eter. Setelah kira-kira 20 jamm ekstraksi akan selesai. Ekstrak dikeringkan dengan natrium sulfat, zat pengering disaring dan pelarut dievaporasi dengan rotavapor. Residu didistilasi pengurangan tekanan (kira kira 20 hpa) menggunakan kolom packing 10 cm. 1. fraksi C: awal (fore-run) 2. fraksi C: produk Fraksi berikutnya tidak diperoleh. 3

4 Fraksi produk kemudian didistilasi kembali pada sistem pengurangan tekanan dengan kolom yang sama. Diperoleh satu fraksi pada 110 C (15 hpa). Yield: 8,69 g (55,3 mmol, 55%); n D 20 = 1,4578, rotasi optis: (c = 1, CHCl 3 ) Komentar Jika fermentasi dengan suspensi yeast tidak digunakan, batch sangat mungkin berjamur. Larutan hasil penyaringan tidak dapat disimpan untuk waktu yang lama sehingga harus segera diekstraksi. leh karena itu air yang digunakan harus dididihkan terlebih dahulu. Selama reaksi, semua wadah reaksi harus ditutup dengan sempurna. Selama ekstraksi, volume fasa air akan naik 5-7%!. Untuk mengamankan ekstraksi kontinu, volume cadangan yang sesuai harus disediakan pada peralatan ekstraksi. Manajemen limbah Daur ulang Dietil eter dari evaporasi dikumpulkan dan didistilasi ulang. Pembuangan limbah Limbah Residu penyaringan dengan Celite Fasa air dari ekstraksi Fraksi awal dari distilasi Residu distilasi natrium sulfat Pembuangan Campuran pelarut air, bebas halogen Waktu Persiapan larutan reaksi: 1 jam Pengadukan: dua hari Penyelesaian: 5 jam Penghentian sementara Sebelum distilasi Tingkat kesulitan Sukar Analisis Pengamatan reaksi dengan KLT dan GC Persiapan sampel: 10 ml larutan reaksi dipisahkan dari yeast menggunakan sentrifugasi atau penyaringan menggunakan Celite. Filtrat diekstrak dengan 10 ml dietil eter. Ekstrak dikeringkan dengan natrium sulfat dan dianalisis dengan KLT atau GC. Kondisi KLT: adsorben: KLT-aluminium foil (Kieselgel 60) eluen: sikloheksana/dietil eter 10 : 4 4

5 Reagen penampak: Setelah pelarut eluen diuapkan, kromatogram dicelupkan ke dalam larutan ninhidrin 2% dan kemudian dikeringkan dengan pengering udara panas. Reagen berwarna ungu kemerahan, produk berwarna abu-abu kebiruan R f (reagen) 0,74 R f (produk) 0,40 GC Kondisi GC: Kondisi-GC: kolom: DB-1, 28 m, diameter dalam 0,32 mm, film 0,25 µm inlet: on-column-injection Gas pembawa: hidrogen (40 cm/dtk) oven: 100 C isotermal detektor: FID, 270 C Persen konsentrasi dihitung dari luas puncak GC produk setelah distilasi pertama GC produk setelah distilasi ke dua Waktu retensi Luas puncak % Senyawa (menit) Setelah distilasi pertama Setelah distilasi ke dua 5,1 Produk 98,9 99,4 5

6 Spektrum 1 H NMR produk murni (500 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Multiplisitas Jumlah H Keterangan 1,19 t 3 -CH 2 -CH 3 1,5 2,0 m 6 CH 2 cincin 2,54 2,65 m 1 CH-C 3,2 br.s 1 H 4,08 q 2 -CH 2 4,34 m 1 H-CH 6

7 Spektrum 13 C NMR produk murni (125,8 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Keterangan 174,6 C-1 73,6 C-5 60,4 C-2 49,5 C-4 33,9 C-6 26,1 C-8 21,8 C-7 14,0 C-3 76,5-77,5 pelarut H Spektrum IR produk murni (film) cm -1 (cm -1 ) Keterangan 3480 Ikatan -H 2973, 2877 Ikatan C-H, alkana 1736 Ikatan C=, ester 7