4022 Sintesis etil (S)-(+)-3-hidroksibutirat

Transkripsi

1 NP 4022 Sintesis etil (S)-(+)-3-hidroksibutirat fermenting yeast sucrose H C 6 H 10 3 C 12 H C 6 H 12 3 (130.1) (342.3) (132.2) Klasifikasi Tipe reaksi and penggolongan bahan Reduksi stereoselektif Keton, alkohol, enzim, bahan alam Teknik Laboratorium Pengadukan dengan pengaduk KPG, pengadukan dengan batang pengaduk magnet, penambahan bertetes dengan corong tetes, ekstraksi, evaporasi dengan rotavapor, penyaringan, distilasi pengurangan tekanan, distilasi kolom, pompa vakum, pemanasan dengan penangas minyak Untuk skala batch 10 mmol: Tanpa pengadukan dengan pengaduk-kpg Instruksi (skala batch 10 mmol) Peralatan Labu leher-tiga 250 ml, penghitung gelembung, termometer dalam, pengaduk magnet dengan pemanas, batang pengaduk magnet, corong tetes dengan pengatur tekanan, labu penghisap, corong Buchner (Ø = 5,5 cm), peralatan untuk ekstraksi cairan secara kontinu, corong pisah, rotavapor, pendingin refluk, kolom Vigreux 8 cm atau kolom packing, alat distilasi, pompa vakum, penangas minyak. Bahan yeast (ragi roti)) D(+)-sukrosa (tl C) etil asetoasetat (td 180 C) dietil eter (td 35 C) Celite 545 (membantu penyaringan) 10 g 16,3 g (47,5 mmol) 1,30 g (1,26 ml, 10,0 mmol) 80 ml 5 g Reaksi Peralatan reaksi terdiri dari labu leher-tiga 250 ml dengan batang pengaduk magnet, termometer dalam dan corong penetes dengan pengatur tekanan yang dilengkapi dengan penghitung gelembung yang diisi minyak parafin. Larutan 9,76 g (28,5 mmol) sukrosa dalam 52 ml air, dipanaskan mencapai 30 C dimasukkan ke dalam labu dan 10 g yeast 1

2 NP disuspensikan ke dalam larutan dengan pengadukan sedang. Ketika fermentasi dari yeast dimulai, nampak pada pengembangan-c 2 kontinu (setelah kira-kira satu jam), 0,65 g (0,63 ml, 5,0 mmol) etil asetoasetat ditambahkan secara bertetes tetes dengan corong tetes dan campuran reaksi diaduk selama 24 jam pada temperatur kamar. Selanjutnya larutan 6,50 g (19,0 mmol) sukrosa dalam 33 ml air, dipanaskan mencapai 40 C, ditambahkan dan diaduk selama satu jam lagi. Kemudian 0,65 g (0,63 ml, 5,0 mmol) etil asetoasetat ditambahkan bertetes tetes, dan suspensinya diaduk perlahan selama 2 hari pada temperatur kamar. Penyelesaian Setelah filtrasi dengan penyaring Buchner (Ø = 5,5 cm, kertas saring Blauband), dimana kirakira 5 g Celite (membantu penyaringan) diratakan, filtrat diekstraksi dalamm alat ekstraksi cairan secara kontinu dengan 80 ml dietil eter selama 24 jam. Fasa air dipisahkan, dari fasa organik, pelarut dievaporasi dengan rotavapor pada 40 C. Residu cairan akan tertinggal sebagai produk kotor. Hasil kotor: 1,01 g Produk kotor didistilasi fraksinasi pengurangan tekanan menggunakan kolom Vigreux pendek atau kolom packing. Hasil: 0,800 g (6,05 mmol, 61%); temperatur distilasi C (18 hpa), temperatur penangas minyak (150 C), cairan tak berwarna; n D 20 = 1,4150; [α] D 20 = +13 (EtH, c = 1), +38,5 (CHCl 3, c = 1) Komentar Substrat seharusnya ditambahkan hanya setelah fermentasi dimulai, dimana hal ini nampak dari pengembangan-c 2 steady pada penghitung gelembung. Penambahan substrat yang ke dua dapat juga dilakukan satu hari kemudian daripada yang disebutkan di atas. Pada temperatur kamar rendah, fermentasi membutuhkan waktu yang lebih lama daripada yang disebutkan di atas. Reaksi yang sempurna menjadi penting karena hal ini akan membuat distilasi menjadi lebih mudah. Hasil dapat ditingkatkan, jika yeast hasil penyaringan disuspensikan lagi dalam sedikit air. Ketika yeast mengalami sedimentasi, suspensi diatas sedimen dapat disaring dan filrat digabung dengan filtrat lainnya dan dapat diesktraksi. Manajemen limbah Daur ulang dietil eter dari evaporasi dikumpulkan dan diredistilasi Pembuangan limbah Limbah Residu penyaringan Residu distilasi Pembuangan Limbah padat, bebas dari merkuri pelarut organik, bebas halogen Waktu 5 jam, termasuk 1 jam untuk filtrasi 3 hari pengadukan dan 24 jam ekstraksi 2

3 NP Penghentian sementara Sebelum distilasi Tingkat kesulitan Sedang Instruksi (skala batch 100 mmol) Peralatan Labu leher-tiga 2 L, penghitung gelembung, termometer dalam, pengaduk KPG, pengaduk magnet dengan pemanas, corong tetes dengan pengatur tekanan, corong Buchner (Ø = 9,5 cm), labu penghisap, peralatan untuk ekstraksi cairan secara kontinu, corong pisah, rotavapor, kolom Vigreux 8 cm atau kolom packing, alat distilasi, pompa vakum, penangas minyak. Bahan yeast (ragi roti)) D(+)-sukrosa (tl C) etil asetoasetat (td 180 C) dietil eter (td 35 C) Celite g 163 g (475 mmol) 13,0 g (12,6 ml, 100 mmol) 400 ml 40 g Reaksi Peralatan reaksi terdiri dari labu leher-tiga 2 L dengan pengaduk KPG, termometer dalam dan corong tetes dengan pengatur tekanan yang dilengkapi dengan penghitung gelembung yang diisi minyak parafin. Larutan 97,6 g (285 mmol) sukrosa dalam 520 ml air, dipanaskan mencapai 30 C, dimasukkan ke dalam labu dan 100 g yeast dimasukkan ke dalam larutan dengan pengadukan sedang. Ketika fermentasi dari yeast dimulai, nampak pada pengembangan-c 2 kontinu (setelah kira-kira satu jam), 6,50 g (6,30 ml, 50,0 mmol) etil asetoasetat ditambahkan bertetes tetes dengan corong tetes dan campuran reaksi diaduk selama 24 jam pada temperatur kamar. Selanjutnya larutan 65,0 g (190 mmol) sukrosa dalam 325 ml air, dipanaskan mencapai 40 C, ditambahkan dan diaduk selama satu jam lagi. Kemudian 6,50 g (6,30 ml, 50,0 mmol) etil asetoasetat ditambahkan bertetes tetes, dan suspensinya diaduk pelan selama 2 hari pada temperatur kamar. Penyelesaian Larutan reaksi disaring dua kali dengan corong Buchner (Ø = 9,5 cm, kertas saring Blauband), dimana setiap kali kira-kira 20 g Celite diratakan (ada suatu keuntungan untuk menyaring tidak sebelum suspensi yeast tersedimentasi). Filtrat diekstraksi pada peralatan ekstraksi cairan secara kontinu dengan 400 ml dietil eter selama 24 jam. Fasa air dipisahkan, dari fasa organik, pelarut dievaporasi dengan rotavapor pada 40 C. Residu cairan akan tertinggal sebagai produk kotor. Hasil kotor: 10,2 g Produk kotor didistilasi dengan fraksinasi pengurangan tekanan menggunakan kolom Vigreux pendek atau kolom packing. 3

4 NP Hasil: 8,26 g (62,5 mmol, 63%); temperatur distilasi C (18 hpa), temperatur penangas minyak (150 C), cairan tak berwarna; n D 20 = 1,4150; [α] D 20 = +13 (EtH, c = 1), +38,8 (CHCl 3,c = 1) Komentar Substrat seharusnya ditambahkan hanya setelah fermentasi dimulai, dimana hal ini nampak dari pengembangan-c 2 steady pada penghitung gelembung. Penambahan substrat yang ke dua dapat juga dilakukan satu hari kemudian daripada yang disebutkan di atas. Pada temperatur kamar rendah fermentasi membutuhkan waktu yang lebih daripada yang disebutkan di atas. Reaksi yang sempurna menjadi penting karena hal ini akan membuat distilasi menjadi lebih mudah. Hasil dapat ditingkatkan, jika yeast hasil penyaringan disuspensikan lagi dalam sedikit air. Ketika yeast mengalami sedimentasi, suspensi diatas sedimen dapat disaring dan filrat digabung dengan filtrat lainnya dan dapat diesktraksi. Manajemen limbah Daur ulang dietil eter dari evaporasi dikumpulkan dan diredistilasi Pembuangan limbah Limbah Residu penyaringan Residu distilasi Pembuangan Limbah padat, bebas dari merkuri pelarut organik, bebas halogen Waktu 8 jam, termasuk 4 jam untuk filtrasi 3 hari pengadukan dan 24 jam ekstraksi Penghentian sementara Sebelum distilasi Tingkat kesulitan Sedang Analisis Mengikuti reaksi dengan KLT Kondisi KLT adsorben: KLT-aluminium foil (silica gel 60) eluen: n-heksana : dietil eter = 2:1 Reagen penampak: Setelah pelarut eluen diuapkan, plat KLT dicelupkan dalam larutan ninhidrin 2% dan kemudian dikeringkan dengan pengering udara panas. Senyawa akan nampak sebagai bercak ungu kemerahan. R f (produk) 0,14 R f (etil asetoasetat) 0,52 4

5 NP 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: 50 C (5 menit), 10 C/menit pada 240 C (40 menit) detektor: FID, 270 C Persen konsentrasi dihitung dari luas puncak GC produk kotor Waktu retensi (menit) Senyawa Luas puncak % 6,42 produk 91,7 25,9 produk samping (tidak diketahui) 1,6 28,0 produk samping (tidak diketahui) 2,6 GC produk murni Waktu retensi (menit) Senyawa Luas puncak % 6,47 produk 99,2 Pengotor lain < 0,2 5

6 NP Spektrum 1 H NMR produk murni (500 MHz, CDCl 3 ) H δ (ppm) Multiplisitas Jumlah H Keterangan 1,23 d 3 4-H 1,27 t 3 -CH 2 CH 3 2,46 m 2 2-H 3,55 s 1 H 4,16 q 2 -CH 2 CH 3 4,15 4,23 m 1 3-H Spektrum 13 C NMR produk murni (125 MHz, CDCl 3 ) H δ (ppm) Keterangan 13,8 CH 2 CH 3 22,3 C-4 42,8 C-2 60,3 -CH 2 CH 3 64,0 C-3 172,4 C-1 76,5-77,5 pelarut 6

7 NP Spektrum IR produk murni (film) cm -1 (cm -1 ) Keterangan 3437 Ikatan -H 2979, 2936 Ikatan C-H, alkana 1735 Ikatan C=, ester 7