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+