Transcript
NP 105 Синтез метоксиацетофенона из анизола CH + CH CH Sc(Tf) + CH CH CH CH C 7 H 8 (108.1) C 4 H 6 (102.1) (CF S ) Sc (492.2) C 9 H 10 2 (150.2) C 2 H 4 2 (60.1) Классификация Типы реакций и классы соединений Ароматическое электрофильное замещение, реакция ацилирования Фриделя - Крафтса, реакция карбонильной группы в производных карбоновых кислот ароматические соединения, ангидрид карбоновой кислоты, кислотный катализатор Методы работы Работа с защитной газовой атмосферой, прибавление по каплям с помощью капельной воронки, взбалтывание, экстракция, фильтрование, перегонка при пониженном давлении, выпаривание на роторном испарителе, перемешивание на магнитной мешалке, нагревание на масляной бане Методика (размер загрузки 50 ммоль) Оборудование 500 мл Трехгорлая колба, внутренний термометр, работа в атмосфере защитного газа, электронный контроллер температуры, обратный холодильник, осушительная трубка, капельная воронка с устройством для выравнивания давления (керном), магнитная мешалка с возможностью нагрева с якорем, 500 мл делительная воронка, аппарат для микроперегонки, роторный испаритель, вакуумный насос, масляная баня Реагенты анизол (Т кип 156 C) ангидрид уксусной кислоты (Т кип 140 C) трифлат скандия (III) нитрометан (Т кип 101 C) трет-бутилметиловый эфир (Т кип 55 C) сульфат магния для осушки хлорид натрия 5.40 г (5.45 мл, 50.0 ммоль) 5.10 г (4.7 мл, 50.0 ммоль) 4.90 г (10.0 ммоль) 60 мл 140 мл около г около 40 г (для 100 мл насыщенного водного раствора) 1 NP Реакция Осушка трифлат скандия (III): 4.90 г (10.0 ммоль) Sc(Tf) нагревают до 180 С на масляной бане в течение 1 часа в вакуумированной (примерно 1 гпa) 500 мл трехгорлой колбе, оснащенной входом для азота и вакуумирования, чтобы удалить всю влагу. Затем колбу заполняют азотом. После охлаждения до комнатной температуры, колбу оснащают обратным холодильником с осушительным патроном, капельной воронкой с устройством для выравнивания давления и внутренним термометром, сохраняя атмосферу азота. В колбу наливают 60 мл нитрометана с помощью капельной воронки и перемешивают в течение 10 минут. Опять с помощью капельной воронки добавляют 5.40 г (5.45 мл, 50.0 ммоль) анизола и 5.10 г(4.7 мл, 50.0 ммоль) уксусного ангидрида. Реакционную смесь нагревают в течение 6 часов до внутренней температуры 50 С. Выделение продукта Обработка реакционной смеси После охлаждения до комнатной температуры добавляют 150 мл воды и переносят смесь в делительную воронку. Отделяют органическую фазу, водную фазу два раза экстрагируют 70 мл трет-бутилметилового эфира. Органические фазы объединяют и промывают 100 мл соленой воды, и сушат над сульфатом магния. Сульфат магния отфильтровывают, а растворитель выпаривают на роторном испарителе до образования светло-желтого неочищенного продукта. Выход неочищенного продукта: 7.81 г; чистота по данным ГЖХ 96% Неочищенный продукт перегоняют в вакууме на аппарате для микро перегонки. Выход: Первая фракция 0.49 г; Т кип до 100 C (0.6 гпа). ГЖХ: 2% орто-метоксиацетофенон кроме пара- метоксиацетофенон. Вторая фракция 4.46 г (29.7 ммоль, 59%); Т кип 110 C (0.6 гпа); бесцветная жидкость, которая быстро затвердевает; чистота по данным ГЖХ 99% Остаток после перегонки: 1.24 г смолы Возврат катализатора Объединенные водные фазы концентрируют на роторном испарителе до техпор, до которых это возможно. Оставшийся кристаллический остаток сушат в вакууме (около 1 гпа) при 180 C в течение 20 часов. Выход трифлата скандия (III).50 г (70% от начального количества, использованного в реакции). Свежий и восстановленный скандиевый катализатор дают одни и те же результаты в реакции. Замечания Конденсат в криогенной ловушке вакуумного насоса состоит из нитрометана и анизола, по данным 1 H ЯМР спектра. 2 NP Организация сбора и удаления отходов Рециклизация Трифлат скандия возвращают из смеси. Удаление отходов Отход Выпаренная смесь растворителей Остаток после перегонки Сульфат магния Выпаренная вода Тип емкости для слива Органические растворители, не содержат галоген Органические растворители, содержат галоген и тяжелые металлы Твердый отход, не содержит ртуть Сточная вода Время 11 часов, без учета восстановления трифлата скандия Перерыв Перед получением продукта и перед перегонкой Степень сложности Средняя NP Анализ Контроль протекания реакции Метод тонкослойной хроматографии (ТСХ) не достаточно чувствителен для контролирования протекания реакции. После 1,5 часов протекания реакции ТСХ показывает полную конверсию анизола, в то время как анализ ГЖХ неочищенного продукта регестрирует присутствие анизола даже после 4 часов реакции. Тонкослойная хроматография (ТСХ) Условия ТСХ: адсорбент: элюент: Macherey и Nagel Polygram SilG/UV пластины, 0.2 мм н-гептан/этилацетат 9:1 Dry the TLC after the first development and place it for a second development again into the eluent chamber to detect the side product ortho- метоксиацетофенон. R f Substance 0.84 анизол 0.42 para- метоксиацетофенон 0.47 ortho- метоксиацетофенон ГЖХ Условия ГЖХ: колонка: ввод: Газ-носитель: печь: детектор: интегратор: 5CB Low Blend/MS, L=20 м, d=0.2 мм, толщина слоя=0.25 мкм Температура инжектора 210 C, ввод с разделением потока, вводимый объем 0.1 мкл H 2, давление перед колонкой 50 кпа 60 C (2 мин), 10 C/мин, изотерма 240 C (0 мин) ДИП, 10 С Shimadzu Процентную концентрацию рассчитывают на основании площади пиков 4 NP ГЖХ неочищенного продукта Время удерживания (мин) Вещество Площадь пика %.85 анизол p-метоксиацетофенон 96 ГЖХ чистого продукта Время удерживания (мин) Вещество Площадь пика % 9.7 p-метоксиацетофенон 99 5 NP ГЖХ остатка после перегонки Время удерживания (мин) Вещество Площадь пика % 9.5 p-метоксиацетофенон и 22.5 Вещества с массой 282, 16.9 и 61.8 Возможная структура: 1 H ЯМР спектр неочищенного продукта (400 MГц, CDCl ) 6 NP 1 H ЯМР спектр чистого продукта (400 MГц, CDCl ) δ (ppm) Мультиплетность Количество H Отнесение 2.55 s -H.86 s 4-H m (AA ) 2 2-H m (XX ) 2 1-H 4. (только для неочищенно го продукта) s нитрометан 1 H H 2 H C 4 CH 1 H 2 H 7 NP 1 C ЯМР спектр чистого продукта (100 MHz, CDCl ) δ (ppm) Отнесение 26.2 C C C C C C C ИК спектр чистого продукта (KBr) (cм -1 ) Отнесение 000 C H валентн., аром 2960 C H валентн., алкан 2840 C H валентн., алкан, -CH 1675 C = валентн., кетон 1602, 1580, 1500 C = C валентн., аром 8
