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Autor Thema: Alternative Synthese von Lucigenin  (Gelesen 4979 mal)

Stickstoffdioxid

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Alternative Synthese von Lucigenin
« am: 26. März 2011, 01:55:49 »
Eine Alternative zur Lucigeninsynthese ausgehend von Acridin stellt die hiesige dar, welche von o-Chlorbenzoesäure ausgeht. Dies kann für den Amateur vorteilhaft sein, da für ihn der Bezug des nicht häufig feilgebotenen und nicht lohnenswert im Kleinmaßstab aus leichter beschaffbaren Stoffen gewinnbaren Acridins schwierig sein kann, gleichwohl gibt der Autor an, dass sich diese Synthese auch hervorragend für Ausbildungszwecke eignet, da sie verschiedene bedeutende Reaktionsmechanismen (sowohl nucleophile als auch elektrophile aromatische Substitution, nucleophile aliphatische Substitution, reduktive Kopplung und Oxidationen) beinhaltet, in ihr verschiedene wichtige Arbeitstechniken zum Einsatz kommen (Wasserdampfdestillation, Entfärbung mit Aktivkohle, Soxhlet-Extraktion zur Kristallisation und die Verwendung eines dipolar-aprotischen Lösemittels zur Förderung ionischer Reaktionen, auch wird das Anilin unter Umstanden zuvor durch Destillation im Vakuum gereinigt.), ohne besondere Schwierigkeiten in der Durchführung ist, jeder Reaktionsschritt gute Ausbeuten liefert, und außerdem ein interessantes Produkt erhalten wird.

Die Vorschrift wurde im Februar 1982 im Journal of Chemical Education von R.G. Amiet veröffentlicht. Ich übersetzte sie ins Deutsche.

Hier zuerst der Originaltext:


* Lucigenin Originaltext.JPG
(337.4 KB . 1030x580 - angeschaut 642 Mal)

Quelle: R.G. Amiet, The Preparation of Lucigenin, Journal of Chemical Education, Vol. 59 Nr.2, Februar 1982, S. 163f.

Und hier meine Übersetzung:

(a) N-Phenylanthranilsäure3. Ein mit einem Luftkühler versehener 250 ml Zweihalsrundkolben wird mit o-Chlorbenzoesäure (10 g), Anilin (40 g), wasserfreiem Kaliumcarbonat (10 g) und Kupferoxid (0,25 g) beschickt, und 2 Std. unter Verwendung eines Ölbades unter Rückfluss auf 180-200°C erhitzt. Überschüssiges Anilin wird per Wasserdampfdestillation zurückgewonnen und Aktivkohle (5 g) wird zu der braunen Rückstandslösung gegeben. Das Gemisch wird für 15 min. gekocht, und heiß filtriert. Das Filtrat wird zu einer Lösung von konz. HCl (10 ml) in Wasser (20 ml) gegeben, und die ausgefallene Säure durch Filtration abgetrennt. Ausbeute 10-13g, F 185°C. Die Säure kann immer noch eine Verfärbung aufweisen, ist aber rein genug zur Weiterverarbeitung ohne vorherige Umkristalllisation.

(b) Acridon. Rohe, getrocknete N-Phenylanthranilsäure wird in konz. H2SO4 (2,25 ml H2SO4 je Gramm Säure) gelöst, und für eine Stunde auf einem Dampfbad erhitzt. Dann wird die heiße, grüne Lösung langsam in bereits kochendes Wasser gegossen. (ACHTUNG: Das Spritzen kann durch Herabfließenlassen der Lösung an der Gefäßwandung vermieden werden.) Die gelbe Suspension wird für 5 min. gekocht, um alles sulfonierte Acridon zu hydrolysieren, und wird dann gefiltert. Dann wird das rohe Acridon in einer Natriumcarbonatlösung (8 g in 100 ml Wasser) suspendiert, 5 min lang gekocht, und durch Filtration wieder abgetrennt; alle unreagierte Säure kann aus dem Filtrat durch Ansäuern zurückgewonnen werden. Das rohe Acridone wird unter Verwendung eines Soxhlet-Extraktors aus Ethanol umkristallisiert. Wundervolle gelbe flockige Kristalle lassen sich von der blauen fluoreszenten Lösung trennen. Ausbeute ungefähr 80%, F 350°C.

UV Ethanol λmax. 381, 399 nm (ε 10,000)
Ethanol/KOH λmax. 393, 412, 436 nm (ε 9,500)

(c) N-Methylacridon. Acridon (4,1 g) wird in heißer ethanolischer KOH (1,3 g in 50 ml Ethanol) gelöst, wobei eine klare, gelbe Lösung entsteht. Das Ethanol wird am Rotationsverdampfer abgezogen und der zurückbleibende hellgelbe Feststoff in Dimethylformamid (50 ml) gelöst. Methyliodid4 (3,5 g) wird langsam zugegeben. Es findet eine leichte Erwärmung statt, und die Reaktion wird durch Erhitzen auf einem Dampfbad für ungefähr 10 min. zur Vollendung gebracht. Die Lösung wird in Wasser gegossen und das Rohprodukt durch Filtration abgetrennt. N-Methylacridone lässt sich leicht als hellgelbe aus blauer fluoreszierender Lösung ausfallende Nadeln aus Ethanol kristallisieren.

(d) Lucigenin. Zu einer unter Rückfluss kochenden Lösung von N-Methylacridon (1 g) in ethanolischer HCl (50 ml Ethanol, 10 ml konz. HCl) wird Zinkstaub (3,2 g) portionsweise über einen Zeitraum von 15 min. zugegeben. Das Gemisch wird für weitere 30 min. unter Rückfluss gekocht, dann wird Wasser (100 ml) hinzugegeben, um einen grünen Niederschlag der rohen bis-acridin-Zwischenstufe  zu erhalten. Ohne vorherige Reinigung wird die Lösung in verdünnter HNO3 (60 ml, 1M) gelöst, und auf einem Dampfbad für 15 min. erhitzt. Die heiße Lösung wird falls nötig filtriert, und glänzende orange Kristalle des Lucigenindinitrat beim Abkühlen zu ausfallen gebracht. Ausbeute 0,6-0,9g. Verdünnte wässrige Lösungen emittieren bei Bestrahlung mit einer UV-Lampe eine helle, gelbgrüne Fluoreszenz.

(e) Beobachtung der Chemolumineszenz. Zwei Lösungen werden wie folgt vorbereitet:
 
Lösung A: 8,0 g NaOH in 70 ml Wasser
              5,0 ml 100 Volumen H2O2 (1,5% w/v, 0,45 M)
            30,0 ml Ethanol

Lösung B:  0,1 g Lucigenin in 100 ml Wasser

(Es sei anzumerken, dass die Einhaltung dieser Konzentrationen nicht zwangsläufig notwendig ist, und sie verändert werden können.)

In einem abgedunkelten Raum wird die gesamte Lösung A in die Lösung B gegossen. Ein liebliches, gelbgrünes Licht, welches mit der Zeit mehr bläulich wird, wird emittiert. Die Anwesenheit von N-Methylacridon wird dadurch angezeigt, dass sich bei der Bestrahlung der gemischten Lösung mit einer UV-Lampe intensive blaue Fluoreszenz beobachten lässt.

3 „Organic Syntheses, Collective Volume 2“ Blatt A.H., (Verfasser), John Wiley and Sons Inc., New York, 1943, s. 15.

4 VORSICHT: Methyliodid ist krebserregend; entsprechend ist mit ihm in einem Abzug zu arbeiten.

Hier hab ich noch den Reaktionsmechanismus gezeichnet:


* Lucigenin Reaktionsablauf.JPG
(41.13 KB . 373x421 - angeschaut 718 Mal)

Ich denke, man könnte die übersetzte Synthese zusammen mit meiner Einleitung und dem Reaktionsmechanismus der Sammlung hinzufügen.

Vielleicht werde ich diese Synthese auch selber durchführen, wenn ich die andere mache (für den Herbst geplant).



« Letzte Änderung: 04. April 2012, 21:27:23 von Mephisto »


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