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  • 18. Dezember 2017, 04:21:05

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Autor Thema: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese  (Gelesen 8715 mal)

lab-equip

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Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« am: 23. September 2016, 12:38:15 »
Hi,

ich bin bei der Vorschrift einer Mehrstufensynthese auf folgende Schritte gestoßen,

1. Warum neutralisiert man das Salzsäuresalz eines aliphatischen Amins mit Kaliumcarbonat und nicht mit Natriumhydroxid?
Lösungsmittel sind bei dem ersten Schritt DMSO und beim zweiten Schritt MeOH.

2. Man extrahiert mit DCM 3x 50 mL. "The dried (K2CO3) extracts were concentrated to dryness.
Welches vorgehen wird mit diesem Satz beschrieben? Kaliumcarbonat ist ja ein eher bescheidenes Trockenmittel.


NEIN, Nitriersäure gehört nicht in den organischen Sonderabfall!
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #1 am: 23. September 2016, 15:08:32 »
Hallo lab-equip,

warum man nicht mit NaOH neutralisiert, kann verschiedene Möglichkeiten haben.
Zum Einen entsteht beim Neutralisieren mit NaOH Wasser, bei Kaliumcarbonat hingegen CO2, welches sich sogleich verflüchtigt. Zudem zieht wasserfreies Kaliumcarbonat sogar noch Feuchtigkeit.
Außerdem schießt man mit NaOH, eben weil es eine stärkere Base, ist schneller über das Ziel hinaus, als beim Kaliumcarbonat.
Und zuletzt sind beispielsweise Ester auch empfindlich gegenüber NaOH (-> Verseifung). Es wird in der Organik meistens mit K2CO3 neutralisiert, NaOH ist mir bis jetzt noch nicht untergekommen.

Der Satz bedeutet, dass die Extrakte vereint werden, über (wasserfreiem) K2CO3 getrocknet und dann bis zur Trockene eingedampft (je nach Empfindlichkeit deiner Substanz im Idealfall im Rotationsverdampfer).
Welches Trockenmittel man verwenden kann, hängt auch vom zu trocknenden Stoff ab. Nicht jedes Trockenmittel ist für jede Substanz (gleich gut) geeignet!

Viele Grüße,
Florian
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synthon

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #2 am: 23. September 2016, 16:52:51 »
Tropan-Derivate? ;)

lab-equip

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #3 am: 23. September 2016, 19:28:54 »
@synthon: wie kommst dadrauf?

@Cumarinderivat:

NaOH + R-NH3+Cl- -> NaCl + H2O + R-NH2
K2CO3 + 2 R-NH3+Cl- -> 2 KCl + CO2 + H2O + 2 R-NH2

also das Wasser muss ich da auch ggf. wegbekommen. Da wäre MgSO4 eine gute wahl da es auch leicht basisch ist.

Über das Ziel hinausschießen, ich würde halt die stöchiometrische Menge zugeben. Amine sind sowiso basisch ich denke nicht das da ein Tropfen NaOH was ausmacht.

Zum 2. spricht was dagegen wenn man die Extrakte einfach vereint und mit Molekularsieb trocknet? Das würde sich schön entfernen lassen und auch gut waschen.
« Letzte Änderung: 23. September 2016, 19:32:14 von lab-equip »
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #4 am: 23. September 2016, 20:03:04 »
@synthon: wie kommst dadrauf?

Weil das der – wortwörtlich – einzige Treffer ist, den Google dazu liefert. "(RS)(-+)-2-Carbomethoxy-3-tropinone" sprich eine Zwischenstufe zur Cocainsynthese.

Um zu sagen welche Reagenzen sinnvoll sind ist es durchaus ratsam auch zu wissen um welches Molekül es geht. Die Wahl der Trockenmittel/Neutralisationsbasen kann "Geschmackssache" sein. Nach dem Motto: "ist halt gerade zur Hand", aber eben auch vom Substrat anhängig sein. Hier spricht die mögliche Esterhydrolyse bzw. die Öffnung des Tropanringes (vgl. Racemisierung von Hygrin) gegen die Verwendung von NaOH als Base zum Neutralisieren, wobei ich mir die Vorschrift jetzt nicht weiter angeschaut habe.
Man trocknet üblicherweise keine Extrakte und Vielstoffgemische mit Molsieb, es gibt Reaktionen bei denen das freiwerdende Wasser mit Molsieb gebunden wird, aber um Extrakte zu trocknen würde ich auf konventionelle Trockenmittel zurückgreifen.
« Letzte Änderung: 23. September 2016, 20:16:07 von NI2 »

synthon

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #5 am: 23. September 2016, 20:52:30 »
Würde zur Trocknung Magnesiumsulfat, Natriumsulfat o.ä. verwenden. Becherglas, vereinigte Phasen rein, Trockenmittel dazu, gut durchrühren, abfiltrieren, Filterkuchen nachspülen, fertig. Da läuft man dann auch nicht Gefahr, sich durch allzu alkalische Bedingungen seine Substanz zu hydrolysieren. Im Falle von Dichlormethan kann man das Zeug ja auch einfach stehen lassen; bei der Flüchtigkeit... wenn kein Rotationsverdampfer vorhanden ist, kann man es ja auf einer größeren Fläche (Glaswanne? Metallschale?) ausbreiten und notfalls mit einem Wasserbad oder Fön nachhelfen. DCM ist nicht brennbar, aber trotzdem unangenehm, da wenig gesundheitsfördernd.

Bei solchen Vorschriften ist auch immer die Frage, ob sich das am Gutdünken des Autors, an vorhandenen Verbindungen oder an praktischen Erfahrungen orientiert. Solange die Aussagen in einer Vorschrift nicht völlig absurd rüberkommen, würde ich mich schon daran orientieren. Oder man probiert eben selbst aus.

Zur Frage: sorry, konnte mir das googeln nicht verkneifen ^^
« Letzte Änderung: 23. September 2016, 20:57:13 von synthon »

lab-equip

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #6 am: 23. September 2016, 22:03:09 »
Ich muss euch enttäuschen es wird kein Kokain. Aber das google das als Treffer ausspuckt ist schon geil!

J. Med. Chem. 1994, 37, 2001-2010

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm00039a014

eben zum Thema Molekularsieb, kann man in Gegenwart von Molekularsieb mit NaBH4 hydrieren oder reagiert es mit dem Wasser im Molsieb?
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #7 am: 23. September 2016, 22:27:22 »
... ist ja nicht zwangsläufig eine Enttäuschung.  ;-)

Da auf der Seite ja genau dieses Paper zitiert wird ist es nicht unbedingt verwunderlich, dass es als Treffer auftaucht und letztendlich geht es ja auch um die Synthese. Die Reduktion vom Tropinon zum Tropin/Pseudotropanol scheint übrigens eine Wissenschaft für sich zu sein, hierbei lässt sich - zumindest in Abwesenheit der Methylcarboxygruppe - durch die Wahl des Reduktionsmittels das Verhältnis beider Produkte beeinflussen.

Welches "Wasser" im Molsieb? Meinst du, du willst reduzieren während du die Lösung trocknest oder wie kommt das Wasser ins Molsieb?

lab-equip

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #8 am: 24. September 2016, 07:40:17 »
Ich habe mir überlegt ob man sich den Schritt abfiltern und waschen vom Molsieb sparen kann. Da ja die MeOH Lsg. Nach der reduktion in Eiswasser gegeben und anschliesend extrahiert wird. Ich würde dann in den Scheidetrichter einen Trichter mit Filterwatte stecken die Lösung umschütten, das Gefäß inkl. Molsieb mit DCM waschen und ebenfalls durch den Trichter geben.
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #9 am: 24. September 2016, 08:38:22 »
Falls du immernoch bei dem von dir genannten Paper bist gib mal bitte an welche Stufe das ist. Die beiden einzigen Reduktionen in dem Paper gehen anders vor und kippen nicht einfach in Eiswasser. Kann dir daher nicht ganz folgen, aber wenn du das Molsieb vom Trocknen direkt über dem Scheidetrichter mittels Filtration abtrennst, und dann wäschst ist das immernoch ein "Filtrieren und Waschen" :D
Sowas sind halt einfach die kleinen "Tricks" die jeder so hat. Wenn ich Extrakte aus Synthesen habe, schaue ich zum Beispiel immer gleich mit wie das Produkt auf der DC läuft (Extraktionsmittel hier als Laufmittel). Sollte es einen schönen Rf-Wert haben, filtriere ich das Trockenmittel (meist MgSO4 oder Na2SO4) über ein Kieselgelpad, zum einen besteht dann nicht das Risiko dass auch nur ein Krümel des Trockenmittels durchkommt und ich habe gleich einen Reinigungseffekt um z.b. die zerstörten Kreuzkupplungskats oder anderen Schlonz, der am Start bleibt, loszuwerden (sollte natürlich alles mitlaufen bringt es das nicht wirklich). Dann hat man in der Regel gleich weniger Material was man lösen muss sofern man säulen oder kann direkt Umkristallisieren oder einfach das Eluat des Pads gleich fraktionieren, sofern es sich anbietet.
« Letzte Änderung: 24. September 2016, 08:42:37 von NI2 »

lab-equip

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #10 am: 24. September 2016, 19:05:37 »
Diese Frage ist mir nur nebenbei in den Kopf gekommen.

Zum Syntheseplan:
1. als erstes habe ich probiert Bis(4-fluorophenyl)methanol zu synthetisieren mit keinem guten Erfolg
zumindest fällt nichts nach der Umkristallisation mit Ligroin aus, muss ich nochmal abrotieren und dann mal schauen.
Siehe Fotos

* 2016-06-09 15.15.47.jpg
(136.44 KB . 768x432 - angeschaut 185 Mal)

* 2016-06-09 16.12.04.jpg
(81.25 KB . 768x432 - angeschaut 180 Mal)

2. Synthese von IBX
http://www.orgsyn.org/demo.aspx?prep=V77P0141

3. Tropinon über Cycloheptadienon
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja012127%2B?journalCode=jacsat

4. aus dem Paper RS-2
5. S-2
6. S-5
7. S-6
8. Difluoropin S-8
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Heuteufel

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #11 am: 26. September 2016, 00:51:20 »
@lab-equip: was du bisher an Synthesen gepostet hast, waren (soweit ich es in Erinnerung habe) schöne, aber einstufige und nicht sonderlich komplexe Synthesen und jetzt sowas?! Ich weiß nicht, wieviel Erfahrung du mit Chemie hast, die nicht so auf Anhieb funktionniert. Selbst wenn eine Synthese an sich literaturbekannt ist, bei sowas tritt fast immer irgendwo ein Problem auf, und dann braucht es Erfahrung und vor allem leistungsstarke Analytik (NMR) um weiter zu kommen (zumindest ohne sich unnötig sehr viel mehr Arbeit zu machen). Ich habe Erfahrung mit solcher Chemie und hätte keine Lust sowas außerhalb von einem Forschungslabor zu kochen.  ::-) Ich will dich jetzt nicht entmutigen, sondern dich bloß vor einiges an Frustration bewahren. Ich würde es vielleicht mit einer nicht ganz so aufwendigen und weniger problematischen Synthese versuchen.
PS: ich habe mir die Paper nicht durchgelesen, aber das hier riecht schon drei Meilen gegen den Wind nach Problemen.  ;-)
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #12 am: 26. September 2016, 17:10:24 »
Kann Heuteufel da nur beipflichten. Wer derartige Synthesen fährt, braucht leistungsstarke Analytik, Zeit, jede Menge Chemikalien und auch eine gewisse Frustrationstoleranz, neben der dazugehörigen Erfahrung und Literatur im Rücken (merke: drei Tage im Labor können dir zwei Stunden in der Bibliothek ersparen). Mehrstufige Synthesen im Heimlabor zu kochen, stößt je nach Komplexizität sicher schnell an Grenzen.

In Anwesenheit von Wasser, gebunden oder nicht, würde ich bestimmte Reaktionen einfach nicht fahren. Das Wasser ist im Molsieb ja nicht irreversibel gebunden und mit Wasserstoff hat man auch nicht unbedingt Spaß. Generell gilt: Verunreinigungen, die man in der Vorstufe abtrennt, schleppt man sich nicht in die Folgestufe. Auch wenn es Eintopfreaktionen gibt, so funktioniert das natürlich längst nicht immer.

lab-equip

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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #13 am: 26. September 2016, 19:44:35 »
Das ganze ist ein Literaturpräperat an der Hochschule und wird dort im Labor gekocht, Chemikalien werden gestellt, Zeit sind 2 Semester. Analytiklabor steht auch zur Verfügung.
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Re: Unklare Arbeitschritte bei einer Mehrstufensynthese
« Antwort #14 am: 29. September 2016, 13:20:53 »
Zu der Synthese von Bis(4-fluorphenyl)methanol (CAS Number 365-24-2) möchte ich noch etwas schreiben.
Es wurde eine Grignard gemacht mit folgendem Ansatz:
1-Brom-4-fluorbenzol (0,0665 mol)
4-Fluorbenzaldehyd (0,0502 mol)

Quelle: Rx-ID: 27829410 Example Name 1 Yield: 99 %

Kühmittel um auf -18 °C zu kommen war Trockeneis da ich etwas bedenken hatte wegen den fluorierten Aromaten. Nach dem die Grignard abgelaufen war wurde noch ca. 30 min im Wasserbad gekocht, auf Raumtemperatur abgekühlt, Eis zugegeben. Niederschlag hat sich gebildet welcher mit verd. HCl aufgelöst wurde. Anschließend wurde mit Ether extrahiert. Die kombinierten Extrakte mit 40 % Natriumhydrogensulfatlsg. und anschließend mit Sodalsg. gewaschen. Mit CaCl2 gertrocknet, abdekantiert und abrotiert bei 60 °C Wasserbadtemp.

Da das Produkt bei ~40 °C schmilzt habe ich aus Zeitnot den Kolben gleich in eine Rückflussaparatur eingebaut und wollte aus Ligroin umkristallisieren. (wie bei Benzhydrol)
Kein Produkt viel aus. Das Ligroin sollte mittlerweile verdunstet sein mal schauen was jetzt ist.

Zu meiner zweiten Synthese IBX (CAS Number 61717-82-6):
Ansatz:
80 g Kaliumbromat (0,479 mol)
80 g 2-Iodbenzoesäure (0,323 mol)
750 ml 2M Schwefelsäure
160 ml Ethanol unvergällt
gesättigte Natriumthiosulfatlösung

Durchführung:
In einem 2L-3Hals-RBF werden mit einem Stockthermometer und einem Kühler mit aufgesetztem Kern/Olive-Adapter 80,0 g Kaliumbromate in 750 ml 2M Schwefelsäure bei 60°C Sumpftemperatur gelöst. In die Lösung gibt man innerhalb 40 min 80 g gepulverte 2-Iodbenzoesäure in ca. 10 g Portionen zu. Die entstehenden Bromdämpfe werden über den Kühler durch eine Gaswaschflasche mit gesättigter Natriumthiosulfatlösung mit Hilfe einer Wasserstrahlpumpe abgesaugt. Nachdem  alles zugegeben wurde kocht man weiter 2,5 Stunden bei 65 °C Sumpftemperatur weiter.
Anschließend kühlt man auf 2-3 °C runter und vakuumfiltriert. Anschließend wird mit 500 ml kaltem dest. Wasser, mit 2x 80 ml absolute Ethanol und erneut mit 500 ml kaltem dest. Wasser gewaschen.
Das Produkt muss feucht gelagert werden da es im trockenem Zustand explosionsgefährdet ist. Restfeuchtigkeit ist in weiteren Synthese kein Problem.

Aufbau der Apparatur

* ibx apparatur.jpg
(43.3 KB . 572x872 - angeschaut 180 Mal)


« Letzte Änderung: 29. September 2016, 13:24:33 von lab-equip »
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