Darstellung von Protocatechualdehyd aus Vanillin

[Beutlin]

Hallo liebes Lambdaforum,

ich lese schon lange in diesem Forum und finde es äußerst informativ!

Also habe ich beschlossen mich anzumelden und das auch gleich mit einer Fragestellung 

Ich recherchiere seit einiger Zeit darüber wie man Vanillin mit möglichst einfachen (ungiftigen) Methoden demethylieren kann.

Wikipedia bietet natürlich eine erste Anlaufstation, und die Möglichkeit mit Salzsäure zu arbeiten klingt toll, wenn man sieht das für die anderen Methoden

Pyridin oder Nitrobenzol benötigt werden. Ich habe also das im Wiki Artikel als Quelle Aufgeführte Buch und dann die im Buch aufgeführt Zeitschrift

in der Bibliothek herausgesucht.

Zu meiner Enttäuschung wird dort beschrieben das dass Vanillin mit verd. Salzsäure in einem zugeschmolzenen Glasrohr auf 160-170°C erhitzt werden soll. 

Einen Autoklaven habe ich nicht, genauso wenig möchte ich mit Pyridin oder Nitrobenzol arbeiten.

Ich bin also langsam etwas Ratlos was ich machen soll... Lassen sich die Lösungsmittel evtl durch andere, ungefährlichere ersetzen?

Soweit ich es verstehe nimmt das Pyridin/Nitrobenzol die Methylgruppe auf, reagiert aber nicht mit dem Edukt/Produkt.

Ich hoffe ihr habt vielleicht ein paar Ideen!

[HardChemistryStudent]

160-170°C sind echt ein bisschen happig.
Ich hab's bei Wiki mal hinzugefügt!
Die Klassiker zur Etherspaltung sind HBr insbesondere HI - diese sind deutlich saurer als HCl und es werden dadurch mit Sicherheit deutlich weniger drastische Bedinungen erforderlich sein.
Spräche was dagegen diese anstelle von HCl zu nehmen?

[Beutlin]

Hallo HCS, danke für deine Antwort! Falls du den genauen Wortlaut brauchst, der lautet:

"Beim erhitzen von Vanillin mit verdünnter Salzsäure auf 160° bis 170° bildet sich Chlormethyl und das bei 150° schmelzende Protocatechualdehyd." aus "Neues Handwörterbuch der Chemie 1875 S 784."

und

"Vanillin wird durch verdünnte Salzsäure, wenn man letztere einige Stunden bei 160°-170°C. im zugeschmolzenen Rohre darauf einwirken lässt, geradeauf in Chlormethyl und reinen bei 150°C. schmelzenden Protocatechusäurealdehyd zerlegt; es wurde auf Grund dieser Thatsachen als Monomehtyläther des Protochatechusäurealdehyds erkannt." aus "Berichte der dt. chem. Gesselschaft, Tiemann,Ebend 1875/01 S. 510"

HI wäre bestimmt einen Versuch wert, ich könnte versuchen etwas Jodwasserstoffsäure aus H3PO4 und KI (NaI?) herzustellen.

Bleibt noch die Frage ob die Jodwasserstoffsäure auch verdünnt werden soll, oder ob die entstehende etwa 57% nicht zu heftig ist

[alphysist]

@Beutlin, ich habe das Original des Artikels. Der Verfasser hat diese Methode der Demethylierung erprobt, aber keine nennenswerten Mengen an Protocatechualdehyd nachweisen können. Ich kenne auch den Menschen, der den Ersteintrag in der Wiki dazu verfaßt hat persönlich sehr gut Glaub mir, der Artikel von 1875 ist keine Hilfe.

[herasm]

Ansonsten wäre vlt noch das mit pyridin und AlCl₃ wie im guten alten rhodium beschrieben vlt auchwas aber 24 stunden kochen
http://www.erowid.org/archive/rhodium/chemistry/methylenation.html
weiß eig jemand ob die demethylierung mittels Pyridin HCL in der Mikrowelle (eig für eugenol) auch für vanillin funktionieren würde?

[Beutlin]

Hm wie gesagt möchte ich vermeiden mit Pyridin zu arbeiten, hat jemand Erfahrungsewerte wenn es um eine Demethylierung mit HI geht?

[andychem]

Ich habe da ein recht interessantes Script gefunden...
Die Spaltung von Aryl-Methyl-Ethern mit Cyclohexyliodid:
http://144.206.159.178/ft/1010/593160/12217127.pdf

Die Ausbeuten sind sehr gut und die Kochzeiten mit 3-8 (14) h auch
angenehm - einziges Problem ist das LöMi: DMF [oder NMP - mit etwas schlechteren
Ausbeuten] und der große Überschuss (10 eq.) an Iodcyclohexan.

[alphysist]

@andychem, der Link ist leider tot.

[Heuteufel]

@andychem, der Link ist leider tot.

Ich nehme an, es handelt sich um folgendes Paper: Li Zuoa, Shanyan Yaoa, An efficient method for demethylation of aryl methyl ethers, Tetrahedron Letters, Volume 49, Issue 25, 16 June 2008, Pages 4054–4056 (DOI: 10.1016/j.tetlet.2008.04.070)
Die Reaktion beruht darauf, dass HI in situ aus Cyclohexyliodid durch Eliminierung ( >Cyclohexen) freigesetzt wird, und so stets geringe Mengen an HI im Reaktionsgemisch vorhanden sind. Das richtige Lösungsmittel ist scheinbar von großer Wichtigkeit für eine erfolgreiche Reaktion. Mir scheint, dass die 10 eq. Cyclohexyliodid für 2 Methoxy-Gruppen gedacht sind, 5 eq. reichen also möglicherweise auch...

Als Beispiel ist folgendes genannt (Substrat: 5,6-Dimethoxy-4-methylphtalid): 1 mmol Substrat, 10 mmol Cyclohexyliodid, 2 ml DMF, 14 Stunden unter Argon kochen, auf Wasser gießen, Aufarbeitung mit Ethylacetat, Vakkuum um Überschuss Cyclohexyliodid + Cyclohexen zu entfernen - den Rest kann man sich denken Für Vanillin reichen vermutlich weniger als 14 Stunden. 

Synthese von Cyclohexyliodid: http://forum.lambdasyn.org/index.php/topic,640.0.html

Aber jetzt mal ehrlich: Im Rhodium Archiv (http://www.erowid.org/archive/rhodium/chemistry/methylenation.html#pyralcl3) findet man eine tolle Anleitung mit Pyridin + AlCl₃ - beide Reagenzien sind billig (Pyridin geht so) und relativ ungefährlich, also, warum kompliziert machen, was auch einfach geht? (PS: Hab schon jede Menge Pyridin eingeatmet und konnte bislang keine adversen Effekte beobachten...  EDIT: Nicht falsch verstehen: ich will damit bloß sagen, dass wenn es mal ein bisschen nach Pyridin stinkt, kein Grund zur Aufregung besteht, und dass Pyridin meiner Meinung nach eher zu den ungefährlichen Lömis gehört)

Wer sich für das Thema interessiert:

In Greene's Protective Groups in Organic Synthesis (tolles Buch!) findet man eine gute Zusammenfassung darüber, wie man Methylgruppen an OH´s dran und wieder ab bekommt (http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/0470053488)

Robert L. Burwell Jr., The Cleavage of Ethers, Chem. Rev., 1954, 54 (4), pp 615–685, 1954 (DOI: 10.1021/cr60170a003)
Hab mir nicht alles durchgelesen, aber es ist eine sehr ausführliche Zusammenfassung. Wer die genau studiert findet bestimmt noch die ein oder andere interessante Reaktion.

Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.353 (1988); Vol. 59, p.35 (1979) Vorschrift für die Etherspaltung mit Iodtrimethylsilan, was eine sehr elegante Methode darstellt.

Auch interessant: Organic Syntheses, CV 3, 745 (bei Orgsyn nach "PROTOCATECHUIC ACID" suchen): Eine NaOH/KOH-Schmelze kriegt Vanillin super demethyliert, leider wird hierbei die Aldehyd-Gruppe zu COOH oxidiert.

PS: Bin ich der einzige, dem diese Cyclohexyliodid-Geschichte irgendwie nicht ganz koscher vorkommt? 

[alphysist]

Nein, bist Du nicht. Man muß schon sehr idealistisch sein, um das nachzukochen. 

Der gute alte Vanino gibt die Darstellung von Tiemann und Koppe (Ber. 14 (1881) 2015.) an:

Man erhitzt 10 Gwt. Brenzkatechin in 600 Gwt. 16% NaOH-Lsg. mit ca. 100 Gwt. Chloroform 5-6 h unter Rückfluß. Dann säuert man mit HCl an, läßt erkalten, filtriert vom schwarzen Harz ab, schüttelt mit Äther aus und behandelt die ätherische Lösung "in üblicher Weise" mit Natriumbisulfit. Der aus der Lösung der Bisulfitverbindung mit Schwefelsäure in Freiheit gesetzte Aldehyd kann durch Ausschütteln mit Äther isoliert und durch Umkristallisieren des Rückstandes der ätherischen Lösung aus siedendem Toluol leicht rein erhalten werden.

Eigenschaften: flache, glänzende Nadeln (aus Wasser) vom kp 150°C. Leicht löslich in Wasser, Alkohol und Äther, sehr schwer in kaltem, etwas leichter in siedendem Toluol.

So würde ich es versuchen.