NOP
2005
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Sintesi dell’acetonide del meso-1,2-difenil-1,2-etandiolo
(2,2-dimetil-4,5-difenil-1,3-diossolano)
Ph
H
H
OH
O
+
OH Ph
C14H14O2
(214.3)
FeCl3
H3C
CH3
- H2O
H
H
O
O
Ph
Ph
H3C
C3H6O
(58.1)
(162.2)
CH3
C17H18O2
(254.3)
• Classificazione
Tipo di reazione e classi di sostanze
Reazione del gruppo carbonile dei chetoni, acetalizzazione;
Chetone, alcol, acetale, gruppo protettivo, catalizzatore acido;
Tecniche usate
Reazione da condurre in ambiente anidro, riscaldamento sotto riflusso, agitazione con
ancoretta magnetica, filtrazione, concentrazione con evaporatore rotante, estrazione con
imbuto separatore, ricristallizzazione, bagno riscaldante ad olio;
• Istruzioni (scala dell’esperimento: 5 mmol)
Attrezzatura
Pallone a tre colli da 100 mL, pallone da 50 mL, condensatore a riflusso, linea di gas inerte
(N2), portatubo, agitatore magnetico riscaldante con ancoretta magnetica, beaker da 250 mL,
imbuto separatore da 250 mL, imbuto da vuoto Hirsch, beuta da vuoto, evaporatore rotante,
pompa da vuoto, bagno ad olio;
Sostanze
meso-1,2-difenil-1,2-etandiolo
1,07 g (5,00 mmol)
(pf 132-134 °C; prodotto esperimento NOP-Nr. 2004)
cloruro di ferro(III) anidro (pf 305 °C)
300 mg (1,85 mmol)
acetone anidro (pe 56 °C)
23,3 g (29,4 mL, 400 mmol)
acetato di etile (pe 77 °C)
60 mL
etere di petrolio anidro (pe 40–60 °C) per ricristallizzare circa 15 mL
carbonato di potassio
circa 1 g
(per preparare 50 mL di una soluzione acquosa di Na2CO3 al 2%)
solfato di magnesio per seccare
circa 1 g
1
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Reazione
ATTENZIONE: Dal momento che FeCl3 è molto igroscopico, è necessario esporlo all’aria il
meno possibile.
Predisporre un pallone a tre colli da 100 mL, lavarlo con azoto (per eliminare l’ossigeno
presente) e dotarlo di ancoretta magnetica e condensatore a riflusso; mettere nel recipiente di
reazione 1,07 g (5,0 mmol) di 1,2-difenil-1,2-etandiolo e sciogliere il tutto in 23 g (30 mL,
400 mmol) di acetone anidro; addizionare rapidamente 300 mg (1,85 mmol) di cloruro di
ferro(III) anidro: durante le aggiunte la miscela assume un colore giallo-marrone. Mantenendo
sotto costante agitazione, scaldare la miscela a riflusso per 20 minuti.
Work up
Dopo aver raffreddato fino a temperatura ambiente, versare il contenuto del pallone in un
beaker da 250 mL contenente 50 mL di una soluzione di carbonato di potassio al 2% (in
questa fase si osserva la formazione di un fine precipitato di color marrone). Trasferire la
miscela in un imbuto separatore da 250 mL ed estrarla con 3 porzioni da 20 mL di acetato di
etile. Riunire le fasi organiche risultanti (che appaiono incolori), lavarle con 25 mL d’acqua e
seccarle su solfato di magnesio. Eliminare l’agente essiccante tramite filtrazione ed evaporare
il sovente mediante evaporatore rotante: come residuo si ottiene un olio leggermente colorato
di giallo. Riscaldandolo blandamente (temperatura del bagno ad olio: 40 °C), seccare il
prodotto grezzo per 30 minuti con una pompa da vuoto (ad una pressione di 1-2 hPa).
Resa di prodotto grezzo: 1,05 g; punto di fusione: 56 °C; purezza secondo analisi HPLC:
83%;
Mettere il prodotto grezzo in pallone da 50 mL e aggiungere 13 mL di etere di petrolio (40-60
°C) anidro caldo. Mantenendo sotto costante agitazione, scaldare la miscela a riflusso per 5
minuti. Filtrare la soluzione ancora calda in un pallone da 50 mL (in maniera tale da
allontanare i residui insolubili) ed eliminare il solvente tramite evaporatore rotante. Seccare il
prodotto (giallo) oleoso rimanente con una pompa da vuoto (ad una pressione di 1-2 hPa) e
conservarlo in frigorifero per consentirne la cristallizzazione.
Resa: 918 mg (3,61 mmol; 72%); punto di fusione: 56-57 °C;
Il prodotto può essere ricristallizzato da 1 mL di etere di petrolio (40-60 °C) anidro, anche se
non è possibile eliminare completamente l’1,2-difenil-1,2-etandiolo non reagito.
Resa: 520 mg (2,05 mmol; 41%); punto di fusione: 58-60 °C;
Il residuo (120 mg) insolubile in etere di petrolio caldo è composto principalmente da 1,2difenil-1,2-etandiolo non reagito.
Commenti
Il prodotto è stabile come solido a temperatura ambiente, solo a patto di mantenerlo anidro.
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Una soluzione del prodotto in CDCl3 mostra (secondo analisi 1H NMR) parziale rottura della
funzione acetalica già dopo una sola giornata; molto probabilmente questa reazione è dovuta
ad alcune tracce d’acido presenti.
Gestione dei rifiuti
Riciclo
L’etere di petrolio evaporato viene raccolto e distillato.
Suggerimenti per lo smaltimento dei rifiuti
Rifiuto/i
Fase acquosa proveniente dall’estrazione
Acetato di etile evaporato
(potrebbe contenere dell’acetone)
Smaltimento
Miscele acquose di solventi, contenenti alogeni
Solventi organici, non contenenti alogeni
Durata dell’esperimento
3 ore.
Quando posso interrompere l’esperimento?
Dopo aver evaporato l’acetato di etile.
Grado di difficoltà
Facile
• Caratterizzazione
Monitoraggio della reazione tramite HPLC
Preparazione del campione (per scala da 5 mmol):
Abbassare il bagno ad olio; una volta che la soluzione ha smesso di bollire, prelevarne 5 mL tramite una pipetta
Pasteur. Aggiungere il campione a 10 mL di una soluzione di carbonato di potassio al 2% e trasferire il tutto in
un imbuto separatore. Estrarre la miscela con 3 porzioni da 5 mL di acetato di etile, riunire le fasi organiche e
seccarle su solfato di magnesio. Eliminare l’agente essiccante mediante filtrazione ed allontanare il solvente
tramite evaporatore rotante. Sciogliere 0,5 mg del residuo rimanente in 2 mL di acetonitrile e iniettare 5 µL della
soluzione risultante.
Condizioni HPLC:
Colonna:
Temperatura della colonna:
Volume iniettato:
Eluizione in gradiente:
Flusso:
Lunghezza d’onda del rivelatore:
Phenomenex Luna C18; dimensione particelle: 3 µm; lunghezza: 150 mm;
diametro interno: 4,6 mm;
25 °C;
5 µL;
0 min
5% acetonitrile + 95% acqua;
40 min 95% acetonitrile + 5% acqua;
50 min 95% acetonitrile + 5% acqua;
1,0 mL/min;
220 nm;
L’analisi dei campioni prelevati dopo 10, 20, 30, 40 e 60 minuti dall’inizio della reazione ha sempre fornito lo
stesso risultato in termini di rapporto reagente – prodotto:
95 : 5
acetonide : 1,2-difenil-1,2-etandiolo =
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HPLC del prodotto grezzo
Preparazione del campione:
Sciogliere 0,5 mg di prodotto in 2 mL di acetonitrile e iniettare 5 µL della soluzione risultante.
mAU
800
30.947
600
400
16.835
200
0
0
10
20
30
40
50
min
50
min
HPLC del prodotto puro (dopo ricristallizzazione)
Preparazione del campione analoga a quella descritta per il prodotto grezzo.
mAU
30.938
800
600
400
16.829
200
0
0
Tempo di ritenzione
[min]
16.8
30.9
altri
10
20
30
40
Area [%] del picco
Sostanza
1,2-difenil-1,2-etandiolo (reagente)
acetonide (prodotto)
non identificata
4
Prodotto grezzo
2.5
82.9
14.4
Prodotto puro
2.8
96.1
1.1
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Spettro 1H NMR del prodotto grezzo (400 MHz, CDCl3)
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
(ppm)
A partire dalle intensità dei singoletti a 5,53 e 4,83 ppm è possibile determinare un rapporto acetonide –
difeniletandiolo pari a 96 : 4.
Il fatto che i due gruppi metilici dell’acetonide presentino due chemical shift chiaramente diversi, ci permette di
determinare la stereochimica del diolo di partenza impiegato: solo il prodotto derivante dall’isomero meso,
infatti, presenta i 2 fenili sulla stessa faccia dell’anello a 5 termini. Come conseguenza, i due gruppi metilici
risentono di intorni chimici molto differenti tra loro e vengono a trovarsi in zone diverse dello spettro NMR.
Spettro 1H NMR del prodotto puro (dopo ricristallizzazione, 300 MHz, CDCl3)
Rapporto
acetonide : diolo = 98 : 2
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
(ppm)
δ [ppm]
7.4-7.2
7.2-6.8
5.53
4.84
1.84
1.62
7.26
Molteplicità
m
m
s
s
s
s
s
Numero di H
10
2
3
3
5
Assegnazione
CH aromatico (reagente)
CH aromatico (prodotto)
CH–O– (prodotto)
CH–O– (reagente)
CH3
CH3
solvente
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Spettro 1H NMR del prodotto grezzo (300 MHz, CDCl3)
(analisi effettuata 2 giorni dopo la preparazione del prodotto)
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
(ppm)
Si può notare come i segnali relativi all’ 1,2-difeniletandiolo siano leggermente più intensi rispetto a quelli dello
spettro del grezzo precedentemente riportato; è, inoltre, possibile osservare un singoletto a 2,17 ppm dovuto
all’acetone.
Spettro 1H NMR del residuo presente nel pallone (300 MHz, CDCl3)
(dopo filtrazione a caldo)
7
6
5
4
3
2
1
0
(ppm)
In questo caso i segnali relativi all’ 1,2-difeniletandiolo sono decisamente più intensi di quelli del prodotto (Il
singoletto allargato a 1.95 ppm è dovuto ai protoni dei gruppi –OH del diolo).
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Spettro 13C NMR del prodotto puro (75,5 MHz, CDCl3)
140
130
120
110
100
90
80
(ppm)
70
60
50
40
30
20
Assegnazione
C (quaternario) aromatico
CH aromatico
–O–C–O–
CH–O–
CH3
CH3
solvente
δ [ppm]
137.7
128.3 - 126.9
108.8
81.5
26.8
24.5
76.5-77.5
Spettro IR del prodotto grezzo (KBr)
Trasmissione [%]
80
Transmission [%]
70
60
50
40
30
20
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
-1
-1
Numeri
d’onda [cm
Wellenzahl
[cm ]]
7
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Spettro IR del prodotto puro (KBr)
Trasmissione [%]
80
70
Transmission [%]
60
50
40
30
20
10
0
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
-1
-1
Numeri
d’onda [cm
Wellenzahl
[cm ]]
[cm-1]
3095-3000
2990-2880
1490, 1454
Assegnazione
C–H stretching, aromatico
C–H stretching, alcano
C=C stretching, aromatico
8
2007
