4019 Sintesi dell estere metilico dell acido acetammidostearico dall estere metilico dell acido oleico

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1 NP 4019 Sintesi dell estere metilico dell acido acetammidostearico dall estere metilico dell acido oleico C 19 H 36 2 (296.5) 10 9 SnCl 4 H 2 Me (260.5) + H 3 C C N C 2 H 3 N (41.1) NH Me Me C 21 H 41 N 3 (355.6) NH Classificazione Tipo di reazione e classi di sostanze Addizione agli alcheni, reazione di Ritter; Estere di acido carbossilico, risorse rinnovabili; Tecniche usate Agitazione con ancoretta magnetica, aggiunta di reagenti con imbuto gocciolatore, riscaldamento sotto riflusso, estrazione con imbuto separatore, ricristallizzazione, filtrazione, concentrazione con evaporatore rotante, bagno di raffreddamento, bagno riscaldante ad olio; Istruzioni (scala dell esperimento: 84 mmol) Attrezzatura Pallone a due (o tre) colli da 250 ml, imbuto gocciolatore con compensatore di pressione, termometro interno, agitatore magnetico riscaldante con ancoretta magnetica, condensatore a riflusso, imbuto separatore, evaporatore rotante, bagno refrigerante con ghiaccio e sale, bagno ad olio; Sostanze estere metilico dell acido oleico (purezza: 84%, pe 218 C) acetonitrile (pe 82 C) cloruro di stagno(iv) (pe 114 C) 1 30,0 g (84,0 mmol di estere puro) 6,58 g (160 mmol) 31,0 g (120 mmol)

2 NP acqua tert-butil metil etere (pe 55 C) carbonato acido di sodio (per preparare 100 ml di soluzione di NaHC 3 satura) solfato di sodio per seccare miscela metanolo : acqua = 5 : 2 per ricristallizzare 1,80 g (100 mmol) 600 ml circa 10 g Reazione Predisporre un pallone a due colli da 250 ml e dotarlo di ancoretta magnetica, imbuto gocciolatore con compensatore di pressione e termometro interno. Mettere quindi nel recipiente di reazione 30,0 g (84,0 mmol) di estere metilico dell acido oleico (purezza: 84%) e 6,58 g (160 mmol) di acetonitrile. Trasferire l apparecchiatura in un bagno con ghiaccio e sale e raffreddare la miscela fino ad una temperatura interna di -18 C circa. Mantenendo sotto costante agitazione, gocciolare successivamente, in un arco di tempo di 5 minuti circa, 31,0 g (120 mmol) di cloruro di stagno(iv): durante questa fase la temperatura sale fino a 30 C circa. Una volta terminato, gocciolare quindi, sempre servendosi dell imbuto gocciolatore, 1,80 g (100 mmol) d acqua. Togliere dall apparecchiatura il termometro interno e l imbuto gocciolatore, installare un condensatore a riflusso e, mantenendo sotto costante agitazione, scaldare la miscela per 4 ore, avendo cura di mantenere la temperatura attorno a 70 C circa. Work up Dopo aver raffreddato la miscela di reazione fino a temperatura ambiente, trasferirla in un imbuto separatore e aggiungere 600 ml di tert-butil metil etere. Lavare il tutto con 100 ml d acqua, quindi estrarre la fase organica con 100 ml di una soluzione satura di carbonato acido di sodio; per finire, lavare nuovamente la frazione eterea con 5 porzioni da 100 ml d acqua e seccarla su solfato di sodio. Dopo aver eliminato l agente essiccante mediante filtrazione, allontanare il solvente tramite evaporatore rotante: come prodotto grezzo si ottiene un solido bianco-marrone. Resa di prodotto grezzo: 32,8 g; Ricristallizzare il prodotto grezzo da una miscela metanolo : acqua = 5 : 2. Resa: 27,8 g (78,2 mmol, 93%); aspetto: solido bianco; punto di fusione: C; Commenti L utilizzo di acetonitrile e di cloruro di stagno(iv) in eccesso è dettato dalla volontà di accorciare i tempi di reazione: nel caso si utilizzassero quantità stechiometriche, infatti, sarebbero necessarie 12 ore circa per completare la reazione. L analisi MS evidenzia che il solido isolato è composto da una miscela di regioisomeri: oltre agli isomeri 9- e 10- dell estere metilico dell acido acetammidostearico, si ottengono anche piccole quantità di prodotto sostituito in posizione 7-, 8-, 11-,

3 NP Gestione dei rifiuti Riciclo Il tert-butil metil etere evaporato viene raccolto e distillato. Suggerimenti per lo smaltimento dei rifiuti Rifiuto/i Fasi acquose (contenenti anche dell acetonitrile) Acque madri (miscela metanolo : acqua) Solfato di sodio Smaltimento Miscele acquose di solventi, contenenti alogeni Miscele acquose di solventi, non contenenti alogeni Rifiuti solidi, non contenenti mercurio Durata dell esperimento 5 ore per la reazione e 4 ore circa per il work up. Quando posso interrompere l esperimento? Dopo aver trasferito la miscela di reazione nell imbuto separatore e aver aggiunto tert-butil metil etere e acqua. Grado di difficoltà Medio Istruzioni (scala dell esperimento: 8,4 mmol) Attrezzatura Pallone a due colli da 10 ml, imbuto gocciolatore con compensatore di pressione, termometro interno, agitatore magnetico riscaldante con ancoretta magnetica, condensatore a riflusso, imbuto separatore, evaporatore rotante, bagno refrigerante con ghiaccio e sale, bagno ad olio; Sostanze estere metilico dell acido oleico (purezza: 84%, pe 218 C) acetonitrile (pe 82 C) cloruro di stagno(iv) (pe 114 C) acqua tert-butil metil etere (pe 55 C) carbonato acido di sodio (per preparare 40 ml di soluzione di NaHC 3 satura) solfato di sodio per seccare miscela metanolo : acqua = 5 : 2 per ricristallizzare 3,0 g (8,4 mmol di estere puro) 0,66 g (16 mmol) 3,1 g (12 mmol) 180 mg (10 mmol) 150 ml circa 4 g Reazione Predisporre un pallone a due colli da 10 ml e dotarlo di ancoretta magnetica, imbuto gocciolatore con compensatore di pressione e termometro interno. Mettere quindi nel recipiente di reazione 3,0 g (8,4 mmol) di estere metilico dell acido oleico (purezza: 84%) e 3

4 NP 0,66 g (16 mmol) di acetonitrile. Trasferire l apparecchiatura in un bagno con ghiaccio e sale e raffreddare la miscela fino ad una temperatura interna di -18 C circa. Mantenendo sotto costante agitazione, gocciolare successivamente, in un arco di tempo di 5 minuti circa, 3,1 g (12 mmol) di cloruro di stagno(iv): durante questa fase la temperatura sale fino a 30 C circa. Una volta terminato, gocciolare quindi, sempre servendosi dell imbuto gocciolatore, 180 mg (10 mmol) d acqua. Togliere dall apparecchiatura il termometro interno e l imbuto gocciolatore, installare un condensatore a riflusso e, mantenendo sotto costante agitazione, scaldare la miscela per 4 ore, avendo cura di mantenere la temperatura attorno a 70 C circa. Work up Dopo aver raffreddato la miscela di reazione fino a temperatura ambiente, trasferirla in un imbuto separatore e aggiungere 150 ml di tert-butil metil etere. Lavare il tutto con 40 ml d acqua, quindi estrarre la fase organica con 40 ml di una soluzione satura di carbonato acido di sodio; per finire, lavare nuovamente la frazione eterea con 4 porzioni da 40 ml d acqua e seccarla su solfato di sodio. Dopo aver eliminato l agente essiccante mediante filtrazione, allontanare il solvente tramite evaporatore rotante: come prodotto grezzo si ottiene un solido bianco-marrone. Resa di prodotto grezzo: 3,25 g; Ricristallizzare il prodotto grezzo da una miscela metanolo : acqua = 5 : 2. Resa: 2,50 g (7,03 mmol, 84%); aspetto: solido bianco; punto di fusione: C; Commenti L utilizzo di acetonitrile e cloruro di stagno(iv) in eccesso è dettato dalla volontà di accorciare i tempi di reazione: nel caso si utilizzassero quantità stechiometriche, infatti, sarebbero necessarie 12 ore circa per completare la reazione. L analisi MS evidenzia che il solido isolato è composto da una miscela di regioisomeri: oltre agli isomeri 9- e 10- dell estere metilico dell acido acetammidostearico, si ottengono anche piccole quantità di prodotto sostituito in posizione 7-, 8-, 11-, 12-. Gestione dei rifiuti Riciclo Il tert-butil metil etere evaporato viene raccolto e distillato. Suggerimenti per lo smaltimento dei rifiuti Rifiuto/i Fasi acquose (contenenti anche dell acetonitrile) Acque madri (miscela metanolo : acqua) Solfato di sodio Smaltimento Miscele acquose di solventi, contenenti alogeni Miscele acquose di solventi, non contenenti alogeni Rifiuti solidi, non contenenti mercurio 4

5 NP Durata dell esperimento 5 ore per la reazione e 4 ore circa per il work up. Quando posso interrompere l esperimento? Dopo aver trasferito la miscela di reazione nell imbuto separatore e aver aggiunto tert-butil metil etere e acqua. Grado di difficoltà Medio Caratterizzazione Monitoraggio della reazione tramite TLC Preparazione del campione: Prelevare una goccia della miscela di reazione mediante una pipetta Pasteur e diluirla in 0,5 ml di dietil etere. Condizioni TLC: Adsorbente: Lastrina Merck TLC Alu plates silica gel 60 F 254 ; dimensioni: 5 x 10 cm; Eluente: etere di petrolio (60-80) : acetato di etile : metanolo = 14 : 6 : 0,5 Visualizzazione: Immergere la lastrina in una soluzione di H 2 S 4 (2 N) ed asciugarla brevemente con un phon. Analisi GC Preparazione del campione: Sciogliere 10 mg di prodotto (grezzo o puro) in 10 ml di diclorometano. Condizioni GC: Colonna: Iniezione: Gas carrier: Forno: Rivelatore: DB-1; lunghezza: 28 m; diametro interno: 0,32 mm; film: 0,25 µm; Iniezione in colonna; volume iniettato: 0,2 µl; H 2, 40 cm/sec; Temperatura iniziale: 90 C (5 min); 10 C/min fino a 240 C (35 min); FID, 270 C; La concentrazione percentuale è stata calcolata tramite i valori delle aree dei picchi. 5

6 NP GC del prodotto grezzo Tempo di ritenzione [min] Sostanza Area [%] del picco prodotto (miscela di regioisomeri) estere metilico dell acido stearico estere metilico dell acido palmitico 0.74 GC del prodotto puro Tempo di ritenzione [min] Sostanza Area [%] del picco prodotto (miscela di regioisomeri) 100 6

7 NP Spettro 1 H NMR del prodotto (miscela di regioisomeri, 300 MHz, CDCl 3 ) HN δ [ppm] Molteplicità Numero di H Assegnazione 0.81 t 3 18-H m 28 CH 2 rimanenti 1.90 s 3 -NH-C(=)-CH t 2 2-H 3.59 s 3 --CH m 1 -CH-NH d 1 -NH- Spettro 13 C NMR del prodotto puro (miscela di regioisomeri, 75,5 MHz, CDCl 3 ) HN δ [ppm] Assegnazione C NH-C(=) CH CH-NH CH 2 -CH-NH C solvente 7