Sintesi dell'(S)-(+)-3-idrossibutanoato di metile
L'ho cercata nel Forum, ma non l'ho trovata. Se c'è scusate e qualche moderatore la unisca. Grazie.

È una sintesi per via enzimatica molto semplice, un esempio di come si possa preparare un composto chirale da uno achirale, un alcool partendo da un chetone.

L'ho fatta a scuola alcuni anni or sono (ora non possiamo più usare alcun solvente clorurato), non ricordo la resa ottenuta e non ho foto da poter allegare.

Reazione
L'acetoacetato di metile viene ridotto a (S)-(+)-3-idrossibutanoato di metile da uno degli enzimi riducenti presenti nel lievito per pane. Questo enzima è uno dei molti coinvolti nel metabolismo del D-glucosio a etanolo. In bibliografia è riportata una resa dell'enantiomero compresa tra il 70 e il 97%.

   

Al termine della purificazione del prodotto si può controllare la purezza chimica con vari metodi: temperatura di ebollizione, indice di rifrazione, cromatografia TLC, spettrofotometria IR.
Si può inoltre controllare la purezza ottica del prodotto ottenuto mediante misure al polarimetro.

(S)-(+)-3-idrossibutanoato di metile: liquido incolore, d = 1,09 g/mL, TEB = 144-145°C, n16/D = 1,4156, [α]25/D = +38,5° (c = 1,80 g/mL cloroformio)

Materiali e reagenti
- Beuta da 500 mL
- Tubo a U con tappo forato nel braccio corto
- Riscaldatore-agitatore magnetico + ancoretta
- Beuta codata + imbuto di Büchner con filtro di carta + pompa da vuoto
- Imbuto separatore
- Pallone da distillazione
- Apparecchiatura per distillazione semplice o Rotavapor
- Apparecchiatura per TEB
- Rifrattometro
- Lastrina per TLC
- Spettrofotometro IR
- Polarimetro

- Saccarosio
- Fosfato monoacido di sodio
- Acqua
- Lievito secco per pane
- Acetoacetato di etile
- Olio minerale o xilene
- Soluzione satura di idrossido di bario
- Celite o altro ausiliario per filtrazione
- Cloruro di sodio
- Diclorometano
- Solfato di sodio anidro
- Cloroformio
- Per rivelare le macchie in TLC: soluzione fosforica di 2,4-dinitrofenilidrazina: sciogliere a caldo 1 g di 2,4-dinitrofenilidrazina in 25 mL di acido fosforico all'85%; raffreddare e addizionare 25 mL di alcool etilico, filtrando se occorre

Esecuzione della reazione
In una beuta da 500 mL sciogliere 80 g di saccarosio e 0,5 g di fosfato monoacido di sodio (per tamponare il pH) in 150 mL di acqua (anche non distillata) a circa 35°C.
Aggiungere 16 g di lievito per pane secco.
Tappare la beuta con il tubo a U ed immergere l'altro braccio in un'altra beuta contenente una soluzione satura di idrossido di bario ricoperta da uno strato di olio minerale o xilene; il tubo deve pescare nella soluzione basica in modo che la CO2 che si sviluppa dalla reazione possa reagire con essa.
La reazione può essere condotta anche coprendo semplicemente la beuta di reazione con un vetrino da orologio; eseguendo però la reazione in assenza di ossigeno (fermentazione anaerobica), il prodotto che si ottiene avrà una purezza ottica più elevata.

   

Aggiungere ora 5 mL di di acetoacetato di metile e continuare a mescolare per 15 minuti.
Proseguire poi per almeno 48 ore con un'agitazione più blanda, ma sempre mantenendo la temperatura sui 30°-35°C.


Separazione del prodotto dalla miscela di reazione
Raffreddare la miscela di reazione a temperatura ambiente.
Preparare un letto di ausiliare di filtrazione (20 g celite in 75 mL di acqua) sull'imbuto di Büchner coperto da filtro.
Aggiungere altri 20 g di celite alla miscela di reazione e, mantenendola mescolata, filtrare sottovuoto attraverso il letto filtrante.
La celite serve per trattenere sul filtro le cellule del lievito che altrimenti passerebbero sotto.
Lavare diverse volte il filtro con piccole porzioni di acqua.
Saturare il filtrato con cloruro di sodio e trasferirlo in imbuto separatore.
Eseguire almeno 4-5 estrazioni con 20-30 mL di diclorometano ogni volta, agitando delicatamente l'imbuto separatore per evitare emulsioni.
Riunire tutte le fasi estratte inferiori in un recipiente secco ed anidrificare con sodio solfato anidro.

Purificazione del prodotto ottenuto
Decantare la soluzione di diclorometano in un pallone da distillazione secco e tarato.
Eliminare la maggior parte del diclorometano con Rotavapor o, in mancanza, con apparecchiatura per distillazione semplice.
Il residuo, costituito da (S)-(+)-3-idrossibutanoato di metile grezzo, dovrebbe pesare circa 3,5 g.

Controllo della purezza chimica
Determinare il punto di ebollizione e l'indice di rifrazione del prodotto ottenuto e confrontarli con quelli tabulati del composto puro.
Registrare gli spettri IR del acetoacetato di metile di partenza e del prodotto ottenuto: in quest'ultimo deve essere presente di picco di assorbimento caratteristico di stretching del legame O-H tra 3000 e 2600 cm-1.

      

Preparare una lastrina TLC con acetoacetato di metile di partenza e del prodotto ottenuto ed eluire in diclorometano. Per controllare la presenza di acetoacetato di metile nel prodotto ottenuto rivelare le macchie spruzzando sulla superficie della lastra e scaldando leggermente la soluzione fosforica di 2,4-dinitrofenilidrazina: aldeidi e chetoni danno macchie arancioni.

Controllo della purezza ottica
Compatibilmente con la quantità di prodotto ottenuto, preparare una soluzione a concentrazione nota in cloroformio la più concentrata possibile in cloroformio.
Misurare la rotazione al polarimetro, azzerando lo strumento con solo cloroformio, e calcolare la sua rotazione specifica come segue:

[α]t/λ = α / c· l
dove:
α = rotazione osservata in gradi
c = concentrazione in grammi per millilitro di soluzione (g/mL)
l = lunghezza del tubo portacampione in decimetri (dm)
λ = lunghezza d’onda della luce (indicata normalmente con il simbolo “D”, cioè lo stesso simbolo attribuito alla riga D del sodio)
t = temperatura in gradi centigradi (°C)

La purezza ottica del campione in esame è data da: rotazione specifica del prodotto ottenuto / 0,385.
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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luigi_67, ohilà, fosgene, ClaudioG., quimico, zodd01
C'é la stessa sintesi, ma in versione piú green, sul mio libro di laboratorio.
Se volete piú tardi la posto cosí per confrontare.
COCl2
[tossico]
R: 26-34

La chimica organica e' la chimica dei composti del carbonio. La biochimica e' lo studio dei composti del carbonio che strisciano. (Mike Adams)
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LuiCap
Certo che sì!!!
Mi puoi dire autore e titolo del libro? Grazie

È per caso il
Valitutti, Fornari, Gando
Chimica organica, biochimica e laboratorio
???
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Ha un nD di 4,41 ? Ma come si misura una indice del genere ? Il rifrattometro di Abbe va da 1,3000 a 1,7000.
" Trasformare rifiuti in risorse "
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(2015-10-10, 21:08)LuiCap Ha scritto: È per caso il
Valitutti, Fornari, Gando
Chimica organica, biochimica e laboratorio
???

Si é proprio quello!
COCl2
[tossico]
R: 26-34

La chimica organica e' la chimica dei composti del carbonio. La biochimica e' lo studio dei composti del carbonio che strisciano. (Mike Adams)
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(2015-10-11, 08:40)zodd01 Ha scritto: Ha un nD di 4,41 ? Ma come si misura una indice del genere ? Il rifrattometro di Abbe va da 1,3000 a 1,7000.

Grazie per l'occhio di lince!!!
Era un errore di battitura, adesso ho corretto: n16/D = 1,4156
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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Sarò ancora rintronato da ieri ma... Quanto substrato di partenza viene impiegato in tale sintesi? Non trovo il dato.
L'uso di enzimi in sintesi organica è sempre qualcosa di affascinante e decisamente green. Usare solvente acquoso per fare una sintesi è tanta roba.
Sono curioso di vedere la sintesi postata da fosgene.
Sensa schei né paura ma coa tega sempre dura
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(2015-10-11, 11:30)quimico Ha scritto: Sarò ancora rintronato da ieri ma... Quanto substrato di partenza viene impiegato in tale sintesi? Non trovo il dato.
L'uso di enzimi in sintesi organica è sempre qualcosa di affascinante e decisamente green. Usare solvente acquoso per fare una sintesi è tanta roba.
Sono curioso di vedere la sintesi postata da fosgene.

Almeno tu avrai un motivo eccellente per essere rintronato, io, ahimè, ho solo l'età!!!
Non trovi il dato perché l'ho dimenticato nelle dita... ora lo aggiungo al post in rosso.

Scusatemi tutti Blush

Il libro di fosgene ce l'ho pure io :-)
Il procedimento è lo stesso, utilizza solo quantità più ridotte, diverso substrato e usa dietilcarbonato come solvente di estrazione.
- 9 g saccarosio
- 60 mg di Na2HPO4
- 30 mL acqua
- 2 g lievito
- 600 mg di acetoacetato di etile
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
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AHAH no dai... Non dica così.
Fa nulla. Grazie dell'aggiunta allora :-D
Ci mancherebbe...
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