Una sintesi da qualche centesimo - Divanillideneacetone

Ciao a tutti!

Oggi vi propongo una sintesi che probabilmente è vista e rivista, ma dato che l'ho fatta perchè no! Sono partito senza idee particolari, ma aprendo l'armadio degli organici e ho trovato in fondo delle bustine di vanillina alimentare, allora senza fare alcuna ricerca ho aperto il Cranwell (3a ed. pp. 460-462; libro di Organica sperimentale che ho amato alla follia e consiglio a tutti) cercando qualcosa da farci semplicemente per usare quelle rimanenze di acquisti fatti anni fa! La prima cosa che mi salta all'occhio è la classica condensazione Benzaldeide-Acetone, provo a fare i calcoli di proporzione tra benzaldeide e vanillina, la faccio, la soluzione si colora e non ottengo nessun precipitato... allora penso bene di scrivermi la reazione e disegnando mi ricordo di quanto infame possa essere l'ossidrile fenolico. Il loro prodotto precipitava, il mio in soluzione alcalina era solubile come il sale.  

Ho accantonato la sintesi per una qualche settimana, ma poi settimana scorsa mentre una reazione richiedeva di stare a reflusso 8h mi sono rimesso a "ciappinare" e sono arrivato ad una procedura carina.  

Reagenti, tutti Supermercato Grade:

- 3,80g di vanillina

- 0,75g di acetone

- 25mL di etanolo assoluto (unico analitico, ma penso vada bene il 96% anche se non ho verificato)

- 2,5g di NaOH

+Solventi per lavaggi del prodotto (Etanolo ed Et2O/DCM/EtOAC)

Procedura:

In un pallone da 50mL porre 25mL di etanolo assoluto e solubilizzare con l'aiuto di un ancoretta in agitazione magnetica la vanillina (3,8g; 25mmol; 2eq.), in un piccolo becher preparare una soluzione concentrata di NaOH (2,5g; eccesso) solubilizzando l'idrossido nella minima quantità di acqua, una volta che la soluzione è limida occorre lasciarla raffreddare completamente. In rapida agitazione aggiungere al pallone l'acetone (0,75g; 13mmol; 1.1eq), e porre il pallone in un cristallizzatore di acqua (10-20 gradi va più che bene) sempre sull'agitatore magnetico di modo che la temperatura sia più o meno costante. A questo punto aggiungere tutta la soluzione di NaOH velocemente e lasciare in agitazione per almeno 5-10 minuti. La reazione procede rapidamente e si osserva immediatamente un cambio di colore. Al termine dei 10 minuti filtrare su Buchner o Gosh (molto fine), lavare con 2x10mL EtOH e 2x10mL Et2O (in alternativa DCM o EtOAc). Il prodotto può essere ricristallizzato da Acqua-Etanolo. Il prodotto appare puro e può presentare piccole tracce di sodio vanillina eliminabili tramite ricristallizzazione o allungando leggermente il tempo di reazione.  

IR (neat, ATR) 2900-2800 (C-H), 2711 singoletto(C-H metossi), 1653 (C=O coniugato), 1582 (C=C coniugato)

Spettro poco eloquente, evidentissima la presenza di un lungo sistema coniugato con spostamento di tutte le bande verso numeri d'onda più bassi.

Non ho fatto p.f. perchè sia su PubChem che su Reaxys non ci sono dati, l'IR sembra conforme e non ho modo di fare ne ESI ne NMR, quindi penso che le mie indagini al riguardo si concludano qui, ma è una dimostrazione molto carina che si può anche portare come laboratorio didattico. il prodotto è un bellissimo solido giallo pastello che si si comporta da indicatore acido base con viraggio a ph simili alla fenoftaleina e alla sua amica curcumina (proverò a farla quando avrò a disposizione l'acetilacetone). 

Attendo commenti, intanto grazie della lettura!

Complimenti! Ho alcune domande e considerazioni da fare.

Come fai ad essere sicuro di aver ottenuto solo il prodotto di doppia condensazione? Esiste già una discussione simile dove si diceva di aver ottenuto esclusivamente il prodotto di monocondensazione e le procedure non sono poi così differenti. Mi chiedo quindi, chi ha ragione? Ho controllato su Reaxys ed, effettivamente, si dice tutto e il contrario di tutto sui p.f. dei due composti. Senza prendere in considerazione tecniche strumentali, io proverei a fare una TLC per assicurarmi che ci sia un solo prodotto. Riporto quello che ho trovato nelle supporting information di questo https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.0c00630paper in cui si illustra la sintesi del prodotto di mono condensazione.

"Compound 10a was prepared in quantitative yield as yellow soild, following the same procedure as described in the general procedure with vanillin (1.11 g, 8.15 mmol) in acetone (15 mL) and ethanol (10 mL), stirring for 24 h. The crude residue was recrystallized from hexane and ether to yield compound 10a. Rf = 0.56 (Toluene/EtOAc = 2:1, v/v). 1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 7.45 (d, J = 16.2 Hz, 1H), 7.10 (dd, J = 1.8 and 8.2 Hz, 1H), 7.08 (s, 1H), 6.94 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 6.59 (d, J = 16.2 Hz, 1H), 5.89 (s, 1H), 3.96 (s, 3H), 2.37 (s, 3H). 1H NMR data were in complete agreement with those reported in the literature.3"

Potresti provare a ripetere questa semplice sintesi e poi confrontare i prodotti via TLC con la fase mobile indicata. 

Ho trovato inoltre un https://www.rsc.org/suppdata/gc/c2/c2gc35848d/c2gc35848d.pdfpaper dove, oltre alla procedura di sintesi, vengono anche indicati anche i dati spettroscopici.

"A solution of vanillin (18) (2.5 g, 16 mmol) in acetone (30 mL) was treated with 8 M HCl (8mL) and the resulting mixture was stirred at room temperature for 24 h. The reaction mixture was neutralized with 2.5 M NaOH (ca. 20 mL), H2O (100 mL) was added and the mixture was extracted with EtOAc (2 × 100 mL). The combined organic layers was dried over Na2SO4, filtered and evaporated in vacuo. The crude product was purified by column chromatography over silica gel (CH2Cl2/MeOH = 20:0.1) to afford (E)-4-(4-hydroxy-3- methoxyphenyl)but-3-en-2-one [(E)-14e] (1.5 g, 7.8 mmol, 48%) as a yellow solid. mp 125- 126 °C (lit.,7 124-125 °C); Rf 0.26 (CH2Cl2/MeOH = 20:0.1); UV λmax (MeCN)/nm 221, 238 and 328 (log ε/dm3 mol-1 cm -1 4.06, 4.05 and 4.31); IR (ATR) ~ ν max/cm-1 3241 (OH), 3003 (CH3), 1674 (C=O), 1635 (C=C), 1581 (arom. C=C), 1516 (arom. C=C), 1262 (arom. C-O), 1165 (alkyl C-O), 979 (trans -CH=CH-), 839 (arom. C-H) and 823 (arom. C-H); 1 H NMR δH (300 MHz; CDCl3) 2.36 (3H, s, 1-H), 3.93 (3H, s, OCH3), 5.94 (1H, s, OH), 6.58 (1H, d, 3 J3- H,4-H 16.3 Hz, 3-H), 6.93 (1H, d, 3 J5’-H,6’-H 8.0 Hz, 5’-H), 7.06 (1H, d, 4 J2’-H,6’-H 1.9 Hz, 2’-H), 7.09 (1H, dd, 3 J5’-H,6’-H 8.1 Hz, 4 J2’-H,6’-H 1.8 Hz, 6’-H) and 7.45 (1H, d, 3 J3-H,4-H 16.1 Hz, 4-H); 13C NMR δC (75 MHz; CDCl3) 27.28 (C-1), 55.94 (OCH3), 109.28 (C-2’), 114.80 (C-5’), 123.50 (C-6’), 124.98 (C-3), 126.91 (C-1’), 143.72 (C-4), 146.86 (C-3’), 148.24 (C-4’) and 198.40 (C-2); MS (EI, 70 eV) m/z 192 (M+ , 100%), 145 (64), 134 (8), 117 (17) and 89 (8).

Ovviamente ci si può sbizzarrire nelle ricerche e negli esperimenti, queste sono le prime cose che ho trovato.

Ottimo spunto di riflessione, ci sono varie tecniche sperimentali per stabilire il prodotto della reazione.

Per esempio, avendo a disposizione un NMR, si potrebbe vedere semplicemente la presenza di un -CH3, con shift differente dal -OCH3, tuttavia dubito che tutti qui nel forum abbiamo accesso ad un NMR casalingo,

Si potrebbe "ripetere" aggiungere un equivalente di vanillina, di base, ripetere la reazione e misurare la massa di prodotto, se la massa aumenta il nostro primo prodotto era la mono-aldolo, se la massa rimane la stessa (o diminuisce)  il nostro prodotto era la bis-aldolo.

Alternativa che mi viene in mente è la spettroscopia UV, in teoria il prodotto bis-aldolo ha un assorbimento a lunghezze d'onda maggiori, vediamo cosa dicono i calcoli:

Mono-aldolo:

Bis-aldolo:

I calcoli indicano che il prodotto bis-aldolo ha un assorbimento a circa 60nm spostato verso il rosso, purtroppo entrambe le bande sono nel UV, pertanto non riconoscibili ad occhio nudo.

Erwin