Kemi

Syntese af ibuprofen

03. marts 2006 af wuk (Slettet)
Hej,

Jeg skal i forbindelse med et eksamensprojekt i faget Proces og levnedsmiddel fremstille ibuprofen ved en organisk syntese.

Jeg benytter mig af "Boots syntesevej, da vores laboratorium ikke overholder kriterierne for arbejdet med andre mere effektive synteseveje.

Man kan finde den på:
http://www.chemsoc.org/networks/learnnet/green/ibuprofen/

Jeg sidder i øjeblikket og finder ud af eksperimentielle detaljer og fysiske forhold for udførelsen af syntesen, men det går ikke så godt. Som det fremgår af linket foroven er syntesen beskrevet meget overfladisk i reaktionsskemaet. Det fremgår ikke hvilke metoder de bruger, og hvilke koncentrationer de bruger af opløsningerne osv.

I kan se det jeg er kommet frem til på:
http://hien.dk/ibuprofen/syntese.gif

Er der nogen der vil se på figuren og fortælle mig om det ser rigtigt ud, og give mig et hint om hvad der sker ved trin, som jeg ikke har finde ud af?

På forhånd tak!

Brugbart svar (0)

Svar #1
03. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Trin 1: Rigtig, en Friedel-Crafts acylering.


Trin 2: Ret kompliceret, men reaktionen har også et navn efter opfinderen, nemlig Darzen's glycidester syntese. Mekanismen er kompliceret, men foregår ved at basen (ethoxid) abstraherer en proton fra CH2Cl- delen, genererer en anion som er stabiliseret af Cl (induktivt) og COOCH2CH3 (resonans). Denne anion er en nucleophil som angriber din keton, hvor så C=O brydes og danner O-minus. Denne O-minus sparker så Cl ud som leaving gruppe (en slags intramolekylær Sn2 reaktion). Derved dannes epoxidet (den 3-leddede ring med O). Håber du kan følge mig.
Se dette link (forneden er det beskrevet)

http://people.bu.edu/jaylowe/Named%20reactions/D/Darzen/Darzen.htm

Trin 3: Esteren hydrolyseres ved kogning i vandig syre (svovlsyre eller saltsyre) og derved decarboxyleres molekylet (CO2 fiser af), og der dannes en enol, som omlejrer til aldehydet. Ret svært når jeg ikke kan tegne strukturer.


Trin 4: Almindelig oxim dannelse, hvor det nucleophile N på hydroxylamin (NH2OH) reagerer med C=O og derefter fraspalter vand og danner C=N-OH. Reaktionen køres oftest i alm. ethanol.
NH2OH fås kun som hydrochloridet, dvs. NH3OH.Cl (svarer til NH4Cl, hvor det ene H er udskiftet med OH). Der skal så anvendes en base i reaktionen, typisk NaHCO3. Dem har jeg lavet mange af.


Trin 5: Oximen afvandes og giver nitrilen (CN). Det køres typisk med enten SOCl2 (thionylchlorid), PCl5 (phosphorpentachlorid), POCl3 (phosphoryl chlorid eller phosphoroxy trichlorid) og/eller P2O5 (phosphorpentaoxid). Solventet er typisk dichlormethan eller noget tilsvarende.


Trin 6: Nitril koges i halvkoncentreret svovlsyre, for ellers kan reaktionen stoppe halvvejs og give det primære amid CONH2. Så der skal oftest give rocker bank for at få den i bund. De kan meget ofte være ret svære at hydrolysere til COOH, men det kan man ikke læse i lærebøgerne.


Håber det gav lidt mening, for ellers har jeg sgu spildt min tid :-)

Svar #2
03. marts 2006 af wuk (Slettet)

Du har skam ikke spildt din tid. Min gruppe og jeg vil lige dykke ned i det du har skrevet. Vi vender tilbage igen, når vi har nogle uddybende spørgsmål.

Du skal i hvert fald have tusind tak for hjælpen og din dyrebare tid :-)

Svar #3
03. marts 2006 af wuk (Slettet)

Så er vi tilbage. Vi vil gerne have et overblik over syntesen:

Trin 1: Friedel-craft acylering

Trin 2: Ser vi stadigvæk på

Trin 3: Kogning af opløsning

Trin 4: Tilsætning af basen NaHCO3 - hvad mener du med køres med ethanol? Skal vi bare tilsætte ethanol i overskud?

Trin 5: Skal vi bruge et soxhletapparat? Er det korrekt, at man kan køre med (CH_3*CO)_2O i stedet for dem du nævnte? Fordele/ulemper?

Trin 6: Kogning af opløsningen

Stemmer det? :-)

Brugbart svar (0)

Svar #4
03. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Trin 1: her er mekanismen for F-C acylering rigtig udførligt beskrevet.

http://members.tripod.com/~EppE/frcrfacy.htm

Trin 4: Reaktionen udføres i ethanol som opløsningsmiddel (kaldes også solvent). Jeg ved ikke præcis hvad de har kørt reaktionen i, men normalt plejer man at bruge ethanol eller methanol.

Trin 5: Man opløser sin oxim i f.eks. dichlormethan, køler til 0 grader, tilsætter en af de nævnte reagenser ganske langsomt, mens man holder temperaturen omkring de 0 grader. Reaktionen er ret exotherm. Derefter hældes reaktionsblandingen ud på is, for at hydrolysere resterne af SOCl2 eller hvad man nu har anvendt. Extraction med et passende opløsning, tørring af solventet med f.eks. MgSO4, filtrering og så dampes solventet af og man har sin nitril. Evt. skal den oprenses ved at omkrystallisere eller destillere.

Og ja, eddikesyre anhydrid kan også anvendes til afvanding af oximer. Det er faktisk noget mildere at gøre det med det reagens. Men nogle gange er kan man med fordel anvende de andre jeg nævnte, det afhænger meget af sin oxim.


Trin 6: ja, det skal koges i mange timer.

Svar #5
10. marts 2006 af wuk (Slettet)

Hej igen!

Vi har forsøgt at lave en forsøgsbeskrivelse af syntesen med det formål, at vi så nøjagtigt ved, hvad vi skal foretage os, når vi befinder os i laboratoriet.

Vil du, Larsendrengen, se på det? :-)

1) I trin 1 ved vi ikke om temperaturen skal være lav eller høj. Vi ved at reaktionen er temperaturafhængig. Kan du give os et hint?

2) Er rækkefølgen af udførelsen korrekt i de forskellige trin? Altså rækkefølgen i hvornår vi tilsætter kemikalier, varmer osv.

3) Kontrol: Får vi faste stoffer eller opløsninger efter de forskellige trin?

4) Hvor mange timer skal opløsningen i trin 6 koge? - "mange" er jo svært at sætte tal på :-)

Tak endnu engang!


---

Trin 1 (Friedel-Crafts acylering):
• Stabiliser temperaturen – skal det være koldt eller varmt??
• Overfør eddikesyreanhydriden til et bægerglas – hold temperaturen konstant
• Tilsæt lewis syre katalysatoren (AlCl3)
• Tilsæt derefter benzenen (isobutylbenzen)

Trin 2 (Esterdannelse):
• Bland opløsningen/faste stof fra trin 1 med CH2ClCOOC2H5 for at stabilisere reaktionen
• Tilsæt derefter basen (sodium ethoxide)
• Resultat: ester / opløsning/fast stof

Trin 3 (Aldehyddannelse):
• Kog esteren i vandig syre (svovlsyre eller saltsyre) for at hydrolysere den
• Resultat: fast stof

Trin 4 (Oximdannelse):
• Opløs det faste stof fra trin 3 i solventet (ethanol eller methanol)
• Bland NH3OHCl med NaHCO3 i opløsningen for at få NH2OH (basisk)
• Resultat: oxim / fast stof

Trin 5 (Nitrildannelse):
• Opløs oximen i solventet (dichlormethan)
• Køl til 0 grader
• Tilsæt eddikesyreanhydrid (hold samtidigt temperaturen omkring 0 grader)
• Hæld reaktionsblandingen ud på is for at hydrolysere eddikesyreanhydriden
• Ekstraher med en passede solvent
• Tørring af solventet med fx MgSO4
• Filtrering af opløsningen
• Damp solventet af
• Resultat: fast stof
• Evt. oprensning ved omkrystallisering eller destillation

Trin 6 (Dannelse af ibuprofen):
• Kog nitrillen i halvkoncentreret svovlsyre i MANGE timer (max power)
• Resultat: fast stof

Brugbart svar (0)

Svar #6
10. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

1) F-C reaktionen: Opløs aromaten, køl til ca. 5 C, tilsæt AlCl3, og derefter tilsæt eddikesyreanhydrid opløst i samme solvent. Efter et par timer er reaktionen færdig. Der tilsættes forsigtigt vand, og oparbejdes via extraction, tørring og inddampning af solvent. Ketonen er en væske som har et kogepunkt ved ca. 125-130 C/13-15 mmHg. Ikke sikkert i behøver at destillere. Hvad har I til at tjekke renhed med ??

2) Darzen reaktion: Opløs keton og chloreddikesyre ethyl ester i ethanol. Tilsæt så basen (opløst i ethanol) og lad den omrøre ved stuetemp. Evt kan det varmes lidt.

3) Kog i 4-6 M saltsyre i nogle timer, og tjek evt. på TLC med en fremkalder der hedder 2,4-dinitrophenylhydrazin som er velegnet til aldehyder og ketoner. Bliver orange/røde hvis der er disse funktionelle grupper tilstede. Alm vandig oparbj.


4) Som I har beskrevet, og kog så på det i nogle timer. Inddamp det hele og tilsæt vand, og rør i nogen tid. Så plejer oximer at fælde ud og er til at suge fra.

5) Det ser fornuftigt ud det I har skrevet.

6) Nitrilen skal koges i lang tid (evt natten over hvis I må det). Køling og evt. sug produktet fra. Skal smelte (hvis det er rent) ved ca. 76-77 C. Kan evt omkrystalliseres fra vand.

Held og lykke med synteserne.

Svar #7
10. marts 2006 af wuk (Slettet)

Så er vi her igen.

trin 1:
Hvad mener du præcist med:

"er tilsættes forsigtigt vand, og oparbejdes via extraction, tørring og inddampning af solvent."? - hvad er det der oparbejdes?

Vi har kun mulighed for at tjekke kogepunktet i vort eget lab. Vi har dog en aftale med Kemisk Institut (AU) om at komme derop og låne deres IR- og NMR-spektrofometre senere i forløbet.


trin 5:
Hvad er et passede solvent at bruge under ekstraheringen? ethanol/methanol?
Hvorfor tørrer man netop med fx MgSO4?


Vi vil gerne have bekræftet følgende:

produkt efter trin 1:
ketonopløsning

produkt eft. trin 2:
esteropløsning

produkt eft. trin 3:
opløsning m. aldehyd

produkt eft. trin 4:
solid oxim

produkt eft. trin 5:
fast stof igen med nitril

produkt eft. trin 6:
ibuprofen :-)

Svar #8
10. marts 2006 af wuk (Slettet)

hov, endnu en ting ang. trin 1. Hvilket solvet er egnet til at opløse aromaten og eddikkesyren med? er det igen bare ethanol/methanol?

Brugbart svar (0)

Svar #9
10. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

1) der skal tilsættes forsigtigt vand da AlCl3 reagerer voldsomt med vand. Opløsningsmidlet til selve reaktionen skal være dichlormethan eller chloroform. Det er jeres keton i oparbejder.

5) Brug dichlomethan til extraction.

Man kan også tørre med Na2SO4, men hovedsagen er at vandet fjernes fra opløsningen inden der inddampes. Ellers bliver det ikke tørt.


Ja til resten




Svar #10
10. marts 2006 af wuk (Slettet)

Tak for det.

Mht. trin 1 gik spørgsmålet mere på det med at "oparbejdes via extraction, tørring og inddampning af solvent".

Hvad mener du præcist med dette? Hvorfor skal vi ekstrahere? Skal vi ikke bare tørre og inddampe solventet i et varmeskab? Får vi så ikke et fast stof i stedet for en opløning?

--

det vi har indtil nu:

Trin 1 (Friedel-Crafts acylering):
• Opløs aromaten (isobutylbenzen) i solventet (dichlormethan)
• Køl til ca. 5 °C
• Tilsæt lewis syre katalysatoren (AlCl3)
• Tilsæt derefter eddikesyreanhydriden opløst i samme solvent
• Reaktionen er færdig efter ca. 2 timer
• Tilsæt FORSIGTIGT vand, da AlCl3 reagerer kraftigt med vand.
• ??
• Resultat: ketonopløsning (kogepunkt ca. 125-130 C/13-15 mm Hg)

Brugbart svar (0)

Svar #11
10. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

I har jo en masse Al-snask i reaktionsblandingen som I kun slipper af med ved at udryste med vand, så fiser Al snask derover i vandfasen. Derfor skal den organiske fase efterfølgende tørres.

Jeg går ud fra I har adgang til dichlormethan eller chloroform, da man ikke kan lave F-C reaktioner i alkoholer. De reagerer også nærmest eksplosivt med vandfri AlCl3.

Svar #12
10. marts 2006 af wuk (Slettet)

Det gav lige svar på det sidste. Ja, vi har agang til dichlormethan.

Vi hopper i lab. på tirsdag, og så må vi se, hvordan det kommer til at gå. Du skal i hvert fald have tusind tak for hjælpen indtil nu! Det kan være vi skriver igen i tilfælde af at vi støder på problemer undervejs.

God weekend :-)

Brugbart svar (0)

Svar #13
10. marts 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Ja, selv god weekend, og I kan bare skrive, men jeg er nok ikke tilbage før mandag morgen.

Svar #14
24. marts 2006 af wuk (Slettet)

Vi er nu stødt ind i nogle problemer.

Trin 1:
Vi udfører trinnet som tidligere nævnt, og ender med en ketonopløsning. For at kontrollere om vi har fremstillet ketonen korrekt (4-isobutylacetophenone), laver vi kogepunktsbestemmelse.

Vi udfører KP på både vores eget syntetiserede keton og indkøbt (>96%).
Efter en tredobbeltbestemmelse er vi kommet frem til følgende (gennemsnit):

eget produkt:
kp=147,8 grader

indkøbt produkt:
kp=>230 grader!!

Vi har to problemer; dels at kogepunktet på vores eget produkt ligger så højt fra det teoretiske på 125-130 grader som du tidligere nævnt, dels at vi faktisk ikke kan måle kogepunktet på det indkøbte stof. Der er heller ikke antydninger på bobler.

Hvorfor vil det indkøbte stof ikke koge?? Der er tale om:

4'-isobutylacetophenone >96% (GC) fra TCI Europe.

Mht. til det høje kogepunkt på vores eget produkt, kan det vel kun skyldes, at vi har fået fremstillet et andet produkt? - hvilket?
Fx at eddikesyreanhydriden har sat sig på plads 2 i stedet for plads 4 på benzenringen? Kunne der være sket en dobbeltacylering, og hvad ville det så betyde for kogepunktet?


Trin 2:
Opløsningen blandes og der dannes bundfald. Er det bundfaldet eller opløsningen vi skal bruge i trin 3? Det skal jo filtreres fra..

Tak endnu engang.

Svar #15
03. april 2006 af wuk (Slettet)

Ingen der kan hjælpe?

Brugbart svar (0)

Svar #16
03. april 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Som jeg læser det, er jeres kogepunkt meget lavere end det indkøbte produkt.

Kogepunktet er angivet til 125-130 C/13-15 mmHg, hvilket vil sige ved reduceret tryk. Når der står 13-15 mmHg betyder at det ved dette tryk kogepunktet er blevet bestemt. Husk på at atmosfæretryk er ca. 760 mmHg. Kogepunktet ved atmosfæretryk er meget højt.


Hvis I bare har forsøgt det målt ved atm. tryk er det derfor I ikke ser kogning.

Men jeres kogepunkt på 148 C, er vel ved atm.tryk eller hvad ??

Det er meget vigtigt at angive trykket ved kogepunkter, da man ellers kan sammenligne med tabelværdier.

Og nej, F-C acyleringen går rent ind i para-stillingen til iso-butylgruppen. Det er der ingen tvivl om. Jeg har lavet en masse acyleringer, og de går altid ind i para på mono-substituerede aromter.


Ang. spg 2, kan jeg ikke svare på da jeg ikke selv står ved jeres kolber kolber og kan følge med i hvad I laver.

Brugbart svar (0)

Svar #17
03. april 2006 af Larsendrengen (Slettet)

Og yderligere nej til at der skulle forekomme dobbeltacylering. Det er ekstremt vanskeligt og kræver meget barske betingelser. Så det skal I ikke være nervøs for.

Svar #18
03. april 2006 af wuk (Slettet)

Ja det er ved alm. atm. tryk, hvilket så forklarer, hvorfor vi ikke har kunnet bestemme kogepunktet for den indkøbte keton.

Og ja vi har også bestemt kogepunktet for vores egen prøve ved alm. atm. tryk. Derfor burde kogepunktet jo også være væsentlig højere end de 148 grader, vi har målt det til. Det tyder jo på, at vi har fået fremstillet noget helt andet! Hvad kan så være gået galt?

Fremgangsmåden er som følger:
Temperaturen holdes på 5 grader. Vi opløser aromaten i solventet og tilsætter derefter katalysatoren. Bagefter tilsættes anhydriden opløst i solventet. Blandingen får så lov til at stå til omrøring i 2 timer ved nogenlunde konstant temp (+- 2 grader).

Det lykkedes også desuden at skille den organiske fase fra vandet med diverse urenheder.

Hvad angår trin 2 har vi selv løst problemet.

Svar #19
03. april 2006 af wuk (Slettet)

Vi tænkte på om det muligvis kunne være rester af eddikesyreanhydrid i opløsningen vi til dels måler kogepunktet på? Dets kogepunkt er jo 140, hvilket ligger tæt på vores målte kp.

Svar #20
03. april 2006 af wuk (Slettet)

Du nævnte i indlæg 6, at vi kan kontrollere hvorvidt aldehyden i trin 3 er dannet eller ej med TLC - og ketonen i trin 1 vel også? I den forbindelse nævnte du, at vi kunne bruge 2,4-dinitrophenylhydrazin som fremkalder.

For at kunne foretage en sådan TLC skal vi også bruge en eluent, som skal sørger for transporten gennem den stationære fase. Hvilken eluent er egnet til hhv. vores keton og aldehyd? Vi ved at den skal have nogenlunde samme polaritet for at chromotografien forløber effektivt.

Det var mange spørgsmål på en gang :-)

Forrige 1 2 3 4 5 Næste

Der er 83 svar til dette spørgsmål. Der vises 20 svar per side. Spørgsmålet kan besvares på den sidste side. Klik her for at gå til den sidste side.