Stufe 1. Bromierung von Propiophenon
Die Bromierung von Propiophenon erfolgt nach Schema 1.Schema 1
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Ausgangsreagenzien und Materialien
- 50 ml Propiophenon
- 40 ml HBr (1,3 g/ml)
- 55 ml H2O2 35%ig
- 150 ml Dichlormethan (DCM)
- 2000-2500 ml H2O
- 250 ml 5%iges Na2S2O3 (12,5 g und 238 ml H2O)
- 250 ml 5% Na2CO3 (12,5 g und 238 ml H2O)
- 100 ml 15% Na2CO (15 g und 85 ml H2O)
- pH-Indikatorpapier
- 3-Hals-Kolben, 1000 ml
- 125 ml Tropftrichter
- Thermometer
- Rückflusskühler
- Magnetrührer
- Bechergläser
- Trichter
- Vakuumpumpe
Abb.1
In einen 1000-ml-Kolben werden 50 ml Propiophenon, 40 ml HBr und 100 ml Wasser gegeben. Ein Rückflusskühler und ein Thermometer werden an den Kolben angeschlossen. Das Wasserstoffperoxid wird in den Tropftrichter gegossen. Abb. 2
Abb. 2
Unter leichtem Rühren wird Wasserstoffperoxid tropfenweise zugegeben, bis eine orange Farbe entsteht. Der Prozess läuft unter Wärmeentwicklung ab! Die Temperatur wird im Bereich von 30-40°C gehalten. Abb. 3
Abb.3
Wenn die orange Farbe mit der Zeit verschwunden ist, werden weitere Portionen Wasserstoffperoxid hinzugefügt. Abb. 4
Abb. 4
Bei der Zugabe neuer Portionen von Wasserstoffperoxid entsteht freies Brom, das für den Bromierungsprozess erforderlich ist. Die Bromierung wird so lange durchgeführt, bis die Farbe nicht mehr verschwindet und sich orangefarbene Bromdämpfe bilden. Abb. 5
Abb. 5
Dem gebildeten Brompropiophenon werden 150 ml DCM zugesetzt. Abb. 6
Abb. 6
DCM extrahiert Brompropiophenon (das ein Tränengas ist) und trennt es unter der wässrigen Schicht ab. Die obere wässrige Schicht zeigt eine saure Reaktion aufgrund der Anwesenheit von Restsäure. Abb. 7
Abb. 7
Anschließend wird die DCM-Schicht mit Wasser gewaschen, bis eine neutrale Reaktion erreicht ist. Dann wird eine wässrige Lösung von 250 ml 5% Na2S2O3 zugegeben. Abb. 8
Abb. 8
Trotz gründlichen Waschens, bis eine neutrale Reaktion erreicht ist, führt die Zugabe von Natriumthiosulfatlösung zur Ausfällung von freiem Schwefel. Daher wird die weitere Verwendung von Thiosulfat als Anti-Brom-Mittel nicht empfohlen. Abbildung 9
Abb.9
Anschließend wurde das Gemisch mit vier Portionen Wasser gewaschen. Das anschließende Waschen erfolgte mit 250 ml einer 5%igen Natriumcarbonatlösung, die langsam tropfenweise zu dem gerührten Gemisch gegeben wurde. Abb. 10
Abb. 10
Nach der Zugabe der 5%igen Natriumcarbonat-Wasserlösung wurde die Mischung 20-30 Minuten lang gerührt. Anschließend wurden Teile einer 15%igen Natriumcarbonat-Wasserlösung zugegeben. Wenn das Volumen des Kolbens nicht ausreichte, wurde ein Teil der wässrigen Schicht abgesaugt und verworfen. Abb. 11
Abb. 11
Nach Entfernung eines möglichst großen Teils der wässrigen Schicht wurde DCM mit zwei Portionen Wasser mit einem Volumen von jeweils 250 ml gewaschen. Nach den Karbonatwäschen nimmt die DCM-Schicht eine deutlich hellere Farbe an. Abb. 12
Abb. 12
Stufe 2. Synthese und Reinigung von Methcathinonhydrochlorid
Stufe 2. Synthese und Reinigung von Methcathinonhydrochlorid
Die Wechselwirkung mit Methylamin läuft nach Schema 2ab .
Schema 2
Ausgangspunkt Reagenzien und Materialien
- Die Lösung von Brompropiophenon in DCM unter der Wasserschicht aus Stufe 1
- 70 ml 35-40%ige Methylamin-Wasser-Lösung
- 2000 ml H2O
- 40-50 ml 14%ige HCl
- 20 ml DCM
- 25 ml Ethylacetat
- 10 ml Aceton
- 40-50 ml Aceton bei einer Temperatur von -5℃
- 3-Hals-Kolben, 1000 ml
- 125 ml Tropftrichter
- 250 ml Scheidetrichter
- Thermometer
- Rückflusskühler
- Magnetischer Rührer
- Filtrations-Einrichtung
- Bechergläser
- Trichter
- Vakuumpumpe
Zu der erhaltenen und gereinigten Lösung von Brompropiophenon in DCM wird unter kräftigem Rühren tropfenweise Methylamin zugegeben. Der Rückflusskühler sollte auch während dieses Vorgangs in Betrieb sein. Abb. 13
Abb.13
Die Zugabe der gesamten Methylaminmenge wird über einen Zeitraum von 12 Stunden durchgeführt. Die Temperatur wird aufgrund der durch die Reaktion erzeugten Wärme bei etwa 27 °C gehalten. Abb. 14
Abb. 14
Nach Zugabe des gesamten Volumens an Methylamin wird die Mischung 24 Stunden lang gerührt. Während dieser Zeit ändert sich die Farbe in Bernstein. Abb. 15
Abb.15
Das entstandene Methcathinon wird mit Wasser gewaschen, um das Methylamin zu entfernen. Abb. 16
Abb. 16
Ein vollständiges Waschen auf neutralen pH-Wert ist nicht möglich, daher ist eine Restalkalität im Waschwasser normal. Abb. 17
Abb. 17
Die wässrige Waschschicht wird möglicherweise nicht vollständig entfernt.
Um Methcathinon in das wasserlösliche Hydrochlorid umzuwandeln, wird Salzsäure hinzugefügt. Abb. 18
Abb. 18
Zur Umwandlung von Methcathinon in das Hydrochlorid wird Salzsäure über einen Tropftrichter in DCM gegeben, wobei ein leicht saurer pH-Wert erreicht wird. Die Temperatur sollte 30°C nicht überschreiten. Es werden 40-45 ml 14%ige HCl zugegeben. Abb. 19
Abb.19
Die DCM-Schicht wird abgetrennt und im Volumenverhältnis 1:1 gewaschen, zusätzlich mit einer Portion Wasser, die 1,5-2 ml Salzsäure enthält. Wenn der pH-Wert der wässrigen Schicht alkalisch ist, wird verdünnte Salzsäure (1,5-2 ml) zugegeben, um einen sauren pH-Wert zu erreichen. Die DCM-Schicht wird verworfen, und die wässrigen Schichten werden vereinigt. Abb. 20
Abb. 20
Den wässrigen Schichten werden 20 ml reines DCM zugesetzt, um sie von organischen Verunreinigungen zu reinigen. Abb. 21
Abb. 21
Die wässrige Lösung von Methcathinonhydrochlorid wird bis zum Auskristallisieren eingedampft. Abb. 22
Abb. 22
Die Kristallisation von Methcathinonhydrochlorid ist in Abb. 23 dargestellt.
Abb. 23
Das vollständig kristallisierte Methcathinonhydrochlorid ist in Abb. 24 dargestellt.
Abb.24
Erste Wäsche: Ein Gemisch aus 25 ml Ethylacetat und 10 ml Aceton wird zu der kristallisierten Lösung gegeben. Das Gemisch wird gut gerührt und anschließend filtriert. Durch das Waschen mit Ethylacetat auf dem Filter wird das Produkt nicht vollständig ausgewaschen. Abb. 25
Abb. 25
Das Produkt nach der ersten Wäsche ist in Abb. 26 dargestellt.
Abb. 26
Zweite Wäsche: Das erhaltene Produkt wird gründlich zu einem Pulver gemahlen. Es werden 20-40 ml eiskaltes Aceton hinzugefügt und das Gemisch wird anschließend filtriert. Abb. 27
Abb. 27
Die Reinheit des erhaltenen Methcathinon-Hydrochlorids ist für die weitere Synthese von Ephedrin ausreichend. Abb. 28
Abb. 28
Durch zusätzliches Umkristallisieren aus Alkohol erhält man ein rein weißes Produkt. Abb. 29
Abb. 29
Ramanspektren für einige basische Ausgangsreagenzien und das erhaltene Produkt.
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