Se suspendió AlCl3 anhidro (9,7 g, 0,0724 mol) en una solución de 10 g (0,0658 mol) de vainillina en 100 ml de cloruro de metileno en un aparato protegido de la humedad atmosférica. Mientras se agitaba enérgicamente y se enfriaba para mantener la temperatura a 30-35°C, se añadieron lentamente 22,9g (0,290 mol) de piridina. La reacción fue vigorosa; la solución naranja claro resultante del complejo de reacción se calentó a reflujo (45°C) y se mantuvo a esa temperatura con agitación durante 24 horas. La solución, que se había oscurecido sólo ligeramente durante el periodo de reflujo, se enfrió a 25°C y el producto se hidrolizó, mientras se agitaba y se mantenía la temperatura a 25-30°C, mediante la adición de HCl diluido (15-20%) hasta que la mezcla fue definitivamente ácida para el indicador rojo congo. De las dos fases presentes en ese momento, la capa inferior de cloruro de metileno contenía la mayor parte de la pequeña cantidad de vainillina inalterada, y esencialmente nada de ácido protocatechúico, este último disuelto en la fase acuosa. La evaporación del cloruro de metileno produjo 0,8 g de vainillina. La extracción de la fase acuosa con éter seguida de la evaporación del éter dejó 7,9 g (87%) de cristales amarillo pálido de protocatecualdehído que fundían a 153-154°C.
Sustancias químicas utilizadas:
138 g de protocatecualdehído
120 ml de solución acuosa de NaOH al 50% (91 g de NaOH, 91 g de dH2O)
500 ml de dimetilsulfóxido (DMSO)
120 ml (160 g) de diclorometano (DCM).
Equipo utilizado:
RBF de 1L y condensador (para la metilación), placa calefactora agitadora con baño de aceite
RBF de 500 ml (para la mezcla de adición), manto agitador
Vaso de mezcla de 500 ml
RBF de 3 L y calentador para la destilación al vapor
Recipiente grande adecuado para recoger el destilado (yo utilicé un vaso de 2L)
Olla a vapor convertida y tubo de acuario para la destilación a vapor (con tubo corto de vidrio y corcho)
Embudo/corcho/tubo de vidrio para la adición de reactivos (aunque no es esencial)
Embudo de separación de 1 L (para extracciones con diclorometano del destilado de vapor)
No se utilizó atmósfera inerte para este experimento.
Se añaden 300 ml de DMSO al RBF de 1 L y, a continuación, se añaden 120 ml de diclorometano. Se añade condensador de reflujo con agua de refrigeración fluyendo, baño de aceite calentado a 125-130 grados C.
Mientras se calienta el baño, se prepara la mezcla de adición. Se combinan 120 ml de NaOH al 50%, 138 g de protocatecualdehído y 200 ml de DMSO en un vaso de precipitados de 500 ml (con barra agitadora), se produce una cierta evolución del calor y se agita la mezcla en la placa caliente durante unos minutos para disolver completamente el protocatecualdehído y cualquier resto de NaOH. Una vez disuelta, la mezcla se vierte en el RBF de 500 ml (se enjuaga el embudo con un poco más de DMSO) y, a continuación, se transfiere al manto agitador de 500 ml para calentarla y agitarla. La mezcla se mantuvo caliente pero sin hervir. No se midió la temperatura de la mezcla de adición.
Con un guante de goma para protegerse del calor, se vertieron literalmente los 500 ml de RBF caliente en el pequeño embudo de adición. Se dejaron pasar unos minutos entre las adiciones del embudo.
Este tiempo de espera es necesario porque la reacción hace hervir vigorosamente el DCM, que podría saturar fácilmente el condensador si las adiciones no se espacian (además, según fuentes bibliográficas, la dilución del reactivo es necesaria para mejorar los rendimientos).
En total, se necesitaron unos 40 minutos para completar la adición. La reacción (con agitación enérgica y buen reflujo) continuó durante otros 90 minutos, antes de apagar el fuego y dejar enfriar (con agitación).
Una vez fría, la mezcla se transfirió a un recipiente más grande adecuado para la destilación por vapor. Yo tenía a mano un RBF de 3L, así que lo utilicé. Se añadió aproximadamente medio litro de agua antes de la destilación por vapor.
El RBF de 3L ha sido preparado para la destilación (utilizando un condensador de doble superficie para conseguir una buena tasa de condensación del vapor), y llevado a la temperatura de ebullición, y ahora se está añadiendo vapor a través de un pequeño tubo de vidrio que está sumergido casi hasta el fondo del RBF Destilado a vapor, destilando sobre un producto de reacción bastante rico:
Se hicieron pasar unos 2 galones de agua por la mezcla de reacción (utilizando una olla a presión como fuente de vapor) y se condensaron.
Una vez enfriado, gran parte del producto cristaliza en el agua, y se elimina fácilmente por filtración. El agua cargada de heliotropina se conserva para su posterior extracción con disolventes. Todavía contiene unos pocos gramos por litro.
El rendimiento total de cristales secos fue de unos 34 gramos.
El agua filtrada se extrajo con unos 30 ml de DCM por litro.
Los extractos combinados de DCM se combinaron y se añadieron a un RBF de 500 ml para su destilación (utilizando el gran condensador de doble superficie).
Una vez destilado la mayor parte del DCM, se cambió el condensador por un pequeño condensador Liebig y se preparó para la destilación al vacío.
Esperaba obtener varias fracciones, pero el cabezal del alambique (al vacío) subió rápidamente a 140ºC y lentamente a 143ºC al final de la destilación. Así que sólo acabé recogiendo una única fracción,
La destilación al vacío produjo 26 gramos, mucho más de lo que esperaba. Todavía quedaba algo de producto en el agua destilada al vapor cuando se desechó (ya que todavía tenía un fuerte olor a vainilla/piperonal). Si hubiera sabido que contenía tanto producto, habría realizado al menos 3 extracciones de 30 ml de DCM por litro.
Además, detuve la destilación al vapor cuando el destilado dejó de parecer lechoso/turbio. Sin embargo, el último litro, aunque no tenía un aspecto lechoso, seguía produciendo muchos cristales, por lo que creo que detuve la destilación al vapor demasiado pronto.
El rendimiento total combinado fue de 60 gramos, de un producto que parece indiscernible (en términos de color, sabor, olor, textura y punto de fusión) a otra pequeña muestra de heliotropina con la que lo he comparado.
Suponiendo que este producto sea heliotropina/piperonal pura, esto equivale a un rendimiento molar total del 40 %.
