AlCl3 anidro (9,7 g, 0,0724 mol) è stato sospeso in una soluzione di 10 g (0,0658 mol) di vanillina in 100 ml di cloruro di metilene in un apparecchio protetto dall'umidità atmosferica. Agitando con forza e raffreddando per mantenere la temperatura a 30-35°C, sono stati aggiunti lentamente 22,9 g (0,290 mol) di piridina. La reazione è stata vigorosa; la soluzione arancione chiaro del complesso di reazione che ne è risultata è stata portata a riflusso (45°C) e mantenuta a tale temperatura con agitazione per 24 ore. La soluzione, che si era scurita solo leggermente durante il periodo di riflusso, è stata raffreddata a 25°C e il prodotto è stato idrolizzato, sempre sotto agitazione e mantenendo la temperatura a 25-30°C, mediante l'aggiunta di HCl diluito (15-20%) fino a quando la miscela è risultata decisamente acida all'indicatore rosso congo. Delle due fasi presenti a questo punto, lo strato inferiore di cloruro di metilene conteneva la maggior parte della piccola quantità di vanillina inalterata e sostanzialmente nessun acido protocatecuico, quest'ultimo disciolto nella fase acquosa. L'evaporazione del cloruro di metilene ha prodotto 0,8 g di vanillina. L'estrazione della fase acquosa con etere, seguita dall'evaporazione dell'etere, ha permesso di ottenere 7,9 g (87%) di cristalli di protocatecualdeide di colore giallo pallido che fondono a 153-154°C.
Prodotti chimici utilizzati:
138 g di protocatecualdeide
120 ml di soluzione acquosa di NaOH al 50% (91 g di NaOH, 91 g di dH2O)
500 ml di dimetilsolfossido (DMSO)
120 ml (160 g) di diclorometano (DCM).
Apparecchiature utilizzate:
RBF e condensatore da 1 litro (per la metilazione), agitatore e piastra con bagno d'olio.
RBF da 500 ml (per la miscela di addizione), agitatore a mantello
Becher di miscelazione da 500 ml
RBF da 3L e riscaldatore per la distillazione in corrente di vapore
Contenitore grande adatto per la raccolta del distillato (io ho usato un becher da 2L)
Pentola a vapore convertita e tubo per acquario per la distillazione a vapore (con tubo di vetro corto e tappo)
Imbuto/sughero/tubo di vetro per l'aggiunta dei reagenti (anche se non è essenziale)
Imbuto separatore da 1 L (per le estrazioni in diclorometano del distillato di vapore)
Per questo esperimento non è stata utilizzata un'atmosfera inerte.
300 ml di DMSO vengono aggiunti all'RBF da 1 L, quindi vengono aggiunti 120 ml di diclorometano. Si aggiunge un condensatore a ricaduta con acqua di raffreddamento e si porta il bagno d'olio a 125-130°C.
Mentre il bagno si riscalda, si prepara la miscela di addizione. 120 ml di NaOH al 50%, 138 g di protocatecualdeide e 200 ml di DMSO vengono combinati in un becher da 500 ml (con barra di agitazione); si verifica un'evoluzione del calore e la miscela viene agitata sulla piastra calda per alcuni minuti per sciogliere completamente la protocatecualdeide ed eventuali residui di NaOH. Una volta sciolta, la miscela viene versata nell'RBF da 500 ml (risciacquata nell'imbuto con un po' di DMSO in più) e poi trasferita nel mantello dell'agitatore da 500 ml per essere riscaldata e agitata. La miscela è stata mantenuta calda ma senza bollire. Non è stata utilizzata alcuna misurazione della temperatura per la miscela di addizione.
Indossando un guanto di gomma per proteggere dal calore, i 500 ml di RBF caldi sono stati letteralmente versati nel piccolo imbuto di addizione. Tra un'aggiunta e l'altra nell'imbuto sono trascorsi alcuni minuti.
Questo tempo di attesa è necessario perché la reazione fa bollire vigorosamente il DCM, che potrebbe facilmente travolgere il condensatore se le aggiunte non sono distanziate (inoltre, secondo le fonti di letteratura, la diluizione del reagente è necessaria per migliorare le rese).
In totale sono stati necessari circa 40 minuti per completare l'aggiunta. La reazione (con agitazione vigorosa e buon riflusso) è proseguita per altri 90 minuti, prima di spegnere il fuoco e lasciar raffreddare (con agitazione).
Una volta raffreddata, la miscela è stata trasferita in un contenitore più grande adatto alla distillazione in corrente di vapore. Io avevo a disposizione un RBF da 3 litri, quindi ho usato quello. Prima della distillazione a vapore è stato aggiunto circa mezzo litro d'acqua.
L'RBF da 3 litri è stato predisposto per la distillazione (utilizzando un condensatore a doppia superficie per ottenere una buona velocità di condensazione del vapore) e portato alla temperatura di ebollizione; ora il vapore viene aggiunto tramite un piccolo tubo di vetro che viene immerso quasi fino al fondo dell'RBF Distillato a vapore, che distilla un prodotto di reazione piuttosto ricco:
Circa 2 galloni di acqua sono stati immessi nella miscela di reazione (utilizzando una pentola a pressione come fonte di vapore) e condensati.
Una volta raffreddata, gran parte del prodotto cristallizza nell'acqua e viene facilmente rimosso per filtrazione. L'acqua carica di eliotropina viene conservata per la successiva estrazione con solvente. Contiene ancora alcuni grammi per litro.
La produzione totale di cristalli essiccati è stata di circa 34 grammi.
L'acqua filtrata è stata estratta con circa 30 ml di DCM per litro.
Gli estratti combinati di DCM sono stati uniti e aggiunti a un RBF da 500 ml per la distillazione (utilizzando il grande condensatore a doppia superficie).
Una volta che il DCM è stato in gran parte distillato, il condensatore è stato sostituito con un piccolo condensatore Liebig e impostato per la distillazione sotto vuoto.
Mi aspettavo di ottenere più frazioni, ma la testa dell'alambicco (sotto vuoto totale) è salita rapidamente a 140 °C e lentamente a 143 alla fine della distillazione. Quindi ho finito per raccogliere solo una singola frazione,
La distillazione sotto vuoto ha prodotto 26 grammi, molto più di quanto mi aspettassi. C'era ancora del prodotto nell'acqua distillata a vapore quando è stata scartata (poiché aveva ancora un forte odore di vaniglia/piperone). Se avessi saputo che conteneva così tanto prodotto, avrei effettuato almeno 3 estrazioni di 30 ml di DCM per litro.
Inoltre, ho interrotto la distillazione a vapore quando il distillato ha smesso di apparire lattiginoso/turbido. Tuttavia, l'ultimo litro, sebbene non avesse un aspetto lattiginoso, produceva ancora molti cristalli, quindi ritengo di aver interrotto la distillazione a vapore troppo presto.
La resa complessiva è stata di 60 grammi, di un prodotto che appare indistinguibile (in termini di colore, sapore, odore, consistenza e punto di fusione) da un altro piccolo campione di eliotropina con cui l'ho confrontato.
Supponendo che questo prodotto sia eliotropina/piperone puro, ciò equivale a una resa molare complessiva del 40%.
