Безводный AlCl3 (9,7 г, 0,0724 моль) суспендировали в растворе 10 г (0,0658 моль) ванилина в 100 мл метиленхлорида в аппарате, защищенном от атмосферной влаги. При энергичном перемешивании и охлаждении для поддержания температуры на уровне 30-35°C медленно добавили 22,9 г (0,290 моль) пиридина. Реакция протекала бурно; полученный прозрачный светло-оранжевый раствор реакционного комплекса нагрели до рефлюкса (45°C) и выдерживали при этой температуре с перемешиванием в течение 24 часов. Раствор, который лишь слегка потемнел за время рефлюкса, охладили до 25°C и продукт гидролизовали, при перемешивании и поддержании температуры на уровне 25-30°C, добавлением разбавленной (15-20%) HCl, пока смесь не стала определенно кислой по индикатору конго красный. Из двух фаз, присутствующих в это время, нижний слой метиленхлорида содержал большую часть небольшого количества неизмененного ванилина и практически не содержал протокатехуиновой кислоты, последняя была растворена в водной фазе. Выпаривание хлористого метилена дало 0,8 г ванилина. Экстракция водной фазы эфиром с последующим выпариванием эфира дала 7,9 г (87%) бледно-желтых кристаллов протокатехуальдегида, плавящихся при 153-154°C.
Использованные химические вещества:
138 г протокатехуальдегида
120 мл 50% водного раствора NaOH (91 г NaOH, 91 г dH2O)
500 мл диметилсульфоксида (ДМСО)
120 мл (160 г) дихлорметана (DCM).
Используемое оборудование:
1 л RBF и конденсатор (для метилирования), мешалка с масляной баней
500 мл RBF (для добавочной смеси), мантии с мешалкой
стакан для перемешивания объемом 500 мл
3 л RBF и нагреватель для паровой дистилляции
Подходящий большой контейнер для сбора дистиллята (я использовал 2-литровый стакан)
Переделанная пароварка и аквариумная трубка для паровой дистилляции (с короткой стеклянной трубкой и пробкой)
Воронка/пробка/стеклянная трубка для добавления реактивов (хотя это не обязательно)
Разделительная воронка объемом 1 л (для экстракции парового дистиллята дихлорметаном)
Для этого эксперимента не использовалась инертная атмосфера.
В воронку объемом 1 л добавляют 300 мл ДМСО, затем 120 мл дихлорметана. Добавляют рефлюкс-конденсатор с проточной охлаждающей водой и нагревают масляную баню до 125-130 градусов Цельсия.
Пока баня нагревается, готовят смесь для добавления. 120 мл 50% NaOH, 138 г протокатехуальдегида и 200 мл ДМСО объединяют в стакане объемом 500 мл (с мешалкой), выделяют немного тепла и перемешивают смесь на горячей плите в течение нескольких минут, чтобы полностью растворить протокатехуальдегид и остатки NaOH. После растворения смесь переливают в 500 мл RBF (промыв воронку небольшим количеством ДМСО), а затем переносят в 500 мл мантию с мешалкой для нагревания и перемешивания. Смесь поддерживали горячей, но без кипения. Температуру добавляемой смеси не измеряли.
Надев резиновую перчатку для теплозащиты, горячий 500 мл RBF буквально вливали в маленькую воронку для добавления. Между добавлениями в воронку проходило несколько минут.
Это время ожидания необходимо, так как в ходе реакции DCM бурно кипит, что может привести к переполнению конденсатора, если добавки не будут разнесены друг от друга (кроме того, согласно литературным источникам, разбавление реактива необходимо для повышения выхода).
В общей сложности для завершения добавления потребовалось около 40 минут. Реакция (при энергичном перемешивании и хорошем рефлюксе) продолжалась еще 90 минут, после чего нагрев выключили и дали остыть (при перемешивании).
После охлаждения смесь была перелита в большую емкость, подходящую для паровой дистилляции. У меня под рукой был 3-литровый RBF, поэтому я использовал его. Перед паровой дистилляцией было добавлено около полулитра воды.
3-литровый RBF был настроен на дистилляцию (с использованием конденсатора с двойной поверхностью для хорошей скорости конденсации пара), доведен до температуры кипения, и теперь пар добавляется через небольшую стеклянную трубку, погруженную почти до дна RBF Паровой дистиллят, перегоняющийся через довольно богатый продуктами реакции:
Около 2 галлонов воды было пропущено через реакционную смесь (с использованием скороварки в качестве источника пара) и сконденсировано.
После охлаждения большая часть продукта кристаллизуется в воде и легко удаляется фильтрацией. Вода, насыщенная гелиотропином, сохраняется для последующей экстракции растворителем. В ней по-прежнему содержится несколько граммов на литр.
Общий выход высушенных кристаллов составил около 34 граммов.
Отфильтрованную воду экстрагировали примерно 30 мл DCM на литр.
Объединенные DCM-экстракты были объединены и добавлены в 500 мл RBF для дистилляции (с использованием большого конденсатора с двойной поверхностью).
Когда DCM был в основном отогнан, конденсатор был заменен на маленький конденсатор Либига и настроен на вакуумную дистилляцию.
Я ожидал получить несколько фракций, однако температура напора (при полном вакууме) быстро поднялась до 140 градусов Цельсия и медленно увеличилась до 143 к концу перегонки. Поэтому в итоге я собрал только одну фракцию,
Вакуумная дистилляция дала 26 граммов, гораздо больше, чем я ожидал. Когда я выбрасывал воду для паровой дистилляции, в ней еще оставалось некоторое количество продукта (так как она все еще имела сильный запах ванили/пипероналя). Если бы я знал, что в ней сохранится столько продукта, я бы провел по крайней мере 3 экстракции по 30 мл DCM на литр.
Кроме того, я прекратил паровую дистилляцию, когда дистиллят перестал казаться молочным/мутным. Однако последний литр, хотя и не был молочным на вид, все же дал много кристаллов, поэтому я считаю, что остановил паровую дистилляцию слишком рано.
Общий выход составил 60 граммов продукта, который по цвету, вкусу, запаху, текстуре и температуре плавления не отличим от другого небольшого образца гелиотропина, с которым я его сравнивал.
Если предположить, что этот продукт является чистым гелиотропином/пипероналом, то общий молярный выход составит 40 %.
