Instrukcje do ćwiczeń

Chemia Organiczna Zaawansowana

Laboratorium

Specjalizacja CHEMIA ORGANICZNA

I rok CHEMII II stopnia

Białystok 2017

Ćwiczenie 1

Blokowanie grup hydroksylowych

O

O

O

O

O

O

PCC, MS 4A

CH2Cl2

ETAP I

Synteza 1,2,5,6-dicykloheksylidenoglukofuranozy

Przeprowadź syntezę 1,2,5,6-dicykloheksylidenoglukofuranozy zgodnie z przepisem podanym

J. Am. Chem. Soc., 1949, 71(9), 3072–3076 na skalę 2.5g glukozy.

ETAP II

Utlenienie 1,2,5,6-dicykloheksylidenoglukofuranoza do 1,2,5,6-dicykloheksylideno-6-

oksoglukofuranoza

O

O

O

O

OH

O

O

O

O

O

O

O

PCC, MS 4A

CH2Cl2

Poddać utlenianiu za pomocą PCC wobec sit molekularnych 3A 250 mg 1,2,5,6-

dicykloheksylidenoglukofuranozy zgodnie z przepisem podanym przez J. Herscovici i wsp. w J. Chem.

Soc. Perkin Trans I., 1967 (1982).

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

O

OH

OH

OH

OH

HO

+

O

H2SO4

O

O

O

O

OH

O

O

OH

OH

OH

OH

HO

+

O

H2SO4

O

O

O

O

OH

O

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 2

Synteza N,N-dietylo-3-(n-propoksykarbonylo)propanoamidu (repelentu owadziego)

Przeprowadzić trójetapową syntezę N,N-dietylo-3-(n-propoksykarbony-

lo)propanoamidu z 20 mmoli bezwodnika bursztynowego i 40 mmoli n-propanolu zgodnie z

syntezą opisaną w J. Chem. Edu. 1982, 59, 1069-1070

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanych produktów.

O

O

O

n-PrOH COOHn-PrOOC

SOCl2, DMF

COCln-PrOOC

2 Et2NH

-Et2NH HCl.

CONEt2n-PrOOC

Ćwiczenie 3

Etap I

(S)-(+)--butyrolakton z kwasu L-glutaminowego

Syntezę przeprowadzić na skalę 4g kwasu glutaminowego zgodnie z przepisem

zamieszczonym w J. Chem. Edu. 1990, 67, 173-174.

Etap II

(S)-(+)--Etoksykarbonylo--butyrolakton

OHOOC O EtOH, H+ OC2H5OOC O

Wariant a:

W kolbie kulistej o poj. 100 ml, zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną zabezpieczoną przed

dostępem wilgoci, umieszcza się 3,2 g (S)--karboksy--butyrolaktonu, 6,5 ml bezwodnego

etanolu, 15 ml bezwodnego benzenu i 0,1 g bezwodnego kwasu p-toluenosulfonowego.

Zawartość kolby ogrzewa się do wrzenia przez 5 godzin, a następnie zastępuje się chłodnicę

zwrotną chłodnicą destylacyjną i zbiera destylat do temperatury 79°C. Do pozostałości dodaje się

50 ml benzenu, przemywa kolejno: wodą, 10% roztworem węglanu sodu i ponownie wodą.

Roztwór organiczny suszy się siarczanem magnezu, sączy i rozpuszczalnik oddestylowuje na

HOOC COOH

NH2

NaNO2, HCl OHOOC O

wyparce obrotowej. Pozostałość destyluje się pod obniżonym ciśnieniem zbierając frakcję wrzącą

w temperaturze 135-140°C/10 mm Hg. Otrzymuje się 6,2 g (76%) (S)-(+)--etoksykarbonylo--

butyrolaktonu, []D32 = +11.5° (c = 2.93, etanol).

Wariant b:

Lakton, uzyskany w poprzednim etapie poddano estryfikacji bezwodnym etanolem za

pomocą DCC wobec DMAP zgodnie z przepisem podanym przez A. Ammazzalorso i wsp. w

Tetrahedron Letters 43, 4325-4328 (2002).

Wariant c:

Lakton, uzyskany w poprzednim etapie poddano estryfikacji bezwodnym etanolem za

pomocą DCC w acetonitrylu zgodnie z przepisem podanym przez R. Shelkov i wsp. w Org. Biomol.

Chem., 2004, 2, 397-401.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji.

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 4

Etap I

Kondensacja Dielsa-Aldera bezwodnika maleinowego i furanu.

O O

O

O

+ O

O

O

O

1

Kondensacje furanu z bezwodnikiem maleinowym należy przeprowadzić w oparciu o

przepis z artykułu Bioorganic Chemistry, 2003, 31,68-69 na skalę 2.5g bezwodnika

maleinowego.

etap II

wariant b wariant a

O

O

ONaBH4O O

O

O

EtOH, DCCO

O

OEt

O

OEt

1

a) Redukcja bezwodnika 1 do laktonu 2 za pomocą NaBH4.

Redukcję bezwodnika 1 (0.1g) za pomocą NaBH4 przeprowadzono zgodnie z

przepisem podanym przez S. Takano i wsp. Synthesis, 43 (1974),.

b) Estryfikacja bezwodnika 1 za pomocą DCC.

Estryfikacje bezwodnika przeprowadzono 1 (0.2g) za pomocą DCC, (stosując zamiast

4-pirolidynopirydyny DMAP) zgodnie z przepisem podanym przez A. Hassner i wsp.

Tetrahedron Letters 46, 4475-4478 (1978).

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji.

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 5

Blokowanie grup hydroksylowych

I etap II etap

O

OH

OH

OHOH

HO

O

OH

OH

O

OH

O

CH3

paraaldehyd

H2SO4

O

OAc

OAc

O

OAc

O

CH3

Ac2O/Py

etap I

Etap I wykonaj w oparciu o procedurę zmieszczoną w artykule J. Am. Chem. Soc., 82,

2301 (1960) na skalę 5 g glukozy.

etap II

Acetylowanie 4,6-etylideno-D-glukozy wykonaj w oparciu o procedurę zmieszczoną w artykule Synthesis 1992, 1007-1012.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji.

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

temperaturę topnienie otrzymanego produktu,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 6

D,L--Fenyloseryna, izomery erytro- i treo

Wykonaj kondensację dla 10 g glicyny zgodnie z procedurą opisaną w Chem. Pharm.

Bull. 2003, 51, 1363-1367.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

+

COOH

NH2

OH

COOH

o-OH

CH2COOH

NH2

+

CHO

NH2HO

Ćwiczenie 7

Kataliza przeniesienia międzyfazowego

Ester etylowy kwasu fenyloglicydowego (kondensacja Darzensa)

CHO

+ ClCH2COOC2H5

K2CO3,

130oC

CH CH

O

COOC2H5

Z + E

18-C-6

Kondensację benzaldehydu z chlorooctanem etylu należy przeprowadzić zgodnie z

przepisem podanym w J. Org. Chem., Vol. 43, No. 24, 4682 (1978) dla 0.05 mola

benzaldehydu.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 8

Utlenienie cholesterolu do 5,6-epoksycholesterolu

HO

mCPBA, CHCl3

18h, t.pok.HO

O

Reakcje dla 1 mmola cholesterolu przeprowadzić zgodnie z przepisem podanym przez E. Ma i

współpracowników w Steroids, 2005, 70, 245-250.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

Ćwiczenie 9

Synteza cynamononitrylu

Kondensację benzaldehydu z acetonitrylem należy przeprowadzić zgodnie z

przepisem podanym w Tetrahedron Lett. 1976, 39, 3495-3496 dla 0.05 mola benzaldehydu.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

stosunek izomeru cis do trans.

CHO

+ CH3CNKOH,CH3CN

CH=CHCN

(Z + E)

Ćwiczenie 10

Borneol – kamfora – izoborneol

Utlenianie borneolu do kamfory

Wariant a: utlenianie za pomocą dichromianu sodowego

1 g Borneolu należy utlenić do kamfory za pomocą dichromianu sodu zgodnie z załączonym

przepisem.

Wariant b: utlenianie za pomocą PDC

1 g Borneolu utleniono do kamfory za pomocą PDC zgodnie z przepisem podanym w

Synth. Commun., 23, 2701 (1993).

Redukcja kamfory za pomocą borowodorku sodowego

Redukcję 0.5 g kamfory należy wykonać za pomocą NaBH4 według załączonego przepisu.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

Stosunek ilościowy produktów redukcji kamfory.

CH3

OH

H

CH3 CH3

H

OH

H C H C H C3 3 3

CH CH CH3 3 3O

Na2Cr2O7 NaBH4

Ćwiczenie 11

Kwas 5,6-O-izopropylideno-L-askorbinowy

Reakcję należy wykonać zgodnie z przepisem podanym w Tetrahedron Lett., 57, 5899

(2016) dla 3 g kwasu L-askorbinowego.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

O

OH

OH

HO OH

OO

O

O

O

CH3

CH3

OHHO

CH3COCH3

CH3COCl

Ćwiczenie 12

Rozdział D,L--fenyloetyloaminy na enancjomery

Rozdziału 6 g racemicznej -fenyloetyloaminy należy dokonać metodą opisaną w J.

Chem. Edu. 1965, 42, 269.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji oraz zasadę rozdziału,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

wydajność rozdziału,

skręcalność właściwą.

CH3

NH2kwas winowy

CH3

NH2

CH3

H2N+

Ćwiczenie 13

7,7-Dichlorobicyklo[4,1,0]heptan (dichloronorkaran)

Reakcję należy wykonać zgodnie z przepisem podanym w Tetrahedron Lett., 53, 4659

(1969) dla 10 ml cykloheksenu.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

+

CHCl3NaOHTEBA

Cl

Cl

Ćwiczenie 14

Asymetryczna kondensacja aldolowa

Kondensację 1 mmola benzaldehydu z acetonem należy przeprowadzić zgodnie z

procedurąpodaną w J.Am.Chem.Soc., 122, 2395 (2000)

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

nadmiar enancjomeryczny (e.e.) dla powstałego związku wyznaczony w oparciu o widma

NMR zarejestrowane dla próbki z dodatkiem TFAE.

O OH

DMSO

prolina

O

H+O

Ćwiczenie 15

Biokataliza

WARIANT A:

Synteza cis 4-t-butylocykloheksanolu

t-Bu

OH

t-Bu

OPDC

t-Bu

OH

t-Bu

NaBH4

drożdżepiekarskie

OH

1. Utlenienie 4-t-butylocykloheksanolu za pomocą PDC

Procedurę utlenienia znaleźć w bazie Reaxys. Reakcję wykonać na skalę 0.5g 4-t-

butylocykloheksanolu.

2. Redukcja 4-t-butylocykloheksanonu za pomocą NaBH4

Reakcję przeprowadzić dla 0.05g ketonu według przepisu podanego w Chem. Educator 2000, 5, 64-

66.

3. Redukcja 4-t-butylocykloheksanonu za pomocą drożdży piekarskich

Reakcję przeprowadzić dla 0.4 g ketonu według przepisu podanego w Chem. Educator 2000, 5, 64-66.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

stosunek otrzymanych diastereoizomerów w obu reakcjach redukcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu

Ćwiczenie 15

Biokataliza

WARIANT B:

Redukcja acetylooctanu etylu z użyciem drożdży piekarskich (w rozpuszczalniku organicznym)

O

OEt

O OH

OEt

Odrożdże

eter naftowy,

35oC, 24h

Reakcję dla 20 mmola acetylooctanu etylu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym przez

M. Demutha i współpracowników w Tetrahedron, 1997, 53, 935-938 lub przez A. J. Smallridge i

współpracowników w Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 1049-1054.

Redukcja acetylooctanu etylu z użyciem drożdży piekarskich (w wodzie)

O

OEt

O OH

OEt

Odrożdże

woda, glukoza

35oC, 24h

Reakcję dla 30 mmola acetylooctanu etylu przeprowadzić zgodne z przepisem podanym przez

M. Demutha i współpracowników w Tetrahedron, 1997, 53, 935-938.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

stosunek otrzymanych diastereoizomerów w obu reakcjach redukcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu

Ćwiczenie 16

Metateza krzyżowa

OHHO OAcAcO

AcO

OPh

Ac2O

kat. Grubbsa I

OPh

etap I etap II

Etap I

Acetylowanie cis-but-2-eno-1,4-diolu

Wykonaj acetylowanie cis-but-2-eno-1,4-diolu za pomocą bezwodnika octowego w oparciu o

przepis z Synthesis 1992, 1007-1012 na skalę 250mg diolu.

Etap II

Metateza krzyżowa

Reakcje metatezy krzyżowej między dioctanem cis-but-2-eno-1,4-diylu i eterem allilo-

fenylowym w obecności katalizatora Grubbsa I generacji należy przeprowadzić według przepisu

zamieszczonego w Materiałach uzupełniających do artykułu Beilstein J. Org. Chem. 2015, 11, 2795–

2804 na skale 0.02 mmola eteru allilo-fenylowego.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

stosunek izomeru E do Z.

Ćwiczenie 17

Cykloaddycja [2+2]

OHC

COOEt

EtOOC

+

EtOOC

Et2N

COOEt

C2H5

Et2NH

CH3CN

EtOOC COOEt

C2H5

1. MeI, CH3CN

2. K2CO3, 40oC

Etap I

Cykloaddycja

Wykonaj reakcję cykloaddycji fumaranu dietylu i enaminy uzyskanej in situ z butanalu i

dietyloaminy w oparciu o przepis z Org. Lett 2005, 7, 4233 -4236. Reakcję przeprowadź na skalę 150

mg butanalu.

Etap II

Eliminacja

Otrzymany w I etapie 3-(dietylamino)-4-etylcyklobutano-1,2-dikarboksylan dietylu poddać

reakcji metylowania i następnie eliminacji według przepisu z Org. Lett 2005, 7, 4233 - 4236.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

stosunek diastereoizomerów.

Ćwiczenie 18

Cholestenon (utlenianie metodą Openauera)

Według przepisu z Organic Syntheses, Coll. Vol. 4, p.192 (1963)

W kolbie kulistej dwuszyjnej o poj. 150 ml, zaopatrzonej w chłodnicę destylacyjną

umieszczono 60 ml toluenu i kamyczki wrzenne. Po oddestylowaniu ok. 10 ml toluenu (w celu jego

osuszenia), do kolby dodano 2,5 g cholesterolu i 12,5 ml świeżo destylowanego cykloheksanonu. Po

oddestylowaniu ok. 2,5 ml toluenu chłodnicę destylacyjną zastąpiono zwrotną i ogrzewano do

wrzenia przez 20 min., a następnie dodawano porcjami 0,75 g izopropanolanu glinu w ciągu 30 min..

W międzyczasie przygotowano roztwór 5 g winianu sodowo-potasowego w 10 ml wody.

Po zakończeniu dodawania izopropanolanu, zamieniono ponownie chłodnicę zwrotną na

destylacyjną, oddestylowano ok. 20-25 ml toluenu i całość ochłodzono do temperatury pokojowej.

Następnie dodano wcześniej przyrządzony roztwór winianu i prowadzono destylację z parą wodną,

dodając co pewien czas wodę, do zebrania ok. 200 ml destylatu. Pozostałość po ochłodzeniu

ekstrahowano trzykrotnie chloroformem porcjami po 10 ml. Połączone ekstrakty przemyto wodą (2 x

10 ml) i przesączono, do kolby kulistej o poj. 100 ml, przez warstwę bezw. MgSO4 umieszczoną na

lejku i odparowano do sucha. Pozostały żółty olej rozpuszczono na gorąco w 3-4 ml metanolu i

wstawiono do krystalizacji. Osad odsączono na lejku Buchnera, przemyto 1-2 ml zimnego metanolu i

pozostawiono do wysuszenia. Otrzymuje się ok. 2 g produktu o tt. 76-79oC (80-90% wyd.). Powtórna

krystalizacja z metanolu pozwala na otrzymanie związku o tt. 79-81oC.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu.

HO

+

OAl(O-i-Pr)3

O

+

OH

Ćwiczenie 21

Reakcja Friedela-Craftsa.

Redukcja kwasu 3-(4-metylobenzoilo)propionowego za pomocą borowodorku sodowego.

Etap I:

Kwas 3-(4-metylobenzoilo)propionowy

Reakcję acylowania Friedla-Craftsa wykonaj według procedury opisanej w J.

Med. Chem., 2008, 51, 8088–8095. Syntezę przeprowadź dla 3g bezwodnika

bursztynowego.

Etap II

Lakton kwasu 4-(p-tolilo)-4-hydroksymasłowego

Redukcję 100 mg otrzymanego w I etapie kwasu 3-(4-metylobenzoilo)-

propionowego należy wykonać według procedury podanej w artykule opublikowanym

J. Med. Chem., 2008, 51, 8088–8095.

W sprawozdaniu z ćwiczenia podać:

schemat reakcji,

dokładną procedurę wykonania reakcji oraz sposobu izolacji i oczyszczania produktu,

mechanizm reakcji,

wydajność reakcji,

omówienie widm IR, 1HNMR, 13CNMR otrzymanego produktu,

CH3

O

O

O

+ AlCl3

H3C

COOH

O

NaBH4

H3C

OO