55
Preparat 6: Rozdział (±)-trans-1,2-diaminocykloheksanu na
enancjomery
Poszukując efektywnych metod rozdziału enancjomerycznego rozdziału
enancjomerycznego (±)-trans-1,2-diaminocykloheksanu wykorzystano artykuł
4
, w którym
opisano rozdział tego związku z użyciem kwasu winowego. Procedura okazała się niezwykle
efektywna dając bardzo dobre wyniki czystości optycznej produktu. Niemniej jednak
przeprowadzone próby powtórzenia opisanej syntezy w pracowni studenckiej nie przyniosły
pożądanego rezultatu, jednak wprowadzone niewielkie modyfikacje pozwoliły na wykorzystanie
procedury w warunkach pracowni studenckiej. Podana poniżej procedura jest adaptacją
przedstawionej w literaturze metody, z naniesieniem praktycznych uwag dotyczących
wykonania doświadczenia. Wykorzystanie tych uwag jest niezbędnym warunkiem do
korzystnego uzyskania produktu reakcji.
N
H
2
NH
2
+
OH
O
OH
O
O
H
O
H
H
3
N+
NH
3
+
O
H
O
H
O
O
-
O
O
-
+
H
3
N+
NH
3
+
O
H
O
H
O
O
-
O
O
-
+
NaOH
N
H
2
NH
2
W kolbie o pojemności 250mL zaopatrzonej w krótką chłodnicę umieszczono
porcelankę oraz 7,5g kwasu L – (+) – winowego i 20mL wody destylowanej. Mieszaninę
ogrzewano za pomocą płaszcza elektrycznego do rozpuszczenia kwasu i łagodnego wrzenia
roztworu. Powoli, przez chłodnicę dodano 12mL (patrz uwaga 9) racemicznego
diaminocykloheksanu (mieszaniny cis i trans). Przez 5 minut utrzymywano roztwór w stanie
56
łagodnego wrzenia. Następnie zamieniono płaszcz grzejny na wcześniej przygotowaną łaźnię
wodną o temperaturze 80°C, a następnie powoli wkroplono, ciągle mieszając, 5mL lodowatego
kwasu octowego (patrz uwaga 4). Po wkropleniu wyłączono ogrzewanie w łaźni, pozwalając
pozostawionej w łaźni kolbie ostygnąć do temperatury pokojowej od czasu do czasu mieszając.
Kolbę umieszczono w łaźni lodowej z solą (NaCl). Mieszaninę mieszano przez 30 min. Wytrącony
osad odsączono pod zmniejszonym ciśnieniem (ługi pokrystalizacyjne są wzbogacone w drugi
enancjomer DACH, który może również być wydzielony poprzez zastosowanie do rozdziału
nienaturalnego kwasu winowego), przemyto na sączku jeden raz 5mL wody destylowanej,
a następnie 5 razy po 10mL metanolu (patrz uwagi 3 oraz 5). Autorzy oryginalnej publikacji
4
dwukrotnie rekrystalizowali kryształy soli z etanolu (patrz uwaga 8) uzyskując 32,7g produktu
(wydajność 63%) niemniej jednak ze względu na ich małą rozpuszczalność w alkoholu
wykorzystałem otrzymany materiał w następnym etapie bez dodatkowego oczyszczania.
Kryształy (patrz uwaga 1) przeniesiono do kolby 250mL. Dodano 20mL NaOH 10% i 1,5g chlorku
sodu. Diaminę ekstrahowano trzykrotnie (3 razy po 40mL) chlorkiem metylenu (patrz uwagi 6
oraz 7). Połączone warstwy organiczne suszono bezwodnym siarczanem magnezu (1 łyżka). Po
wysuszeniu odsączono siarczan magnezu i odparowano rozpuszczalnik. Otrzymano diaminę
(patrz uwaga 2) o skręcalności [α
D
] = - 21,3° (c5, 1N HCl). Wydajność (patrz uwaga 10): 24,35%
(otrzymano 2,72g diaminy).e. e. = 85,2%.
Uwagi:
1. Im wolniej przebiega krystalizacja, tym czystszy optycznie produkt można uzyskać.
2. Otrzymana amina jest cieczą, która jako czysty enancjomer bądź przy dużym
wzbogaceniu enancjomerycznym bardzo łatwo krystalizuje.
3. Istotna jest ilość rozpuszczalnika do przemywania kryształów kompleksu - może on
ulegać rozpuszczeniu!
4. Kwas octowy wkrapiać powoli (2krople/s), mieszanie jest na tym etapie ważne,
ponieważ przy braku mieszania roztwór robi się bardzo gęsty.
5. W etanolu osad jest trudniej rozpuszczalny niż w metanolu.
57
6. Możliwe są straty przy ekstrakcji - utrudniona ocena wydajności.
7. Przy ekstrakcji lepsze rezultaty od eteru daje chlorek metylenu, wydajność poprawia
też "wysalanie".
8. Rekrystalizacja mieszanej soli daje tylko znikomą poprawę wyników skręcalności
właściwej. Do poprawienia wyników zaleca się powtórzenie rozdziału od początku, by uzyskać
dalsze wzbogacenie.
9. W mniejszej skali znikoma ilość produktu, bardzo ciężki do wydzielenia w warunkach
pracowni studenckiej.
10. Wydajność znacząco podnosi się wraz ze zwiększeniem skali reakcji.
11. Produkt sorbuje wodę oraz CO2 z powietrza i powinien być przechowywany
szczelnie zamknięty bez dostępu powietrza.
12. Planowany czas syntezy – 4h.
Pytanie kontrolne:
W jakim celu wkrapla się kwas octowy? Dlaczego powinno to poprawić efektywność
rozdziału?
Dlaczego szybkość krystalizacji może wpływać na optyczną czystość produktu?