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,
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