Предыдущая задача Содержание Следующая задача 38-ая Международная Химическая Олимпиада
Тренировочные задачи

Задача 35. Синтез гидрохлорида β-диметиламинопропиофенона

Введение

Прозак – известный антидепрессант. Его активное вещество – флуоксетин, который синтезируют в четыре стадии из β-диметиламинопропиофенона:

Реакции, протекающие между тремя и более реагентами в одну стадию, называют многокомпонентными. Многие реакции этого типа могут быть использованы для синтеза лекарственных средств. Примером служит реакция Манниха, с помощью которой можно синтезировать β-диметиламинопропиофенон из параформальдегида, гидрохлорида диметиламина и ацетофенона

Реагенты

ацетофенон

концентрированная соляная кислота

гидрохлорид диметиламина

параформальдегид

этанол, диэтиловый эфир

гексан

метанол

этилацетат, NaHCO3, ацетон

KMnO4, ZnCl2

FeCl3, AgNO3

NaOH, NH3

2,4-динитрофенилгидразин, концентрированная серная кислота

Оборудование

круглодонная колба на 25 мл, колба Эрленмейера на 50 мл, магнитная мешалка, термометр, асбестовая сетка, песок, штатив, лапка с креплением, аппарат для измерения температуры плавления, капилляры, обратный холодильник, шланг, воронка Бюхнера с колбой, стеклянная палочка, фильтровальная бумага, мензурка на 100 мл, пластинки для ТСХ (силикагель 60 F254, толщина слоя 250 мкм, на стеклянном носителе), микрошприц, камера для проявления с крышкой, УФ лампа.

Методика

В круглодонную колбу на 25 мл поместить 2 мл ацетофенона, 0.65 г гидрохлорида диметиламина и 1.76 г параформальдегида. Добавить 4 мл 95% этанола и 40 мкл концентрированной HCl. Смесь нагревать два часа на песочной бане при 120 °C с обратным холодильником и магнитной мешалкой. Медленно охладить до 50-80 °C и перелить в колбу Эрленмейера (не использовать пипетку, т.к. вещество склонно к кристаллизации). Добавить 16 мл ацетона и охладить до комнатной температуры. Тщательно перемешать стеклянной палочкой. Охладить на ледяной бане для завершения кристаллизации. Отфильтровать на воронке Бюхнера и промыть осадок 4 мл ацетона. Сушить под вакуумом не менее 20 мин. Взвесить продукт и определить температуру плавления.

            Экстракция свободного амина: растворить 0.1 г продукта в дистиллированной воде и перенести в делительную воронку. Добавить диэтиловый эфир. Нейтрализовать водный слой раствором NaHCO3, контролируя pH индикаторной бумагой. Отделите органическую фазу и проведите ее ТСХ. Элюент: смесь этилацетат – гексан (2:1 по объему) или этилацетат – метанол (2:1 по объему).

Качественные реакции

Проведите с полученным веществом следующие реакции и запишите свои наблюдения.

            1) Тест Байера (перманганат калия) на кратные связи

30 мг продукта растворяют в 2 мл воды и по каплям добавляют 0.1 M раствор KMnO4.

            2) Тест Лукаса на спиртовую группу

Приготовить реагент Лукаса: растворить 136 г хлорида цинка в 89 мл концентрированной соляной кислоты при охлаждении на ледяной бане. В пробирку поместить 30 мг вещества и добавить 2 мл реагента Лукаса. Записать время, необходимое для появления нерастворимого алкилхлорида в виде слоя или эмульсии.

            3) Хлорид железа – тест на фенолы

30 мг продукта растворить в 2 мл воды или смеси воды с этанолом и добавить 3 капли 2.5% раствора хлорида железа. Большинство фенолов дают красное, синее, зеленое или пурпурное окрашивание, енолы – красное, фиолетовое или желто-коричневое окрашивание.

            4) Реактив Толленса (аммиачный раствор оксида серебра) – тест на альдегиды

В пробирку налить 2 мл 5% раствора нитрата серебра и одну каплю 10% раствора гидроксида натрия. Добавлять 2 M раствор аммиака по каплям, хорошо перемешивая, до полного растворения темного осадка оксида серебра. Добавить 1 каплю (если жидкость) или 30 мг твердого вещества, перемешать встряхиванием и оставить на 20 мин при комнатной температуре. Если ничего не произошло, нагреть на водной бане до 35 oC в течение пяти минут.

            5) 2,4-динитрофенилгидразин – тест на альдегиды и кетоны

Приготовить реагент: для этого 3 г 2,4-динитрофенилгидразина растворить в 15 мл концентрированной серной кислоты и, хорошо перемешивая, прилить раствор к смеси 20 мл воды и 70 мл 95% этанола. 100 мг твердого вещества растворить в 2 мл 95% этанола и прилить к 2 мл реагента. Сильно взболтайте смесь и, если осадок не выпал сразу, оставьте на 15 мин.

Результаты

Продукты и реагенты (приведите расчеты)

Реагент
(название)

M, г/моль

масса
(объем)

n,
ммоль

эквивалент

физические
свойства

продукт: M =___________ г/моль

Масса: ___________________ г

Выход:___________________ %

Температура плавления:  ____________________ oC (наблюдаемая)

                                               ____________________ oC (литературные данные)

Запишите значения Rf, размер и форму каждого пятна, приведите расчеты

реагент

результат теста

наблюдаемый

ожидаемый

1) KMnO4

2) HCl, ZnCl2

3) FeCl3

4) AgNO3 / NaOH / NH3

5) 2,4-динитрофенилгидразин

Вопрос

Ниже приведен общий механизм реакции Манниха. Аналогичным образом запишите рассмотренную реакцию постадийно, приведите механизмы (с указанием направлений атаки или перегруппировки) всех использованных реакций.

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––