Synteza trójcyklicznej oksazoliny

Oksazoliny to pierścieniowe, pięciokątne związki organiczne, zawierające atomy tlenu i azotu w pozycji 1,3. Możliwe są trzy izomery różniące się położeniem wiązania podwójnego, ja jednak będę się zajmował dziś tylko 2-oksazoliną. (pierwsza od lewej)

Ich użycie jako ligandów w syntezach asymetrycznych wiąże się z dwiema cennymi właściwościami - chętnie kompleksują metale, oraz łatwo jest otrzymać związki z podstawnikami przy centrum stereogenicznym o określonej konfiguracji. Dzięki temu możliwe jest tworzenie ligandów kierujących reakcję do określonego izomeru.

Istnieje kilka różnych metod syntetycznych oksazolin, wszystkie jednak opierają się na wykorzystaniu aminoalkoholi, te zaś otrzymuje się z redukcji naturalnych aminokwasów. W moim przypadku była to synteza Witte'a-Selingera[1] z użyciem nitryli:

Podaje się taki oto mechanizm utworzenia pierścienia[2]:

 Kwas Lewisa aktywizuje nitryl przez przyłączenie do azotu, tworząc kation nitryliowy. Do niego do węgla z ładunkiem dodatnim dołącza się azot aminoalkoholu. W kolejnym etapie pęka wiązanie podwójne w części iminowej, węgiel przyłącza się do tlenu a azot odchodzi. Powstaje pięciokątny pierścień z niezmienioną konfiguracją centr stereogenicznych.

Oksazolina którą miałem otrzymywać miała postać trzech pierścieni skondensowanych, ponieważ przyłączona część przypomina indol, będą ją dalej nazywał indeno-oksazoliną:

Substratem do reakcji był 2-aminobenzonitryl, drugim zaś (1R,2S)-1-amino-2-indanol, ale na początku należało przygotować katalizator - bezwodny chlorek cynku.

Chlorek cynku ma postać białego, drobnego proszku, niestety łatwo łapiącego wilgoć z powietrza. Aby więc uzyskać bezwodny, musiałem go mocno podgrzać - wsypałem go do tygla a ten umieściłem nad palnikiem. Chlorek stopił się w rzadką, ciemną ciecz:

Teraz należało go ochłodzić ale tak, aby nie zestalił się w jedną masę i aby zarazem nie nabrał znów wilgoci. W tym celu tygiel umieściłem w strumieniu argonu pod dużym lejkiem, i intensywnie mieszałem aby rozetrzeć tężejącą masę:

Gdy chlorek był już przygotowany, odważyłem szybko potrzebne ilości reagentów i umieściłem w kolbie. Dodałem chlorobenzenu, wrzuciłem mieszadełko i nasadziwszy chłodnicę zwrotną nastawiłem na mieszanie przez dwa dni:

Reakcja była prowadzona w atmosferze argonu, aparatura wcześniej dobrze wysuszona.

Po przepisowym czasie, mieszaninę reakcyjną odparowałem pod obniżonym ciśnieniem aby usunąć rozpuszczalnik, po czym dobrze zdrapałem z dna łopatką i zalałem 30% roztworem wodorotlenku sodu.  Oksazoliny, jak już tłumaczyłem, chętnie tworzą kompleksy z metalami, tak też działo się z produktem - tworzył dobrze związany kompleks z cynkiem i aby go wyodrębnić, należało ten kompleks czymś rozbić. Reakcja z ługiem służyła właśnie temu.

Gdy dobrze roztarta mieszanina przereagowała, ekstrahowałem z niej właściwy produkt chlorkiem metylenu, trzy razy zlewając warstwę organiczną, którą po wysuszeniu siarczanem magnezu odparowałem. Teraz pozostał mi już tylko rozdział na kolumnie chromatograficznej. Za eluent posłużyła mieszanka heksan/chlorek metylenu 8:1:

Na płytce oświetlonej UV indeno-oksazolina dawała nie zbyt intensywną niebieską fluoryzację (najmocniejsza plamka w środku).
Gdy zebrałem już czystą frakcję, odparowywałem ją, zauważając przy tym szczególną postać - związek krystalizował jako długie, białe igły, na tyle cienkie i giętkie, że podczas odparowywania w obrotowej wyparce splotły się w skręcone włókna, wypełniając kolbkę masą podobną do waty:

Wydajność reakcji była dobra, wynosząc 92%
--------
[1] Konrad Weickhardt, Margareta Zehnder, Tobias Ranf, Carsten Bolm, Synthesis of Optically Active  Bis(2-oxazolines): Crystal Structure of a 1,2-Bis(2-oxazolinyl)benzene ZnCl2 Complex, Chemische Berichte, Volume 124, Issue 5, pages 1173–1180, Mai 1991

[2] Moghadam M. et al. , InCl3 as an Efficient Catalyst for Synthesis of Oxazolines under Thermal, Ultrasonic and Microwave Irradiations, J. Iran. Chem. Soc., Vol. 6, No.2, June 2009, pp. 251-258

Sesja posterowa

Sesja posterowa przebiegła niezbyt emocjonująco. Mój plakat po wydrukowaniu wyglądał mniej estetycznie niż na ekranie komputera:

Cóż. Trudno.

Postery wystawiano w załomku korytarza, gdzie między wejściem, salami a windami przestrzeń rozszerzała się w półotwartą salę. Ustawione gęsto, na dwóch rzędach korkowych tablic, tak że chcąc przejść trzeba było między nimi przechodzić.
Z początku zaraz po otwarciu zainteresowanie było duże:

Jednak z czasem spadało.
Mnie odnośnie mojego posteru nie zadano pytania, kolegom trochę, głownie w kwestiach typu "a co to jest tu na rysunku".

W głosowaniu na najlepszą prezentację, wygrał poster Aleksandry Borkowskiej na temat technik kryminalistycznych. Sam na nią zagłosowałem, więc się nie dziwię.

Kiedyś w laboratorium (41.)

Kiedyś zauważyłem na pracowni interesujący efekt - po suszeniu THF metalicznym sodem, gdy zestaw już ostygł, cały użyty sód wypłynął w formie równej kuli, mniej więcej wielkości orzecha laskowego:

Uznałem że to ciekawe nie tylko z przyczyn wizualnych - sód jest wprawdzie lekki, ale ma gęstość nieco większą od THF. Najwyraźniej rozpuszczony benzofenon i produkty jego reakcji z wodą na tyle zagęściły rozpuszczalnik, że stał się minimalnie gęstszy od metalu. Skoro jednak metal przyjął kształt kuli, najwidoczniej dla ciekłego sodu gęstości stają się zbliżone.

Czasem w laboratorium (40.)

Często w laboratoriach przez dłuższy czas używa się tych samych, przymocowanych na stałe, chłodnic szklanych, na przykład w zestawach do suszenia rozpuszczalników lub w wyparkach. Woda w nich nie zawsze jest spuszczana po użyciu, toteż wewnątrz, w wilgotnych i dobrze doświetlonych warunkach, chętnie rosną zielonkawe glony:

Wedle zasłyszanej opinii chemicy dzielą się na tych, który co jakiś czas rozbierają chłodnicę i czyszczą glony, i tych którym to nie przeszkadza, na zasadzie "jak będzie za duże to się spłucze".

Zawsze to jakaś roślinka...

Kiedyś w laboratorium (39.)

W trakcie sprawdzania reaktywności jednego z ligandów, okazało się że daje on z miedzią dosyć trwałe połączenie - na tyle, że wytrącało się z izopropanolu w postaci ciemnobrązowego proszku, możliwego do oddzielenia. Podjąłem się próby wyizolowania kompleksu, i udało mi się odsączyć małą porcję, wyglądem przypominającą kawę rozpuszczalną:

Proszek był bezpostaciowy. Ponieważ połączenie wydawało się dosyć trwałe, postanowiłem je przekrystalizować - otrzymanie kryształów i zbadanie ich rentgenowsko mogłoby potwierdzać teorie na temat struktury kompleksu powstającego podczas reakcji, co było tym bardziej ciekawe, że dla tego typu ligandów jeszcze się to nie udało.
Rozpuściłem więc kompleks w chlorku metylenu, otrzymując żółtobrązowy roztwór:

Po czym wstawiłem całą fiolkę do naczynia z oktanolem. Ten mało lotny alkohol alifatyczny nasycał sobą powietrze w naczyniu, po wstawieniu fiolki część oktanolu z par rozpuszczała się w fiolce, zmniejszając rozpuszczalność związku. Równocześnie część chlorku odparowywała i rozpuszczała się w oktanolu.
Ta wyrafinowana technika miała powoli zatężać roztwór i sprzyjać powstaniu kryształów.

Niestety nie udało się - chlorek po kilku dniach odparował do końca a kompleks zbił się w bezpostaciowe kuleczki. Bywa.

Natomiast pisanie pracy idzie mi jak przez bagna.

Pisząc...

Pisząc sobie właśnie pracę magisterską musiałem pogrzebać w bibliotece:

W sumie najwięcej czasu zajmuje mi robienie rysunków reakcji i wpisywanie danych do tabel, jakoś tak trudno mi się przybrać. Jeśli chodzi o literaturę, irytuje mnie że nie każda praca jest dostępna - uniwersytet ma Tetrahedron Lett. do 1991 roku. Ma też wykupiony dostęp do wersji elektronicznej, ale w formie dokumentów tekstowych prace są dostępne od 1995 roku. W niedostępnym przedziale znajduje się kilka prac w sam raz mi pasujących. Chyba się przejadę do Warszawy i poszukam w PANie.

A. Jeszcze mam poster do zrobienia.