Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Микроволновой синтез биологически активных соединений и фармацевтических субстанций. Учебное пособие
.pdf
3 минут. Для гомогенизации раствора можно использовать
немного уксусной кислоты.
Стадия (В) Смесь 30 мл 25% водного раствора аммиака
(избыток) и 2,88 г (0,02 моль) изопропилового эфира
ацетоуксусной кислоты помещают в термостойкую колбу и
подвергают воздействию микроволнового облучения
мощностью 350 Вт в течение 3-х минут. Получают
изопропиловый эфир аминокротоновой кислоты с выходом 95%.
Стадия (С). Полупродукты, полученные на стадиях (А) и (В),
объединяют и полученную реакционная смесь подвергают
воздействию микроволнового мощностью 350 Вт в течение 3-х
минут. Выход конечного продукта составляет 75–80%. Тпл =124–
125 °С.
Спектральные характеристики:
ИК-спектр, ν, см-1: 3299 (N–H); 2981 и 2930 (C–H); 1695
(C=O); 1523 и 1495 (NO2).
Спектр 1Н-ЯМР (ДМСО-d6), δ, ppm: 9,01 (с.. 1Н); 8,01 (с., 1Н);
7,98 (д., 1Н); 7,63 (д., 1Н); 7,53 (дд., 1Н); 4,96 (с., 1Н); 4,81 (кв., 1Н);
4,05 (м., 2Н); 3,45 (м., 2Н); 3,36 (с., 3Н); 2,30 (д., 6Н); 1,02 (д., 3Н);
1,01 (д., 3Н).
Примечание:
Синтез 3-изопропил-5-(2-метоксиэтил)-2,6-диметил-4-(3нитрофенил)-1,4-дигидропиридина-3,5-дикарбоксилата
(Нимодипина) с помощью микроволнового облучения позволяет
сократить время реакции с двух суток до 6-7 минут. При
проведении синтеза удалось значительно сократить объемы
используемого растворителя.
Применение уксусной кислоты в качестве растворителя
позволяет повысить выход с 62-70% до 82-86 %.
71
Вопросы:
1. Какими свойствами обладают 1,4-дигидропиридины?
2. В чем заключаются преимущества синтеза
1,4-дигидропиридинов под действием микроволнового
облучения по сравнению с традиционным способом?
3. Соотнесите значения сигналов на 1Н-ЯМР спектре со
структурой 5-изопропилат-3-(2-метоксиэтилат)-4-(3-нитрофенил)-
2,6-диметил-1,4-дигидропиридина.
72
9. Полимеризация молочной кислоты
Брутто-формула: (С3Н6О3)x
Молекулярная масса: (72)n г/моль
Сведения о веществе
Молочная или 2-гидроксипропионовая кислота относится к
альфа-гидроксикислотам. Впервые выделена из кислого молока
шведским химиком Карлом Шееле. Синтетическая молочная
кислота впервые была получена в 1881 году путем
ферментации, что стало основой промышленного производства
[50 - 52].
В современном обществе постоянно нарастает
обеспокоенность вопросами защиты окружающей среды и
здоровья человека. На этом фоне многие стремятся
ограничивать свою зависимость от нефтехимического сырья,
снижать объем выбросов в окружающую среду
углеродсодержащих соединений. Эти факторы приводят к тому,
что компании все чаще начинают использовать биополимеры.
Полимолочная кислота или полилактид (ПМК, PLA,
Polylactide, Polylactic Acid, Lactic acid polymer) является
универсальным, коммерчески доступным биоразлагаемым
термопластичным материалом, получаемым на основе молочной
кислоты. Мономерная молочная кислота может быть получена
исключительно из возобновляемых источников, таких как
кукуруза или сахарная свекла.
73
Полилактид обладает хорошим сочетанием свойств, поэтому
может использоваться в качестве замены стандартных
термопластов, получаемых на основе нефти.
Высокоэффективные марки полимера ПМК могут
использоваться в качестве альтернативы таким полимерным
материалам как полистирол, полипропилен и АБС-пластик
(сополимер акрилонитрил-бутадиен-стирол).
Этот материал является одним из наиболее перспективных
биополимеров, используемых в настоящее время в
промышленности. Полимолочная кислота может применяться в
различных сферах, таких как производство медицинской
продукции, упаковки, автокомпонентов и т.д.
По сравнению с другими биополимерами полимолочная
кислота обладает рядом преимуществ, таких как:
Экологичность: материал получается из возобновляемых
ресурсов, является биоразлагаемым, может подвергаться
рециклингу и компостированию;
Биосовместимость: материал является нетоксичным;
Перерабатываемость: материал характеризуется
хорошей перерабатываемостью термостойкость.
Молочная кислота – мономер ПМК. Она может быть
получена либо путем ферментации углеводородов, таких как
глюкоза, сахароза, лактоза или обычным химическим синтезом
[53].
Молочная кислота является самой простой гидроксильной
кислотой с асимметричным атомом углерода, и представляет
собой две оптически активные конфигурации (рис. 7), Может
существовать в виде двух индивидуальных энантиомеров:
L-(+)-молочной кислоты, D-(-)-молочной кислоты или их
рацемической смеси — DL-молочной кислоты.
74
Рис. 7 - Формы молочной кислоты и лактидов
Промышленных масштабах молочная кислота в основном
производится бактериальной ферментацией углеводородов.
Молочная кислота, полученная биохимическим путем
(ферментацией), является оптически активной [51]. Из
нефтехимического сырья возможно получение молочной
кислоты синтетическим способом. Она является оптически
неактивной, так как является рацемической смесью.
Химическая чистота молочной кислоты имеет
первостепенное значение для полимеризации. При содержании
примесей в количестве более чем 100 частей примесей на
миллион частей молочной кислоты резко снижается
максимально достижимый молекулярный вес получаемой
полимолочной кислоты.
Молочная кислота, полученная путем ферментации, имеет
оптическую (энантиомерную) чистоту 98% и более. Но продукт
все еще содержит помимо остаточных сахаров и различных
биологических примесей, некоторые спирты, например метанол
75
и этанол; моно- и дикарбоновые кислоты, например уксусная,
Молочная кислота, 80% раствор
10 г (0,09 моль)
пировиноградная, щавелевая и янтарной кислота и сложные
эфиры молочной кислоты, например, метил- и этиллактат.
В настоящее время необходимым процессом при
промышленном производстве является очистка полученной
путем ферментации молочной кислоты, что может дать
химически чистую, а также энантиомерно чистую
кристаллическую молочную кислоту. Основа этого процесса перегонка при пониженном давлении с последующей
кристаллизацией. Полученная таким образом молочная кислота
является более чем на 99% химически чистой и на 99,8%
оптически однородной.
Схема синтеза полимолочной кислоты:
Методика синтеза полимолочной кислоты [54, 55, 56]:
Реактивы:
76
Толуол
80 мл
Бензиловый спирт
0,097 г (9·10-4 моль)
Октоат олова
0,15 мл (4,5·10-4 моль)
В условиях конвекционного нагрева синтез лактида может
занимать порядка 30 часов при температуре 120 °C. Применение
микроволновой активации позволяет сократить время синтеза до
30 минут (в 60 раз быстрее) нескольких минут, с выходом
целевого продукта 55-60%.
Исходная молочная кислота содержит в своем составе
некоторое количество воды, которое необходимо удалить перед
проведением полимеризации. В термостойкую колбу помещают
10 г (0,09 моль) молочной кислоты, 40 мл безводного толуола и
отгоняют содержащуюся воду при 120–140 °С под действием
микроволнового облучения под вакуумом и при барботировании
азотом. После упаривания воды и толуола в реакционной колбе
остается вязкий остаток, представляющий собой олигомер.
К олигомеру прибавляют 40 мл толуола, в котором
предварительно растворены 0,5 мол.% (0,15 мл) октоата олова и
0,097 г (9·10-4 моль) бензилового спирта. Мольное соотношение
молочная кислота/бензиловый спирт равно до 100/1)
Полимеризацию олигомера проводят под действием
микроволнового облучения при температуре
120–140 °C в течение 2 часов под вакуумом при барботировании
азотом или аргоном. Продукт, после охлаждения до комнатной
температуры, трижды переосаждают из 10-кратного избытка
петролейного эфира и сушат в вакууме при 50°С.
Спектральные характеристики:
ИК- спектр, ν, см-1: 2997–2994 (С–Н); 1763–1758 (С=О);
1190–1184 (С–О–С); 1457–1452, 1389–1382 (–CH(CH3)).
Спектр 1H-ЯМР (СDСl3), δ, ppm: 5,13 (м., 1Н); 1,52 (д., 3Н).
77
Вопросы:
1. Какими свойствами обладают полимеры на основе
молочной кислоты?
2. Назовите отличия молочной кислоты, полученной путем
ферментации от синтетической.
3. Будут ли различаться свойства полимолочной кислоты,
полученной из L-(+)-молочной кислоты, D-(-)-молочной
кислоты и DL-молочной кислоты?
78
10. Реакции ацетилирования
10.1 Аспирин
(2-ацетилоксибензойная кислота)
Брутто-формула: С9Н8О
4
Молекулярная масса: 180,16 г/ моль
Сведения о препарате:
Ацетилсалицилова кислота (2 – ацетилоксибензойная
кислота, аспирин) – бесцветное кристаллическое вещество в
виде игл или плстинок, растворимое в спирте, хлороформе,
малорастворимое в воде. Ацетилсалициловая кислота –
лекарственное средство, которое оказывает анальгизирующее,
жаропонижающее, противовоспалительное действие.
Ацетилсалициловая кислота известна под торговой маркой
«Аспирин», запатентованной фирмой «Байер». Аспирин
используется для лечения ряда состояний, таких как: лихорадка,
боль, ревматическая лихорадка и воспалительные заболевания,
такие как ревматоидный артрит, перикардит и болезнь Кавасаки.
Ацетилсалициловая кислота впервые была синтезирована
французским ученым Шарлем Фредериком Жераром в 1853
году. Но первые образцы ацетилсалициловой кислоты в форме,
возможной для медицинского применения были получены
только в 1897 году Феликсом Хоффманом, работавшим в
79
лаборатории фирмы Bayer AG. Он стал первым в истории
Салициловая кислота
1,38 г (10 ммоль)
Уксусный ангидрид
3,07 г (30 ммоль)
Серная кислота
0,05 мл
Толуол
30 мл
Вода
25 мл
химиком, кому удалось получить аспирин в химически чистой и
стабильной форме. Наряду с Хоффманом изобретателем
аспирина таксже считают артура Айхенгрюна [57].
Аспирин получают путем взаимодействия салициловой
кислоты и уксусного ангидрида реакцией этерификации в
присутствии серной кислоты [58-61].
Схема синтеза аспирина:
Методика синтеза аспирина:
Реактивы:
Реакцию можно проводят в вытяжном шкафу с
использованием бытовой микроволновой печи.
В чистый и сухой стакан объемом 50 мл помещают
салициловую кислоту (5 ммоль) и уксусный ангидрид
(15 ммоль). К полученной смеси при перемешивании добавляют
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]