Синтез 16-краун-эфира-8.

Предоставлено

Organic Syntheses, CV 6, 301

18-Краун-6
[1,4,7,10,13,16-Hexaoxacyclooctadecane]

Submitted by George W. Gokel1, Donald J. Cram2, Charles L. Liotta3, Henry P. Harris3, and Fred L. Cook3.
Checked by E. A. Noe, M. Raban, and C. R. Johnson.

1. Процедура
Внимание! Крауны могут быть токсичны.4 Должная осторожность необходима при синтезе 18-Краун-6. О взрыве сырой соли натриевого комплекса 18-Краун-6 смотреть: (Note 8).

В трехлитровую, трехгорлую колбу, оборудованную механической мешалкой, обратным холодильником и капельной воронкой загружают 112.5 г (100.0 мл, 0.7492 моль) триэтиленгликоля и 600 мл ТГФ (Note 1). Мешалка включается и 60% р-р гидроксида натрия, приготовленный растворением 109 г (1.65 моль) 85% гидроксида натрия в 70 мл воды, добавлен (Note 2). Р-р слегка нагревается. После примерно 15 минут энергичного перемешивания (р-р при этом начинает менять цвет и постепенно становится ржаво-коричневым (Note 3)), р-р 140.3 г (0.7503 моль) 1,2-бис(2-хлороэтокси)этана (Note 4) в 100 мл ТГФ добавлен потоком. После того как прибавление закончено, РМ кипятят при интенсивном перемешивании 18–24 часа. Затем остужают и большую часть ТГФ выпаривают под вакуумом (Note 5). Оставшееся жирное коричневое масло растворяется в 500 мл ДХМ и фильтруется сквозь стеклянный фильтр. Оставшаяся на фильтре соль вымывается большим кол-вом ДХМ, дабы удалить краун и объединенные ДХМ вытяжки сушатся сульфатом магния (Note 6), фильтруются, упариваются до минимального объема (aspirator vacuum) и дистиллируются в высоком вакууме с обычной насадкой. Дистилляция должна быть выполнена под максимально возможным вакуумом; основная фракция содержит 76–87 г (38–44%) сырого 18-краун-6 и перегоняется при 100–167° (0.2 мм) (Note 7),(Note 8),(Note 9).
К 50 г сырого 18-краун-6 в 250 мл колбе Эрленмеера добавляется 100 мл ацетонитрила. Колба закрывается хлоркальциевой трубкой и ее содержимое магнитно перемешивается. Затем нагревается, энергично перемешиваясь и охлаждается до комнатной температуры; выпадают прекрасные белые кристаллы комплекса краун-ацетонитрил. Колба оставляется в холодильнике на 24–48 часов и затем окончательно охлаждается до ?30° в охлаждающей бане для максимально возможного выпадения в осадок комплекса. Осадок быстро фильтруется (Note 10) и один раз промывается холодным ацетонитрилом. Гигроскопичные кристаллы переносятся в 200 мл круглодонную колбу, оборудованную магнитной мешалкой и вакуумированную. Ацетонитрил удаляется из комплекса под высоким вакуумом (0.1–0.5 мм), при слабом нагревании ( 35°) в течении 2-3 часов. Чистый бесцветный краун (28–33 г, 56–66%) (Note 11) кристаллизуется при Тпл=38–39.5° (Note 12).

2. Notes
1. ТГФ может использоваться без очистки и осушки.
2. Готовый р-р гидроксида натрия должен быть охлажден до комнатной температуры перед добавлением в реакцию. Если же он охлаждается ниже комнатной температуры, то гидроксид натрия начинает выпадать в осадок; горячий же р-р приводит к закипанию ТГФ.
3. Степень потемнения связана с температурой р-ра и если теплый НАОН используется потемнение разовьется быстрее. Однако, различия в степени потемнения не сказываются на чистоте и выходе продукта.
4. 1,2-Bis(2-chloroethoxy)ethane продается в Eastman Organic Chemicals. ХА-ХА-ХА!!!
5. Как можно больше воды должно быть удалено упариванием для того, что бы соль фильтровалась с большей готовностью и р-р мог быть высушен более легко.
6. Осушающих агенов, содержащих комплексообразующие катионы, такие как K+ или Na+, надо избегать.
7. Существует определенная зависимость между конечным выходом и степенью упаривания на предыдущих шагах (see (Note 5)).
8. Было сообщение, что при подготовке большой партии 18-crown-6 в результате трудностей на стадии дистилляции имел место взрыв.5 В случае когда температура поднялась до 200°. Когда система была сообщена с атмосферой при данной температуре - произошел взрыв, очевидно в результате самовоспламенения паров диоксана. Диоксан самовоспламеняется при температуре около 180° и выше. Поэтому рекомендуется охлаждать аппарат перед сообщением его с атмосферой, а перегонку вести в атмосфере азота.
9. Материал собираемый в конце дистилляции содержит в качестве грязи спирты и виниловые примеси. Поэтому краун может быть очищен второй, более осторожной дистилляцией, сопровождаемой перекристаллизацией, сублимацией или хроматографией в дополнении к методу описанному здесь.
10. Фильтрация должна проводиться в сухой коробке или используя обратный фильтр Шотта в атмосфере сухого азота.
11. Выход краунов зависит в некоторой степени от чистоты исходных продуктов. Дополнительное кол-во крауна может быть получено объединением материнских ликворов и повторением дистилляции и процесса комплексообразования.
12. Спектр 1H NMR в CCl4 показывает синглет при ? 3.56.

3. Discussion
Соединение известное как 18-crown-6 одно из наиболее простых и используемых макроциклических полиэфиров. Его синтез с низким выходом впервые был сообщен Pedersen.5 Greene6 and Dale and Kristiansen7 сообщили о его синтезе из триэтиленгликоля и триэтиленгликоль-ди-р-толуолсульфоната. В обеих этих процедурах используются сильные основания, безводные условия и очистка достигается более менее классическими методами. Комбинирование дистилляции и формирования ацетонитрильного комплекса позволяет получить краун высокой чистоты без долгих хроматографии и сублимации.8,9

References and Notes
1. Department of Chemistry, Pennsylvania State University, University Park, PA 16802. [Present address: University of Maryland, College Park, MD 20742.]
2. Department of Chemistry, University of California at Los Angeles, CA 90024.
3. School of Chemistry, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332.
4. C. J. Pedersen, J. Am. Chem. Soc., 89, 7017 (1967).
5. P.E. Stott, Chem. Eng. News, 54 (37), 5 (1976).
6. R. N. Greene, Tetrahedron Lett., 1793 (1972).
7. J. A. Dale and P. O. Kristiansen, Acta Chem. Scand., 26, 1471 (1972).
8. G. W. Gokel, D. J. Cram, C. L. Liotta, H. P. Harris, and F. L. Cook, J. Org. Chem., 39, 2445 (1974).
9. Acknowledgment is made to E. P. Kyba (University of Texas) for noting that this crown can be distilled and to E. R. Wonchoba (Du Pont Co.) for helpful comments.

Назад к Оглавлению