Диспиро[4.1.4.1]додекан-6,12-дион. Бисульфитные аддукты. Проблема разделения

[Magic Methyl]

Здравствуйте уважаемые коллеги!
Возникла некоторая сложность с разделением реакционнной смеси и очисткой продукта реакции.
Нужно очистить один лактам, с замещенным атомом азота от образующегося в качестве побочного
продукта диспиро[4.1.4.1]додекан-6,12-диона, который получается в довольно большом кол-ве из-
за использования большого избытка одного реагента по отношению к другому.
Хроматографически на обычном силикагеле 60 они делятся плохо, так как имеют очень близкий
Rf (элюэнт гексан-EtOAc, 8:2). Игра с составом элюэнта тоже не приносит особых результатов.
Разогнать смесь в вакууме не удалось, так как лактам (жидкость) не перегоняется в вакууме хоро-
шего пластинчато-роторного насоса вплоть до 180 гр.С, а дальше начинает темнеть.
С паром все это тоже разделить не получается.
Возникла идея, - может быть просто использовать что то типа бисульфита натрия, - будут ли кетоны
такого типа образовывать аддукт с бисульфитом, или может быть есть методы лучше?
С уважением.

[Phobos]

А формулы можно выложить?

[Magic Methyl]

Структура примеси

[Magic Methyl]

И еще, небольшое замечание:
нужный лактам - жидкость. Примесь (дикетон) - твердое в-во с темп.плавления около 80 град.С.
Лактам очень хорошо растворяет примесь, но большую часть мне удалось удалить вымораживанием
и фильтрацией охлажденной смеси.

[Phobos]

А лактам содержит другие функциональные группы? И насколько он полярен и растворим в воде?
Если нет, я бы осторожненько борогидридом в диол перевел. А потом во что-то нерастворимое. Бисульфит можно попробовать. Гидразоны всякие, через тиокарбамид.
И еще есть так называемый реагент Джерарда, который переводит кетоны в растворимые в воде.

[Magic Methyl]

А лактам содержит другие функциональные группы? И насколько он полярен и растворим в воде?
Если нет, я бы осторожненько борогидридом в диол перевел. А потом во что-то нерастворимое. Бисульфит можно попробовать. Гидразоны всякие, через тиокарбамид.
И еще есть так называемый реагент Джерарда, который переводит кетоны в растворимые в воде.

Лактам содержит много нейтральных заместителей насыщенного типа, и одну сложноэфирную группу
(этиловый эфир). Совершенно неполярен и не растворим в воде.

[Phobos]

Имхо, шансы на успех довольно велики. Я бы сперва проверил по сайфандеру подобный спиродикетон (с 5 и 6-членными кольцами по бокам) как реактант - замечен ли он в реакциях, которые могут нам помочь.

[Magic Methyl]

Имхо, шансы на успех довольно велики. Я бы сперва проверил по сайфандеру подобный спиродикетон (с 5 и 6-членными кольцами по бокам) как реактант - замечен ли он в реакциях, которые могут нам помочь.

А как быть с растворимостью, - то есть в чем лучше проводить реакцию, в этанольно-водной смеси?
Насколько я помню, есть метод в котором бисульфит получают in situ в водной фазе из АсОН и суль-
фита натрия, не пробовали ли кто нибудь эту методику (просто я много лет назад делал эту реакцию,
и сейчас не помню подробностей, касательно вообще бисульфитной темы).
С уважением.

[Phobos]

Бисульфит, емнип, самодостаточен с точки зрения pH - кислоты добавлять никакой не надо. Небольшой избыток, ~1.2 экв. на группу. Этанол, имхо, тоже не нужен - если вести реакцию просто в воде, то бисульфитный аддукт останется в ней растворен, а лактам можно экстрагировать чем-то неполярным. Этанол добавляют для кристаллизации и выделения аддукта, в Вашем случае это имхо не нужно.

[Magic Methyl]

Бисульфит, емнип, самодостаточен с точки зрения pH - кислоты добавлять никакой не надо. Небольшой избыток, ~1.2 экв. на группу. Этанол, имхо, тоже не нужен - если вести реакцию просто в воде, то бисульфитный аддукт останется в ней растворен, а лактам можно экстрагировать чем-то неполярным. Этанол добавляют для кристаллизации и выделения аддукта, в Вашем случае это имхо не нужно.

Спасибо за рекомендации
Насчет кислоты, - у меня просто нет под рукой бисульфита (его твердого аналога), - есть только сульфит
натрия, поэтому возникла идея добавить АсОН (1 экв) для перевода его в бисульфит в водной фазе.
Насчет этанола понял, - то есть можно это масло вылить непосредственно в водный раствор, пару
часов перемешивать/встряхивать и таким образом уберем ненужный кетон? А все ли бисульфитные
продукты растворимы в воде?
Да, можно потом просто экстрагировать чем то неполярным.

[Phobos]

Ну, скажем, бисульфит циклогексанона отлично растворим в воде, а у Вас такое же соотношение атомов углерода к бисульфиту. ДУмаю, должен хорошо раствориться.
У меня был продажный раствор бисульфита, 37%, я его разбавил водой, и к нему уже добавлял свою смесь. Но думаю, что от перестановки мест слагаемых сумма не меняется.
Можно использовать более дешевый метабисульфит, он действует примерно как два экв. сульфита.

[Magic Methyl]

Ну, скажем, бисульфит циклогексанона отлично растворим в воде, а у Вас такое же соотношение атомов углерода к бисульфиту. ДУмаю, должен хорошо раствориться.
У меня был продажный раствор бисульфита, 37%, я его разбавил водой, и к нему уже добавлял свою смесь. Но думаю, что от перестановки мест слагаемых сумма не меняется.
Можно использовать более дешевый метабисульфит, он действует примерно как два экв. сульфита.

Покрутили в общем этот кетон со смесью сульфита/АсОН часа 4, - кристаллы пропали, но я вот не уверен
что они растворились, - у меня ощущение что этот дикетон сублимировался (не видно, так как проводили
пробную реакцию с парой кристаллов дикетона, - я его специально почистил для опыта).
Вобщем надо пробовать на большей загрузке....или...если он так возгоняется не пойму почему в вакууме он
не удалялся до конца

[ChemNavigator]

1. Из-за снятия торсионного напряжения, циклобутанон образует продукты нуклеофильного присоединения (по карбонильной группе) легче ацетона. Поэтому в данном случае гидросульфит должен легко присоединяться, м.б. даже по обоим карбонилам.
2. Похожее вещество см. здесь - https://en.wikipedia.org/wiki/2,2,4,4-T ... utanedione
3. 1,3-дикетоны легко распадаются под действием оснований (конц. NaOH или алкоголяты), т.е. в данном случае может легко происходить раскрытие цикла.

[Phobos]

1,3-дикетоны легко распадаются под действием оснований (конц. NaOH или алкоголяты)

Это откуда такое? Ацетил-ацетон и 1,3-циклогександион дают с основаниями вполне устойчивые еноляты, которые вовсю используются в синтетической химии. Более того, из них вполне можно получить и дианионы (первый экв. NaH, второй с BuLi), и тогда первая реакция с нуклеофилом идет на "внешний углерод", а вторая - в положение 2, на активный метилен.
В данной структуре нет активных протонов альфа к карбонилу, возможно есть какие-то пути развала через всякие сигматропные перегруппировки, но эта часть химии для меня всегда была загадкой...

[ChemNavigator]

Про ацетилацетон см. напр. соотв. статью, там есть фраза "При нагр. с КОН ацетилацетон расщепляется на ацетон и уксусную кислоту." Щелочное расщепление известно и для других 1,3-дикетонов, а также для ацетоуксусного эфира - в целом, это реакция, обратная их синтезу (ретро-Кляйзен, картинку см. напр. здесь - http://www.chem.ucla.edu/~harding/IGOC/ ... ation.html).

В данном случае такой распад будет происходить ещё легче - как из-за напряжённости 4-членного цикла, так и из-за отсутствия альфа-протонов. См. также реакцию Де Майо (https://en.wikipedia.org/wiki/DeMayo_reaction), там 4-членный цикл похожим образом разваливается.

[Phobos]

Я не знаю, до какой степени надо греть дикетон с KOH, чтоб развалить. Явно этого можно избежать, если захотеть. Дианион устойчив при нуле, емнип.
Реакция Де-Майо фотохимическая, и развал 4-х членного кольца идет с участием сидящего на нем гидроксила, которого в данном случае у нас нет. Впрочем, как я говорил, самым разумным будет сделать поиск по СФ, задав данный дикетон как реактант. Посмотрим и с чем реагирует, и что дает, и в каких условиях. Если его как-то в карбоксил можно перевести, и потом в водную фазу через соль - вообще замечательно.

[ChemNavigator]

развал 4-х членного кольца идет с участием сидящего на нем гидроксила, которого в данном случае у нас нет.

Если к одному из карбонилов 1,3-циклобутандиона присоединить спирт или воду, то получится, соответственно, полуацеталь или гем-диол, с гидроксилами в нужном положении (т.е. способствующими распаду, как в р-ции ДеМайо).

О ретро-реакции Кляйзена см. например видео (на англ. языке):

Код: Выделить всё

https://www.youtube.com/watch?v=QqHkys_jrys

Magic Methyl, а схему реакции и формулу лактама нельзя здесь выложить? Просто мне непонятно, как такой достаточно напряжённый и не особо стабильный 1,3-дион может образоваться в качестве побочного продукта, причём в "значительных количествах"?

[aber]

Просто мне непонятно, как такой достаточно напряжённый и не особо стабильный 1,3-дион может образоваться в качестве побочного продукта, причём в "значительных количествах"?

Это димер кетена

[Nickolas]

Покрутили в общем этот кетон со смесью сульфита/АсОН часа 4, - кристаллы пропали, но я вот не уверен
что они растворились, - у меня ощущение что этот дикетон сублимировался..

Интересно, а как вы бы следили за реакцией на столь малом количестве? Обычно берется водно-спиртовый раствор кетона с бисульфитом и крутится какое-то время. Должен появится осадок. Также реакция с бисульфитом очень зависит от стерических факторов. Не знаю, насколько реакционная способность этого дикетона будет это компенсировать.

[2rin]

Часто образованию бисульфитного аддукта очень способствует озвучивание на УЗ-бане, попробуйте.