Mustervorschrift - Institut für Organische Chemie

Mustervorschrift Versuch 10.1.1
Versuch 2.3.3 : Synthese von (S)-β-Binaphthol (Edukt für 10.1.1)
Eine Lösung von 18 g (0.125 mol) β-Naphthol in 250 ml Wasser wurde unter
Rückfluss zum Sieden erhitzt. Zu dieser Lösung wurde unter Rühren langsam 33.7 g
(0.125 mol) Eisen(III)-chlorid*6 H2O in 80 ml Wasser zugetropft, wobei ein weißer
Niederschlag auftrat. Es wurden nochmals 15 g (0,104 mol) β-Naphthol in der Lösung
gelöst und wiederum 28.3 g (0.105 mol) Eisen(III)-chlorid*6 H2O in 80 ml Wasser
zugetropft. Nachdem 30 min bei 100 Grad Celsius gerührt worden war, wurde der
nun braune Niederschlag heiß abfiltriert und anschließend mit 200 ml Wasser
aufgekocht. Nach erneuter Abfiltration wurde das erhaltene bräunliche Pulver aus
Toluol um-kristallisiert, welches zuvor 3 Stunden am Wasserabscheider getrocknet
worden war. Der erhaltene Feststoff wurde abgesaugt, mit wenig Toluol gewaschen
und im Exsikkator über Kieselgel bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Man erhielt
23.93 g eines gräulichen, feinkristallinen Pulvers.
Ausbeute: 74 % ( Lit(1): 88%)
Versuch 10.1.1: Optimierte Synthesevorschrift zur Trennung des racemischen
Gemisches
10.0 g (35.0 mmol) des trocken und gräulichen racemischen Binaphthols wird in 45.0
mL vorgetrocknetem Pyridin (aus dem Lösemittelraum 106; Destillation über KOH;
Aufbewahren über Molsieb 4 Å) unter stetem Rühren suspendiert. Dazu werden
langsam 7.40 g (48.0 mmol) frisch destilliertes Phosphoroxychlorid getropft, wobei ein
Großteil des Feststoffes unter leichter Temperaturerhöhung in Lösung geht. Zum
vollständigen Lösen des Binaphthols wird die Lösung auf 90 °C erhitzt. Die Lösung
wird anschließend auf 60 °C abgekühlt, tropfenweise mit 4.00 mL Wasser versetzt
und in einen Tropftrichter überführt. Unter starkem Rühren wird diese Lösung zu 90.0
mL einer 6 N Salzsäure getropft. Der ausgefallene Feststoff wird abfiltriert und mit
weiteren 30.0 mL einer 6 N Salzsäure unter Rückfluss erhitzt und schnell abgekühlt.
Der feste Rückstand wird erneut filtriert und mehrmals mit kleinen Mengen Wasser
gewaschen. Nach dem Trocknen im Exikkator über CaCl2 erhält man 11.4 g (32.7
mmol; 93 %) (±)-Binaphtholphosphorsäure als bräunliches Pulver. [Lit. 2: 94-99 %]
3.50 g (10.0 mmol) der racemischen Binaphthylphosphorsäure werden in 105 ml
siedendem trockenen THF gelöst.2,3 Unter Rühren werden innerhalb von 5 min 0.93 g
(10.4 mmol) (R)-2-Aminobutanol in 2 ml trockenem THF zugetropft.4 Nach kurzem
Abkühlen wird der Rückflusskühler gegen eine Destille getauscht und ca. 20 ml THF
abdestilliert, bis sich die Lösung stark trübt. Zur Vervollständigung der Kristallisation
wird die Mischung über Nacht bei RT aufbewahrt. Absaugen und Waschen mit 2 x 10
ml THF ergeben 1.51 g (3.45 mmol, 35%) eines farblosen Feststoffs ((M,R)Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanol). [Lit.(3): 38%] Das Filtrat wird am
Roti vom Lösungsmittel befreit und man erhält 2.75 g (6.28 mmol, 63%) (P,R)Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanol
als
einen
gelblichen,
kaugummiartigen Feststoff.5 [Lit. 3: 62%]
1.00 g (2.29 mmol) des auskrisstallisierten, farblosen (M,R)-Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanols werden nach dem Trocknen im Exikator über
CaCl2 in 50 ml kochendem Wasser gelöst und unter Rühren mit 1.3 ml konzentrierter
HCl versetzt, wobei sich die Lösung stark trübt. Die Lösung wird für 20 min unter
Rückfluss erhitzt und danach über Nacht bei RT aufbewahrt. Absaugen und Waschen
mit 6 N-HCl-Lösung und Wasser ergeben 0.72 g (2.06 mmol, 90 %) eines weißen
Feststoffs ((M)-Binaphthylphosphorsäure).[Lit. 3: 97%]
2.00 g (4.57 mmol) des gelblichen, leicht zähen (P,R)-Binaphthylphosphorsäure-2ammoniumbutanols werden in 90 ml kochendem Wasser gelöst und unter Rühren mit
2.5 ml konzentrierter HCl versetzt, was die Lösung stark trübt. Die Lösung wird für 20
min unter Rückfluss erhitzt und danach über Nacht bei RT aufbewahrt. Absaugen und
Waschen mit 6 N-HCl-Lösung und Wasser ergeben 1.43 g (4.11 mmol, 72%) eines
weiß-gelben Feststoffs ((P)-Binaphthylphosphorsäure). [Lit. 3: 87%]
0.58 g (1.67 mmol) der weißen, pulvrigen (M)-Binaphthylphosphorsäure werden in 6
ml trockenem THF suspendiert und unter Rühren und unter Schutzgas tropfenweise
mit 0.20 g (5.27 mmol) LiAlH4 in 3 ml THF versetzt. Nach dem Rühren der Lösung
über Nacht bei RT werden 4 ml 6 N-HCl-Lösung bei 0°C zugegeben und die beiden
Phasen getrennt.6 Die wässrige Phase wird erneut mit 4 ml 6 N-HCl-Lösung und 10
ml THF versetzt und noch 3 x mit 20 ml Diethylether extrahiert und verworfen. Die
vereinigten organischen Phasen werden mit 3 x 25 ml gesättigter NaCl-Lösung
gewaschen und mit Aktivkohle entfärbt. Nach Abfiltern der Aktivkohle wird die Lösung
mit 0.5 g Kieselgel einrotiert. In einer 10 cm hohen Fritte werden ca. 3 g Kieselgel mit
dem produkthaltigen Kieselgel und mit Seesand überschichtet und mit 300 ml
Dichlormethan gesäult.7 Nach dem
Entfernen des Lösungsmittels aus der
aufgefangenen Fraktion ergeben sich 407 mg (1.42 mmol, 85%) eines farblos bis
gelben Feststoffes ((M)-2,2´-Dihydroxy-1,1´-Binaphthyl). [Lit.(5): 97%]
0.68 g (1.95 mmol) der weiß-gelben, pulvrigen (M)-Binaphthylphosphorsäure werden
in 7 ml trockenem THF suspendiert und unter Rühren und unter Schutzgas
tropfenweise mit 0.25 g (6.59 mmol) LiAlH4 in 4 ml THF versetzt. Nach dem Rühren
der Lösung über Nacht bei RT werden 5 ml 6 N-HCl-Lösung bei 0°C zugegeben und
die beiden Phasen voneinander getrennt.6 Die wässrige Phase wird erneut mit 5 ml 6
N-HCl-Lösung und 13 ml THF versetzt. und noch 3 x mit 25 ml Diethylether extrahiert
und verworfen. Die vereinigten organischen Phasen werden mit 3 x 30 ml gesättigter
NaCl-Lösung gewaschen und mit Aktivkohle entfärbt. Nach Abfiltern der Aktivkohle
wird die Lösung mit 0.5 g Kieselgel einrotiert. In einer 10 cm hohen Fritte werden ca.
3 g Kieselgel mit dem produkthaltigen Kieselgel und mit Seesand überschichtet und
mit 300 ml Dichlormethan gesäult.7 Nach dem Entfernen des Lösungsmittels aus
der aufgefangenen Fraktion ergeben sich 416 mg (1.45 mmol, 75%) eines farblos bis
gelben Feststoffs ((P)-2,2´-Dihydroxy-1,1´-Binaphthyl)
[Lit.(5): 86%]
Anmerkungen:
1.) Der relativ große Ansatz empfiehlt sich, um den Versuch aufgrund von
fehlgeschlagenen Reaktionsschritten etc. mehrfach reproduzieren zu können.
Darüber hinaus ist das Edukt in einem verschlossenem Gefäß mindestens mehrere
Monate haltbar.
2.) Das THF wird über CaCl2 vorgetrocknet und in einer großen
Destillationsapparatur über Natriumdraht erneut getrocknet.
3.) Der organ. Phosphorsäureester sollte auf keinen Fall z.B. in Ethanol
umkristallisiert werden, da Reste von Ethanol oder anderen Lösemitteln als THF
Einfluss auf das Auskristallisieren des (M,R)-Binaphthylphosphorsäure-2ammoniumbutanols im späteren Versuchsschritt haben.
4.) Das (R)-2-Aminobutanol wird aus einer neuen Flasche aus der Blutbank
entnommen. Es ist enantiomerenrein.
5.) Um zu vermeiden, dass im Filtrat noch Reste von (M,R)Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanol vorhanden sind, empfiehlt sich evtl.
noch ein erneutes, vorsichtiges Einengen des Filtrates um ein weiteres
Auskristallisieren von (M,R)-Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanol zu
erreichen. So kann das (P,R)-Binaphthylphosphorsäure-2-ammoniumbutanol
theoretisch enantiomerenreiner isoliert werden. Dies wurde hier leider nicht beachtet,
sollte bei einer Reproduktion dieser Vorschrift allerdings unbedingt präparativ auf
seine Durchführbarkeit und seinen Nutzen untersucht werden.
6.) Aufgrund des relativ kleinen Mengenansatzes ist eine DC-Konrolle der Reaktion
unverzichtbar. Falls das DC noch größere Mengen an Edukt aufweist, wird das
Gemisch erneut mit geringen Mengen LiAlH4 versetzt und über Nacht gerührt. Dieser
Vorgang wird solange wiederholt bis nur geringe oder keine Mengen an Edukt mehr
im DC nachweisbar sind.
7.) Die Säulenfiltration trennt die restlichen anorganischen Bestandteile und ist
vorallen aufgrund des kleinen Ansatzes und des damit Verbundenen Überschusses
an LiAlH4 sinnvoll und äußerst praktisch.

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