Pentaacetyl-glucose

Praktikum der Organischen Chemie I
Roman Birrer
WS 05/06
Synthese von
Pentaacetyl-β-D-glucose
OAc
O
OAc
OAc
OAc
OAc
9./10./16. Januar 2006
Praktikum der Organischen Chemie I
WS 05/06
1. Methode
Acylierung von Glucose mittels Diethylether.
2. Reaktionsgleichung
OH
OAc
O
O
HO
HO
OAc
OAc
OH
OAc
OH
OAc
3. Mechanismus
OH
OH
NaOAc
O
HO
HO
OH
O
HO
HO
- NaOAc
O
OH
OH
O
HO
HO
O
-
OH
O
O
OH
O
O
HO
HO
- OAc
OH
OH
OAc
O
OAc
OAc
OAc
OAc
2
O
O
-
Praktikum der Organischen Chemie I
WS 05/06
4. Physikalische Daten
Substanz
D(+)-Glucose
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [°C]
Siedepunkt [°C]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
S- Sätze
Bedeutung
C6H12O6
180.16
Substanz
Natriumacetat
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [°C]
Siedepunkt [°C]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
CH3COONa
82.03
S- Sätze
-
Substanz
Natriumhydrogencarbonat
NaHCO3
84.01
Natriumchlorid
Magnesiumsulfat
NaCl
58.44
MgSO4
120.37
2.22
270
50
22-24/25
2.17
801
1461
1
-
2.66
1
22-24/25
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [°C]
Siedepunkt [°C]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
S- Sätze
~ 146
Siehe Anhang
1.52
324
> 400
1
-
3
Pentaacetyl-ß-Dglucose
C12H22O11
390.34
Acetanhydrid
(CH3CO)2O
102.09
130 - 132
1
-
1.08
138 - 140.5
1
10-20/22-34
26-36/37/39-45
Toluol
Ethylacetat
C6H5CH3
92.14
CH3COOC2H5
88.11
0.87
-95
110.6
2
11-38-48/20-63-6567
36/37-46-62
0.90
-83
77
1
11-36-66-67
16-26-33
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Substanz
Diethylether
Hexan
Molekularformel
Molare Masse
[g/mol]
Dichte [g/cm3]
Schmelzpunk [°C]
Siedepunkt [°C]
Brechungsindex
Wassergiftklasse
Giftklasse CH
R- Sätze
(C2H5)2O
74.12
CH3(CH2)4CH3
86.18
0.71
-116.3
34.6
1
12-19-22-66-67
S- Sätze
9-16-29-33
0.66
-94.3
69
2
11-38-48/20-51/5362-65-67
9-16-29-33-36/3761-62
5. Apparatur
4
3
21
5 6 7
11
10
4
8
9
5 6 7
8
9
3
2
1
1
0
4
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WS 05/06
6. Ansatz
Substanz
Anzahl
Mole
[mmol]
100
Äquiv.
Menge
Glucose
Molgewicht
[g/mol]
180.16
1
18 g
Ac2O
102.09
5289
53
0.5 l
NaOAc
82.03
10
0.1
0.82 g
Bemerkungen
Dichte: 1.08 g/cm3
7. Experimentelle Durchführung
Reaktion:
Ac2O (500 ml) wurde mit NaOAc (0.82 g, 10 mmol, 0.1 Äquiv.) in einen
Zweihalsrundkolben gegeben. Die getrübte Lösung wurde stark gerührt und auf 120 °C
aufgeheizt. Während 30 min wurde Glucose (18 g, 100 mmol, 1 Äquiv.) portionenweise
zugegeben. Nach weiteren 10 min wurde die Lösung klar.
Isolierung und Reinigung:
Am Rotationsverdampfer wurde Ac2O abdestilliert. Die noch vorhandene Essigsäure
wurde dank Zugabe von Toluol (2 x 10 ml) bei milderen Bedingungen abdestilliert. Der
Rückstand wurde mit EtOAc (400 ml) vermischt. Anschliessend wurde die Lösung mit
gesättigter wässriger NaHCO3-Lösung (2 x 100 ml) und ges. wässr. NaCl-Lösung
gewaschen und über MgSO4 getrocknet. Nach Filtration wurde EtOAc am
Rotationsverdampfer abdestilliert. Als Nächstes wurde zum Rückstand Diethylether
(300 ml) zugegeben, wonach weisse Kristalle gebildet wurden. Die Lösung wurde
aufgeheizt (50 °C) und anschliessend filtriert. Die festen Kristalle wurden im Exikatior
getrocknet (I). Das flüssige Filtrat wurde mit Hexan verdünnt bis ein milchiger
Niederschlag erkannt werden konnte. Über Nacht wurde die Lösung zur
Auskristallisation weiteren Produktes im Kühlschrank aufbewahrt (II).
8. Ausbeute
(I) : 12.03 g (98% β-Produktanteil)
(II) : 14.11 g (64% β-Produktanteil)
Ausbeute (α- und β-Produkt total): 26.14 g ; (67%)
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9. Charakterisierung
a) Infrarot-Spektrum
Banden [cm-1]
1739
1428, 1369
1220, 1136, 1067, 1035
Interpretation
C=O, (Acylrest)
C(sp3)-H
C-O
b) NMR-Spekrum
Referenz NMR-Daten:
1
H NMR (CDCI3) δ: 2.01 (s, 3H, COCH3), 2.03 (s, 3H, COCH3), 2.08 (s, 3H, COCH3),
2.11 (s, 3H, COCH3), 3.84 (ddd, 1H, J = 9.6, 4.5 and 2.1 Hz, H-5), 4.11 (dd, 1H, J = 12.6
and 2.1 Hz, H-6), 4.28 (dd, 1H, J = 12.6 and 4.5 Hz, H-6), 5.13 (dd, 1H, J = 9.6 and 9.3
Hz, H-4), 5.14 (dd, 1H, J = 9.3 and 8.1 Hz, H-2), 5.25 (t, 1H, J = 9.3 Hz, H-3), 5.72 (d,
1H, J = 8.1 Hz, H-l).
10. Bemerkungen und Diskussion
Die Synthese war erfolgreich, obwohl nicht reine Pentaacetyl-β-D-glucose erhalten
wurde. Bei den zuerst erhaltenen Kristallen (I) wurde nur gerade ca. 2% α-Produkt
erhalten. Nach der Umkristallisation (II) lag der α-Produktanteil bei 36% deutlich höher.
Literatur
[1] www.fluka.com
[2] http://ch.chemdat.info/
[3] Keese Reinhardt, Grundoperationen der präparativen organischen Chemie, 2003,
Druckerei Glauser AG, Bern
[4] http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/cgi-bin/direct_frame_top.cgi?lang=eng (IRSpektren)
Anhang
vgl. Anhang „Synthese von 3-Menthen aus (-)-Menthol“ für die Bedeutung der R- und SSätze.
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