Bài 11. Tổng hợp Benzylhydantoin

Lý thuyết

a-Amino axit là những viên gạch xây dựng các peptit và protein. Chúng cũng thường được dùng làm vật liệu ban đầu trong tổng hợp dược phẩm. Trong thí nghiệm này S-phenylalanine A thiên nhiên được chuyển theo hai bước thành benzylhydantoin C, là chất trung gian hữu ích để điều chế các dẫn xuất có hoạt tính sinh lí khác nhau.

Phương pháp tiến hành

BƯỚC 1

      - Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC

      - Sử dụng phương pháp chưng cách cát

BƯỚC 2

      - Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC

- Sử dụng phương pháp chưng cách cát

       - Sử dụng đèn cực tím (UV)

BƯỚC 1

Giữ lại một lượng rất nhỏ chất ban đầu A để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC (xem dưới đây). Cho (S)-phenylalanin A (500 mg, 3 mmol, lượng chính xác được ghi trên nhãn của lọ nhỏ) vào một bình cầu cổ dài, thêm natri xianat (300mg; 4,6 mmol), nước (3 mL) và một cá từ (stirring bar). Thêm hai giọt dung dịch natri hidroxit (1M) trong nước vào huyền phù đã khuấy. Bình cầu được nối với bộ ngưng tụ và đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 80 ^oC bằng chưng cách cát vừa đồng thời sử dụng khuấy từ.

Quan trọng

Để đạt đến nhiệt độ thích hợp kịp thời và không mất quá nhiều thời gian, hãy mở điện để nung cát ngay khi bắt đầu thí nghiệm này. Dùng nhiệt kế để kiểm tra thường xuyên và cẩn thận nhiệt độ của cát.

Sau khi đun nóng hỗn hợp phản ứng tại 80 ^oC  trong ít nhất 30 phút, để nguội dung dịch trong suốt thu được về nhiệt độ phòng và đổ vào một cốc nhỏ hình nón. Rửa bình cầu với một ít nước. Axit hóa dung dịch bằng cách thêm từng giọt axit clohidric (4 M) đến pH < 3 đồng thời khuấy từ. Thêm ít nước vào huyền phù trắng thu được để dễ khuấy.

Lọc kết tủa trắng bằng cách hút, rửa kết tủa đó bằng nước lấy dư (trên lọc) rồi rửa hai lần với lượng nhỏ di-isopropyl ete để loại hầu hết nước còn bám vào. Dẫn xuất của ure B được để trên lọc và hút trong ít nhất 3 phút để loại bỏ càng nhiều càng tốt dung môi còn sót lại.

Một lượng nhỏ dẫn xuất của ure B tạo thành được giữ lại để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC sau này.

BƯỚC 2

Dẫn xuất của ure B nay được chuyển sang bình cầu cổ dài và thêm axit clohidric (4 M, 3 mL). Cho cá từ vào, khuấy kĩ huyền phù và đun nóng đến 80 ^oC bằng chưng cách cát. Thu được dung dịch trong suốt. Sau thời gian phản ứng khoảng 30 phút, hỗn hợp phản ứng (lúc này cũng có thể có chút ít kết tủa) được để nguội đến nhiệt độ phòng. Lọc huyền phù thu được bằng cách hút, rửa kĩ với nước và sau cùng rửa hai lần với lượng nhỏ di-isopropyl ete. Sản phẩm được để lại trên lọc đểt hút trong ít nhất 3 phút. Sau đó thu lấy trên giấy lọc và để khô trong không khí trong ít nhất 30 phút.

Sản phẩm cuối C, chất B và chất ban đầu A (xem trên) được đem phân tích sắc kí lớp mỏng TLC. Để phân tích, các lượng nhỏ mỗi chất được hòa tan trong lượng rất ít axeton tinh khiết. Các mẫu nhỏ của các dung dịch này được cho lên bản TLC bằng cách dùng các ống mao dẫn được cấp. Sự phân tích được tiến hành mỗi lần với hai bản TLC. Các bản TLC được xử lí với chất rửa giải là dung dịch axit fomic 2% trong etyl axetat. Sau khi rửa giải, phân tích các bản TLC bằng đèn cực tím (UV-lamp). Đánh dấu rõ vạch đầu (starting line), vạch cuối (front line) và các điểm kích hoạt cực tím (UV-active spots) bằng bút chì. Sao chép sơ đồ vào ô trong Tờ Bài làm. Các trị số R_f đã được xác định. Cuối cùng, gói bản TLC với kết quả phân tích tốt nhất trong parafilm để vào trong túi nhựa (plastic bag) dùng băng dính dán lại.

Sản phẩm cuối C được chuyển vào một lọ nhỏ đã xác định khối lượng rỗng trước đó (khối lượng được ghi trên nhãn). Cân lọ chứa sản phẩm và tính hiệu suất của sản phẩm C.

Giáo viên sẽ kiểm tra chất lượng của benzylhydantoin do học sinh điều chế và xác định điểm  nóng chảy bằng thiết bị đo điểm nóng chảy tự động.