Meszkalin eukaliptusz linginből/fűrészporból (nagy mennyiségben)

[fidelis]

eredeti szintézis hivatkozásokkal, amelyeket itt a rövidsége miatt kihagytam ^^ ;


Bevezetés:
A sziringaldehidet az eukaliptusz lignin nitrobenzollal és lúggal történő oxidációjával állították elő. Ezt dimetil-szulfáttal metilezték, és az így keletkezett 3,4,5-trimetoxi-benzaldehidből meszkalint szintetizáltak.

A meszkalint, a 3,4,5-trimetoxi-fenetilamint (IV), a "peyote" hallucináló elvét 1896-ban Heffter izolálta, és kémiai összetételét részletesen tanulmányozták. Számos szintézist dolgoztak ki, és ezek közül sokan a 3,4,5-trimetoxi-benzoesavat vagy annak valamelyik származékát használták kiindulási anyagként. Más szintetikus utak a 3,4,5-trimetoxi-benzaldehidet (II) használták, Slotta és Heller és Slotta pedig a szubsztituált benzaldehid malonsavval történő kondenzációjával és az így kapott fahéjsav redukciójával állították elő kiindulási anyagukat, a trimetoxi-fenilpropionsavat. A meszkalint ezután a trimetoxifenilpropionamid Hofmann-féle lebontásával nyerték.

Slotta és Szyska a II-t nitrometánnal való kondenzálásával és az ω-nitro-trimetoxisztirol (V) elektrolitikus redukciójával közvetlenül meszkalint nyertek. Ez utóbbit lítium-alumínium-hidriddel is redukálták. Tiszta kristályos meszkalint szintetizáltak 3,4,5-trimetoxi-benzaldehid kálium-cianiddal történő kondenzációjával, majd acetilezéssel és katalitikus redukcióval aminná.

A sziringaldehid, a 3,5-dimetoxi-4-hidroxi-benzaldehid (I) vonzó alternatív kiindulási anyag. D.E. Bland és munkatársai beszámoltak az előállításáról bizonyos eukaliptusz ligninek nitrobenzollal és lúggal történő oxidációjával. Kis léptékben dolgozva kimutatták, hogy az Eucalyptus regnans (hegyi kőris), az E. obliqiia (Messmate Stringybark) és az E. diversicolor (Karri) 5%-nál jobb sziringaldehid-hozamot ad. Ezért úgy döntöttek, hogy tanulmányozzák a meszkalin előállítását ebből a három fajból.

Az első lépés a sziringaldehid szabad fenolos csoportjának metilálása, amely vagy dimetil-szulfáttal és lúggal, vagy diazometánnal végezhető el. Csak az első módszert vizsgáltuk részletesen, mivel a diazometán nem lenne előnyös nagyüzemi reagens. A V elektrolitikus és a lítium-alumínium-hidrid redukciója is nehézségeket okoz nagy mennyiségben, különösen a lítium-alanát komplex bomlása miatt. Ezzel szemben a cianohidrin-képzés meglehetősen könnyen elvégezhető a kálium-cianidnak az aldehid-biszulfit vegyülettel való reakciójával, és a III katalitikus redukciója egyszerű és olcsóbb. Ezért ezt az utat választottuk.

Eljárás:
A kemencében szárított fűrészporból 75 g légszáraz fűrészport 150 °C-on nitrobenzollal és lúggal oxidáltunk Bland módszere szerint. A sziringaldehid átlagos hozama E. regnansból 4,9%, E. obliquából 3,1% és E. diversicolorból 3,2% volt. Mechanikus keverő használata az autoklávban valószínűleg növelte volna a hozamot, ami függhet a fűrészpor szemcseméretétől is.

75 fűrészpor adta a legnagyobb mennyiségű oldatot, amelyet kézzel kényelmesen ki lehetett vonni. Nagyobb térfogat esetén folyamatos extrakciót alkalmaztak, amelyben a forró benzolt hagyták átfolyni a vizes fázison, de a hosszú idő alatt, amíg a benzolos extraktumot 80 °C-on tartották, a sziringaldehid nagy része bomlott. A nagyüzemi működéshez a benzolos kivonatot alacsonyabb hőmérsékleten kell tartani, mászófilm vagy gyorspárologtató alkalmazásával.

A sziringaldehidet és vanillint egyaránt tartalmazó nyers kivonatot tömegspektrométerrel elemezték, mivel a spektrofotometriás elemzések kevéssé alkalmasak e két vegyület megkülönböztetésére. A sziringaldehidet benzolból történő frakcionált átkristályosítással választották el, amíg a tömegspektrumát ismert arányú sziringaldehid és vanillin keverékével összehasonlítva legalább 95%-os tisztaságúnak nem bizonyult.

A sziringaldehidet először dimetilszulfáttal metileztük egy órán keresztül 0-50 °C-on, 42%-os hozamot adva. Megállapították, hogy 70°C-on történő további egyórás melegítéssel a 3,4,5-trimetoxi-benzaldehid hozama 56%-ra nőtt. A fenti hőmérsékletek feletti melegítés csökkentette a hozamot, valószínűleg a Canizzaro reakció miatt. A 3,4,5-trimetoxibenzaldehid cianohidrint a Kindler és Peschke módszerével állítottuk elő 3,4,5-trimetoxibenzaldehidből, a biszulfitvegyületet köztes vegyületként használva. Ez a módszer kiküszöböli a gáznemű hidrogén-cianid használatát, és lényegesen biztonságosabb. A 3,4,5-trimetoxibenzaldehid cianohidrin-acetátot a cianohidrin ecetsav-anhidriddel való refluxálásával állították elő.

Arról számoltak be, hogy ha a cianohidrin-acetátot katalitikusan redukálni lehetett jégecetsavban, palládiumfeketét használva katalizátorként. Amikor azonban ezt a rendszert használták, nem képződött meszkalin. A reakcióelegy tömegspektrométerrel történő vizsgálata azt mutatta, hogy az aktív palládiumfekete eltávolította a boda acetil- és cianidcsoportokat a 3,4,5-trimetoxi-benzaldehid cianohidrin-acetátból. A redukció sikeres volt egy kevésbé aktív palládiumfeketével és abszolút etanollal mint oldószerrel. A meszkalint végül szulfátként izolálták.

A kemencében szárított fa súlyára vonatkoztatva az E. Tegnans esetében a teljes hozam 1%, a másik két faj esetében 0,7% volt. Mivel a szintetikus útvonal viszonylag egyszerű, úgy tűnik, hogy az eukaliptusz fűrészpor felhasználható a meszkalin nagyüzemi, gazdaságos előállítására.

 

[fidelis]

Itt van néhány kísérleti anyag ugyanarról a linkről, szintén fűrészpor felhasználásával ^_^


3,5-Dimetoxi-4-hidroxi-benzaldehid
A [vizsgált] faj légszáraz fűrészporát (75 g), nitrobenzolt (45 ml) és nátrium-hidroxid-oldatot (d 1,51, 2N) adtunk egy 2 literes autoklávba. A bombát lezártuk, néhány másodpercig erőteljesen ráztattuk, majd 3 órán át 150°C-on kevertettük. Lehűlés után az oxidációból származó reakcióelegyet leszűrtük, és a maradékot kétszer mostuk desztillált vízzel (100 ml). A szűrletet és a mosószereket benzollal extraháltuk a nitrobenzol és redukciós termékeinek eltávolítására; a vizes oldatot 10%-os sósavfelesleggel savanyítottuk, és 24 órán át állni hagytuk. Ezután leszűrtük, hogy eltávolítsuk a képződött csapadékot.

A tiszta szűrletet benzollal extraháltuk, és az egyesített benzolos mosást megfelelő térfogatra (50 ml) koncentráltuk. Ezt a koncentrátumot nátrium-biszulfit-oldattal (20 %) extraháltuk, amíg a mosási oldatban nem volt több aldehid kimutatható savasítással, a kén-dioxid kiforralásával és 2,4-dinitrofenil-hidrazin sósavban (2N) történő vizsgálatával. Az egyesített biszulfitos mosási oldatokat sósavval savasítottuk, és a kén-dioxidot nitrogénáramban történő hevítéssel eltávolítottuk; ezután benzollal extraháltuk, amíg aldehidmentes nem lett. A benzolos kivonatokat szárazra pároltuk, majd forró benzolból átkristályosítottuk. Egy második átkristályosítás forró vízből sziringaldehidet adott; m.p. 111°C.

3,4,5-trimetoxi-benzaldehid
A sziringaldehidet (10 g) kíméletes melegítéssel feloldottuk nátrium-hidroxid (3 g) 100 ml vízben oldott oldatában, majd az elegyet jégfürdőben 50 °C alá hűtöttük. Dimetil-szulfátot (6 ml) cseppenként adtunk hozzá erőteljes mechanikus keverés mellett egy órán keresztül, miközben a hőmérsékletet 50°C alatt tartottuk. Ezután az elegyet egy órán át 70°C-os vízfürdőn melegítettük, majd lehűtöttük és kétszer extraháltuk benzollal (100 ml). A benzolt bepároltuk, és a maradékot nátrium-biszulfit-oldattal (20%) extraháltuk. Szűrés után a vizes kivonatot megsavanyítottuk, és a kén-dioxidot nitrogénáramban történő felmelegítéssel eltávolítottuk. Az aldehidet benzollal extraháltuk és vizes etanolból átkristályosítottuk. A termelés 6,0 g (56%); mp 70-71°C.

3,4,5-trimetoxibenzaldehid-cianohidrin
A trimetoxibenzaldehidet (8,8 g) enyhe melegítéssel telített nátrium-biszulfit-oldatban (20 ml) feloldottuk. Az így kapott elegyet hagytuk szobahőmérsékleten állni, amikor a kicsapódott biszulfitvegyületet szűréssel eltávolítottuk, és abszolút etanollal mostuk. A biszulfitvegyületet vízben (10 ml) feloldottuk, és fokozatosan hozzáadtuk a kálium-cianid (6 g) vízben (10 ml) oldott oldatát. Az így kapott olajat hűtéskor megszilárdult, szűréssel összegyűjtöttük, először biszulfitoldattal, majd vízzel mostuk, végül foszforpentoxidon szárítottuk. A termelés 9,7 g (96%); mp 81-82°C.

3,4,5-trimetoxibenzaldehid-cianohidrin-acetát
A 3,4,5-trimetoxibenzaldehid cianohidrint (10 g) ecetsav-anhidriddel (50 ml) 2 órán át refluxáltuk. A felesleges anhidridet csökkentett nyomáson történő desztillációval eltávolítottuk; a maradékot éterben felvettük, és az éteres oldatot nátrium-karbonát-oldattal (10%), nátrium-biszulfit-oldattal (20%) és vízzel mostuk. Ezután az oldatot vízmentes kálium-karbonáton szárítottuk, majd a szárított éter maradékát 165-170°C-on desztilláltuk (0,1 mm). A hozam 8,2 g (69%).

3,4,5-trimetoxi-fenetilamin
A 3,4,5-trimetoxi-benzaldehid cianohidrin-acetátot (1 g) etanolban (15 ml) feloldottuk, majd tömény kénsavat (0,4 ml) és palládiumfeketét (140 mg) adtunk hozzá. A redukciót szobahőmérsékleten és légköri nyomáson végeztük, és a számított hidrogénmennyiség 95%-ának felszívódása után abbahagytuk. Az etanolt eltávolítottuk, és a maradékot vízben felvettük. Szűrés és éterrel történő extrakció után a vizes oldatot bepároltuk. A meszkalint szulfátként izolálták és vízből átkristályosították. A termelés 0,5 g (50%), mp 181-184°C; lit. 183-186°C.