meskalina z linginy eukaliptusowej/trocin (na dużą skalę)

[fidelis]

oryginalna synteza z odniesieniami, które pominąłem tutaj dla zwięzłości ^^ ;


Wprowadzenie:
Syringaldehyd został przygotowany przez utlenianie ligniny eukaliptusowej nitrobenzenem i alkaliami. Został on zmetylowany za pomocą siarczanu dimetylu, a meskalina została zsyntetyzowana z powstałego w ten sposób 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu.

Meskalina, 3,4,5-trimetoksyfenetyloamina (IV), halucynacyjna zasada "pejotlu", została wyizolowana w 1896 roku przez Hefftera, a jej chemia została szczegółowo zbadana. Opracowano liczne syntezy, a wiele z nich wykorzystywało kwas 3,4,5-trimetoksybenzoesowy lub jedną z jego pochodnych jako materiał wyjściowy. Inne drogi syntezy wykorzystywały 3,4,5-trimetoksybenzaldehyd (II), a Slotta oraz Heller i Slotta przygotowali swój materiał wyjściowy, kwas trimetoksyfenylopropionowy, poprzez kondensację podstawionego benzaldehydu z kwasem malonowym i redukcję powstałego kwasu cynamonowego. Meskalinę otrzymano następnie przez degradację Hofmanna trimetoksyfenylopropionamidu.

Slotta i Szyska otrzymali meskalinę bezpośrednio przez kondensację II z nitrometanem i elektrolityczną redukcję ω-nitro-trimetoksystyrenu (V). Ten ostatni został również zredukowany wodorkiem litowo-glinowym. Czysta krystaliczna meskalina została również zsyntetyzowana przez kondensację 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu z cyjankiem potasu, a następnie acetylowanie i katalityczną redukcję do aminy.

Syringaldehyd, 3,5-dimetoksy-4-hydroksybenzaldehyd (I), jest atrakcyjnym alternatywnym materiałem wyjściowym. D.E. Bland i współpracownicy donieśli o jego przygotowaniu poprzez utlenianie niektórych lignin eukaliptusowych nitrobenzenem i alkaliami. Pracując na małą skalę wykazali, że Eucalyptus regnans (Mountain Ash), E. obliqiia (Messmate Stringybark) i E. diversicolor (Karri) dawały lepsze niż 5% wydajności syringaldehydu. Postanowiono zatem zbadać przygotowanie meskaliny z tych trzech gatunków.

Pierwszym etapem jest metylacja wolnej grupy fenolowej syringaldehydu, którą można przeprowadzić albo za pomocą siarczanu dimetylu i zasady, albo za pomocą diazometanu. Szczegółowo zbadano tylko pierwszą metodę, ponieważ diazometan nie byłby preferowany jako odczynnik na dużą skalę. Zarówno elektrolityczna, jak i wodorkowa redukcja V za pomocą wodorku litowo-glinowego nastręcza trudności na dużą skalę, zwłaszcza w przypadku rozkładu kompleksu litowo-alanianowego. Z drugiej strony, tworzenie cyjanohydryny można przeprowadzić dość łatwo w reakcji cyjanku potasu z aldehydowym związkiem wodorosiarczynu, a katalityczna redukcja III jest prosta i tańsza. Dlatego też preferowana była ta droga.

Procedura:
75 g porcji suchych na powietrzu trocin z drewna suszonego w piecu utleniono nitrobenzenem i alkaliami w temperaturze 150°C zgodnie z metodą Blanda. Średnia wydajność syringaldehydu z E. regnans wynosiła 4,9%, z E. obliqua 3,1% i z E. diversicolor 3,2%. Zastosowanie mieszadła mechanicznego w autoklawie prawdopodobnie zwiększyłoby wydajność, która może również zależeć od wielkości cząstek trocin.

75 trocin dało największą objętość roztworu, którą można było wygodnie ekstrahować ręcznie. W przypadku większych objętości zastosowano ekstraktor ciągły, w którym gorący benzen mógł przepływać przez fazę wodną, ale podczas długiego okresu, w którym ekstrakt benzenowy był utrzymywany w temperaturze 80°C, duża część syringaldehydu uległa rozkładowi. W przypadku pracy na dużą skalę ekstrakt benzenowy musiałby być utrzymywany w niższej temperaturze przy użyciu folii wspinaczkowej lub wyparki typu flash.

Surowy ekstrakt, który zawierał zarówno aldehyd syringowy, jak i wanilinę, analizowano za pomocą spektrometru masowego, ponieważ analizy spektrofotometryczne są mało przydatne w rozróżnianiu tych dwóch związków. Syringaldehyd został oddzielony przez frakcyjną rekrystalizację z benzenu, aż jego widmo masowe, w porównaniu z widmem mieszaniny syringaldehydu i waniliny w znanych proporcjach, wykazało, że ma co najmniej 95% czystości.

Początkowo syringaldehyd metylowano siarczanem dimetylu przez godzinę w temperaturze 0-50°C, uzyskując wydajność 42%. Stwierdzono, że ogrzewanie w temperaturze 70°C przez kolejną godzinę zwiększyło wydajność 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu do 56%. Ogrzewanie powyżej tych temperatur obniżyło wydajność, prawdopodobnie z powodu reakcji Canizzaro. Cyjanohydryna 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu została przygotowana z 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu zgodnie z metodą Kindlera i Peschkego przy użyciu związku wodorosiarczynu jako półproduktu. Metoda ta eliminuje użycie gazowego cyjanowodoru i jest znacznie bezpieczniejsza. Octan cyjanohydryny 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu przygotowano przez refluksowanie cyjanohydryny z bezwodnikiem octowym.

Doniesiono, że jeśli octan cyjanohydryny może być redukowany katalitycznie w lodowatym kwasie octowym przy użyciu czerni palladowej jako katalizatora. Jednakże, gdy zastosowano ten system, nie powstała meskalina. Badanie mieszaniny reakcyjnej za pomocą spektrometru masowego wykazało, że aktywna czerń palladowa usunęła grupy bodaacetylowe i cyjankowe z octanu cyjanohydryny 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu. Redukcja powiodła się przy użyciu mniej aktywnej czerni palladowej i absolutnego etanolu jako rozpuszczalnika. Meskalina została ostatecznie wyizolowana jako siarczan.

W oparciu o masę drewna suszonego w piecu, ogólna wydajność wyniosła 1% dla E. Tegnans i 0,7% dla pozostałych dwóch gatunków. Ponieważ droga syntezy jest stosunkowo prosta, wydaje się, że trociny eukaliptusowe mogą być wykorzystywane do ekonomicznej produkcji meskaliny na dużą skalę.

 

[fidelis]

Oto kilka eksperymentów z tego samego linku, również z wykorzystaniem trocin ^_^


3,5-dimetoksy-4-hydroksybenzaldehyd
Suche na powietrzu trociny (75 g) gatunku [badanego], nitrobenzen (45 ml) i roztwór wodorotlenku sodu (d 1,51, 2N) dodano do autoklawu o pojemności 2 litrów. Bomba została szczelnie zamknięta, energicznie wytrząsana przez kilka sekund, a następnie mieszana przez 3 godziny w temperaturze 150°C. Po schłodzeniu mieszaninę reakcyjną z utleniania przefiltrowano, a pozostałość przemyto dwukrotnie wodą destylowaną (100 ml). Przesącz i popłuczyny ekstrahowano benzenem w celu usunięcia nitrobenzenu i produktów jego redukcji; wodny roztwór zakwaszono 10% nadmiarem stężonego kwasu solnego i pozostawiono na 24 godziny. Następnie przefiltrowano go w celu usunięcia powstałego osadu.

Klarowny filtrat ekstrahowano benzenem, a połączone popłuczyny benzenowe zatężono do odpowiedniej objętości (50 ml). Koncentrat ekstrahowano roztworem wodorosiarczynu sodu (20%) do momentu, gdy w popłuczynach nie można było już wykryć aldehydu poprzez zakwaszenie, wygotowanie dwutlenku siarki i badanie za pomocą 2,4-dinitrofenylohydrazyny w kwasie chlorowodorowym (2N). Połączone popłuczyny wodorosiarczynowe zakwaszono konk. kwasem chlorowodorowym i usunięto ditlenek siarki przez ogrzewanie w strumieniu azotu; następnie ekstrahowano je benzenem, aż były wolne od aldehydu. Ekstrakty benzenowe odparowano do sucha, a następnie rekrystalizowano z gorącego benzenu. Druga rekrystalizacja z gorącej wody dała syringaldehyd; m.p. 111°C.

3,4,5-trimetoksybenzaldehyd
Syringaldehyd (10 g) rozpuszczono przez delikatne ogrzewanie w roztworze wodorotlenku sodu (3 g) w wodzie (100 ml), a następnie mieszaninę schłodzono poniżej 50°C w łaźni lodowej. Siarczan dimetylu (6 ml) dodawano kroplami energicznie mieszając mechanicznie przez godzinę, utrzymując temperaturę poniżej 50°C. Następnie mieszaninę ogrzewano przez godzinę w łaźni wodnej w temperaturze 70°C, schłodzono i ekstrahowano dwukrotnie benzenem (100 ml). Benzen odparowano, a pozostałość ekstrahowano roztworem wodorosiarczynu sodu (20%). Po filtracji wodny ekstrakt zakwaszono, a dwutlenek siarki usunięto przez ogrzewanie w strumieniu azotu. Aldehyd ekstrahowano benzenem i rekrystalizowano z wodnego etanolu. Wydajność, 6,0 g (56%); mp 70-71°C.

Cyjanohydryna 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu
Trimetoksybenzaldehyd (8,8 g) rozpuszczono delikatnie ogrzewając w nasyconym roztworze wodorosiarczynu sodu (20 ml). Otrzymaną mieszaninę pozostawiono do osiągnięcia temperatury pokojowej, po czym wytrącony związek wodorosiarczynowy usunięto przez filtrację i przemyto absolutnym etanolem. Związek wodorosiarczynowy rozpuszczono w wodzie (10 ml) i stopniowo dodawano roztwór cyjanku potasu (6 g) w wodzie (10 ml). Powstały olej zestalił się po schłodzeniu, zebrano go przez filtrację, przemyto najpierw roztworem wodorosiarczynu, następnie wodą, a na koniec wysuszono nad pięciotlenkiem fosforu. Wydajność, 9.7g (96%); mp 81-82°C.

Octan 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu cyjanohydrynowego
Cyjanohydrynę 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu (10 g) poddano działaniu bezwodnika octowego (50 ml) przez 2 godziny. Nadmiar bezwodnika usunięto przez destylację pod zmniejszonym ciśnieniem; pozostałość pobrano do eteru, a roztwór eteru przemyto roztworem węglanu sodu (10%), roztworem wodorosiarczynu sodu (20%) i wodą. Następnie roztwór wysuszono nad bezwodnym węglanem potasu, a pozostałość z wysuszonego eteru oddestylowano w temperaturze 165-170°C (0,1 mm). Wydajność, 8,2 g (69%).

3,4,5-trimetoksyfenetyloamina
Octan cyjanohydryny 3,4,5-trimetoksybenzaldehydu (1 g) rozpuszczono w etanolu (15 ml), dodano stężony kwas siarkowy (0,4 ml) i czerń palladową (140 mg). Redukcję prowadzono w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym, a zakończono po zaabsorbowaniu 95% obliczonej ilości wodoru. Etanol usunięto, a pozostałość rozpuszczono w wodzie. Po filtracji i ekstrakcji eterem wodny roztwór odparowano. Meskalinę wyizolowano jako siarczan i rekrystalizowano z wody. Wydajność, 0,5 g (50%), mp 181-184°C; lit. 183-186°C.