O AlCl3 anidro (9,7 g, 0,0724 mol) foi suspenso em uma solução de 10 g (0,0658 mol) de vanilina em 100 ml de cloreto de metileno em um aparelho protegido da umidade atmosférica. Enquanto se agitava rapidamente e se resfriava para manter a temperatura entre 30 e 35°C, 22,9g (0,290 mol) de piridina foram adicionados lentamente. A reação foi vigorosa; a solução laranja clara resultante do complexo de reação foi aquecida até o refluxo (45°C) e mantida nessa temperatura com agitação por 24 horas. A solução, que havia escurecido apenas ligeiramente durante o período de refluxo, foi resfriada a 25°C e o produto foi hidrolisado, enquanto se agitava e mantinha a temperatura entre 25 e 30°C, pela adição de HCl diluído (15-20%) até que a mistura ficasse definitivamente ácida para o indicador vermelho congo. Das duas fases presentes nesse momento, a camada inferior de cloreto de metileno continha a maior parte da pequena quantidade de vanilina inalterada e essencialmente nenhum ácido protocatecuico, que foi dissolvido na fase aquosa. A evaporação do cloreto de metileno produziu 0,8 g de vanilina. A extração da fase aquosa com éter, seguida pela evaporação do éter, resultou em 7,9 g (87%) de cristais amarelos pálidos de protocatecualdeído que derretem a 153-154°C.
Produtos químicos usados:
138 g de protocatecualdeído
120 ml de solução aquosa de NaOH 50% (91g de NaOH, 91g de dH2O)
500 ml de dimetilsulfóxido (DMSO)
120 ml (160 g) de diclorometano (DCM).
Equipamento utilizado:
1L de RBF e condensador (para metilação), placa de aquecimento com agitador e banho de óleo
RBF de 500 ml (para a mistura de adição), manta do agitador
Béquer de mistura de 500 ml
RBF de 3L e aquecedor para destilação a vapor
Recipiente grande adequado para coletar o destilado (usei um béquer de 2L)
Panela a vapor convertida e tubo de aquário para destilação a vapor (com tubo de vidro curto e rolha)
Funil/cortiça/tubo de vidro para adição de reagentes (embora não seja essencial)
Funil de separação de 1 L (para extrações de diclorometano do destilado a vapor)
Nenhuma atmosfera inerte foi usada para esse experimento.
300 ml de DMSO são adicionados ao RBF de 1L e, em seguida, 120 ml de diclorometano são adicionados. Condensador de refluxo adicionado com fluxo de água de resfriamento, banho de óleo aquecido a 125-130 graus Celsius.
Enquanto o banho está aquecendo, a mistura de adição é preparada. 120 ml de NaOH 50%, 138 g de protocatecualdeído e 200 ml de DMSO são combinados em um béquer de 500 ml (com barra de agitação), há alguma evolução do calor e a mistura é agitada na placa quente por alguns minutos para dissolver completamente o protocatecualdeído e qualquer NaOH residual. Depois de dissolvida, a mistura é despejada no RBF de 500 ml (enxaguada no funil com um pouco mais de DMSO) e, em seguida, transferida para a manta do agitador de 500 ml para aquecimento e agitação. A mistura foi mantida quente, mas sem ferver. Nenhuma medição de temperatura foi usada para a mistura de adição.
Usando uma luva de borracha para proteção contra o calor, os 500 ml de RBF quente foram literalmente despejados no pequeno funil de adição. Foram permitidos alguns minutos entre as adições no funil.
Esse tempo de espera é necessário porque a reação faz com que o DCM ferva vigorosamente, podendo facilmente sobrecarregar o condensador se as adições não forem espaçadas (além disso, de acordo com fontes da literatura, a diluição do reagente é necessária para melhorar os rendimentos).
No total, foram necessários cerca de 40 minutos para concluir a adição. A reação (com agitação vigorosa e bom refluxo) continuou por mais 90 minutos, antes de desligar o aquecimento e deixar esfriar (com agitação).
Depois de esfriar, a mistura foi transferida para um recipiente maior adequado para a destilação a vapor. Eu tinha um RBF de 3L à mão, então usei esse recipiente. Cerca de meio litro de água foi adicionado antes da destilação a vapor.
O RBF de 3 litros foi configurado para destilação (usando condensador de superfície dupla para obter uma boa taxa de condensação de vapor) e levado à temperatura de ebulição, e agora o vapor está sendo adicionado por meio de um pequeno tubo de vidro que está submerso quase até o fundo do RBF:
Cerca de 2 galões de água foram colocados na mistura de reação (usando uma panela de pressão como fonte de vapor) e condensados.
Depois de resfriada, grande parte do produto cristaliza na água e é facilmente removida por filtração. A água carregada de heliotropina é mantida para extração com solvente posteriormente. Ela ainda contém alguns gramas por litro.
O rendimento total dos cristais secos foi de cerca de 34 gramas.
A água filtrada foi extraída com cerca de 30 ml de DCM por litro.
Os extratos combinados de DCM foram combinados e adicionados a um RBF de 500 ml para destilação (usando o condensador de superfície dupla grande).
Quando a maior parte do DCM foi destilada, o condensador foi trocado por um pequeno condensador Liebig e configurado para destilação a vácuo.
Eu estava esperando várias frações, mas a cabeça do alambique (sob vácuo total) subiu rapidamente para 140 graus Celsius e lentamente para 143 graus Celsius no final da destilação. Portanto, acabei coletando apenas uma única fração,
A destilação a vácuo rendeu 26 gramas, muito mais do que eu estava esperando. Ainda havia algum produto na água destilada a vapor quando ela foi descartada (pois ainda tinha um cheiro forte de baunilha/piperonal). Se eu soubesse que ela retinha tanto produto, teria feito pelo menos 3 extrações de 30 ml de DCM por litro.
Além disso, interrompi a destilação a vapor quando o destilado deixou de parecer leitoso/turbado. No entanto, o último litro, apesar de não ter aparência leitosa, ainda produziu muitos cristais, então acho que parei a destilação a vapor cedo demais.
O rendimento total combinado foi de 60 gramas, de um produto que parece indiscernível (em termos de cor, sabor, cheiro, textura e ponto de fusão) de outra pequena amostra de heliotropina com a qual o comparei.
Supondo que esse produto seja heliotropina/piperonal puro, isso equivale a um rendimento molar geral de 40%
