El aislamiento de productos naturales

El aislamiento de productos naturales continúa siendo ampliamente utilizado en el laboratorio de química orgánica de pregrado. Numerosos artículos en esta revista han cubierto el aislamiento de una amplia variedad de estructuras orgánicas (1-38). Ejemplos populares son trans-anetol (1–3) y cafeína (14–16). Sin embargo, con la excepción del colesterol (17, 20), un triterpeno modificado, no experimentos de laboratorio reportados en este Diario se han preocupado la química de los triterpenos, una gran clase de productos naturales.

El proyecto Friedelin, un triterpeno Penta cíclico, fue aislado por primera vez de corcho en 1807 (39). Desde entonces se ha aislado de numerosas plantas (40). Un experimento que involucra el aislamiento de Friedelin de corcho utilizando una serie de recristalizaciones ha apareció (41), al igual que la reducción de Friedelin (42). Nosotros desarrolló un extenso proyecto para los estudiantes de química en nuestro Laboratorio de Química Avanzada, que se dividió encuatro sesiones de 3 horas:

1. Aislamiento de la fridelina cruda de un acetato de etilo (EtOAc) extracto de corcho molido.
2. Purificación de Friedelina mediante cromatografía ultrarrápida.
3. Reducción de la fridelina a una mezcla de diastereoisómeros alcoholes que utilizan NaBH4 o Na metal.
4. Análisis de las mezclas de productos mediante RMN 1H espectrometría y modelado molecular.

  Usando modelos tridimensionales generados por computadora, los estudiantes determinaron tres ángulos diédricos asociados con el protón CHOH de los alcoholes friedelinol y epifriedelinol, que a su vez fueron utilizado para calcular las correspondientes constantes de acoplamiento vecinales (Valores J) utilizando una ecuación de Karplus modificada (43). Finalmente, estos valores de J se compararon con los reales adquiridos del espectro de RMN.[pic 1]

El proyecto brinda a los estudiantes una valiosa experiencia en las importantes técnicas de cromatografía en capa fina (TLC), cromatografía rápida, espectrometría de resonancia magnética (RMN) y modelado molecular. El modelado molecular combinado con RMN se ha convertido en una herramienta importante en el laboratorio de pregrado (44). Este proyecto se puede utilizar en un laboratorio orgánico de segundo semestre o un laboratorio avanzado que incorpora productos naturales química. También es ideal para una investigación abierta de alto nivel. proyecto para estudiantes de química, ya que los compuestos relacionados pueden también puede aislarse durante la cromatografía rápida.[pic 2][pic 3]

Resultados y discusión Aislamiento de Friedelin crudo

Durante el primer período de laboratorio, el corcho de laboratorio molido se sometió a reflujo en EtOAc. Durante el período de reflujo, se realizó TLC en una muestra comercial de Friedelin1 para determinar el solvente correcto para la separación por cromatografía rápida (45) a realizar la semana siguiente. Las manchas se visualizaron con un reactivo de pulverización de vainillina. Al final del período de reflujo, se eliminó el corcho por filtración. La evaporación lenta del filtrado produjo cristales brutos de Friedelin.

Friedelin purificante

En el segundo período, la fridelina cruda se purificó por cromatografía ultrarrápida, usando TLC para monitorear las fracciones. El esquema de purificación se describe en la Figura 1. Reducción de Friedelin Durante la tercera semana, los estudiantes trabajaron en parejas. Un estudiante redujo 40 mg de Friedelin usando NaBH4 mientras que el otro usó Na metálico. Las reacciones fueron monitoreadas por TLC. La reacción de NaBH4 fue muy limpia y produjo un rendimiento del 80 al 90 % de los alcoholes en 10 minutos. La reacción del metal Na fue más lenta y produjo un rendimiento del 70% al 80% del producto crudo en 70 minutos. En el folleto para estudiantes se incluye una discusión de los resultados estereoquímicos de las reducciones de ciclohexanonas con NaBH4 y Na metal. Las reacciones se muestran en la Figura 2.

En general, las reducciones de NaBH4 da ciclohexanonas sin obstáculos ocurren principalmente por ataque axial de hidruro, produciendo el alcohol ecuatorial. Sin embargo, este resultado se ve drásticamente alterado por la presencia de un sustituyente axial en la posición C-3 o C-5 (46). Por lo tanto, la reducción de Friedelin con NaBH4, con un grupo metilo axial en C-3, produce principalmente el alcohol axial, epifriedelinol. Las reducciones de ciclohexanonas usando Na metálico en solventes alcohólicos producen el alcohol ecuatorial más estable (47) independientemente del patrón de sustitución (48). Por lo tanto, la reducción de Friedelin con Na metálico produce principalmente el alcohol ecuatorial, Friedelinol. [pic 4]

En el período final de laboratorio, los productos de cada reacción se analizaron mediante espectrometría de RMN de 1H. Se expandió la región de 3,25 a 3,75 ppm y se integró la señal de CHOH (Ha) de cada diastereoisómero. Los resultados se muestran en la Figura 3. Para ayudar a los estudiantes en sus tareas principales, se incluyeron discusiones detalladas sobre el patrón de división del protón correspondiente (Ha) en los compuestos modelo más simples mentol y neomentol y estos fueron incluidos en el folleto del estudiante.

Los estudiantes luego aplicaron estos argumentos en la identificación de Friedelinol y Epifriedelinol. Como es evidente al comparar las Figuras 3 y 4, el patrón de división de Ha de friedelinol coincide con el de mentol, mientras que Ha de epifriedelinol coincide con el de neomentol. Estas comparaciones directas son posibles porque los patrones de sustitución son similares y cada una de las cuatro moléculas existe esencialmente en una conformación. Por lo tanto, las divisiones de los protones Ha son predecibles.

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