Die Synthese von Ephedrinhydrochlorid läuft nach Schema 1 ab.
Schema 1
Schema 1
Wir haben 3 Synthesen von Ephedrin mit 1, 1,5 und 2 Äquivalenten NaBH4 zu Methcathinon durchgeführt
Ausgangsreagenzien und Materialien für eine Synthese:
- 10 g gereinigtes Methcathinon-Hydrochlorid
- 40-50 mL 88%iges Ethanol
- 2 g (1 Äquivalent (Eq)), 2,95 g (1,5 Eq) und 3,7 g (2 Eq) Natriumborhydrid
- 300 mL destilliertes Wasser
- 250-300 + 20 mL Dichlormethan (DCM)
- 15 mL 14%ige Salzsäure
- 10-15 mL Ethylacetat
- 10 mL kaltes Aceton (Temperatur nicht über -5°C)
- Magnetrührer mit Heizung
- 1-L-Dreihalskolben
- Bechergläser
- Scheidetrichter
- Rückflusskühler
- Thermometer
- Glaskorken
- pH-Indikatorpapier.
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Die Ausgangskomponenten sind in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1
Methcathinonhydrochlorid wird in den Kolben gegeben und mit Ethanol versetzt, bis es gelöst ist. Abbildung 2
Abb. 2
Nach dem vollständigen Auflösen von Methcathinon wird Natriumborhydrid in sehr kleinen Portionen zugegeben. Die Temperatur der Reaktionsmischung sollte im Bereich von 20-30 °C liegen. Abbildung 3
Abbildung 3
Nach der Zugabe der gesamten Menge Natriumborhydrid wird das Reaktionsgemisch 24 Stunden lang gerührt. Abbildung 4
Abb. 4
Nach 24 Stunden werden dem Reaktionsgemisch 200 mL Wasser zugesetzt, bis sich der größte Teil des Niederschlags aufgelöst hat. Abbildung 5
Abb.5
Nach der Zugabe von Wasser wird das Gemisch etwa 20-30 Minuten lang gerührt. Abbildung 6
Abb. 6
Zu der erhaltenen Lösung werden 50 ml DCM zugegeben. Abbildung 7
Abb. 7
Die Mischung mit zugesetztem DCM wurde 5-10 Minuten lang gerührt. Abbildung 8
Abb. 8
Das erhaltene Gemisch wird in Portionen von 50-100 mL in einen Scheidetrichter überführt und mit weiteren Portionen DCM extrahiert. Das Gesamtvolumen an DCM für die Extraktion beträgt 250-300 mL. Abbildung 9
Abbildung 9
Der erhaltene Ephedrinextrakt in DCM wird in einen Kolben überführt und mit 50 mL Wasser versetzt. Der Extrakt in DCM sollte einen alkalischen pH-Wert aufweisen. Abbildung 10
Abb. 10
Dem Reaktionsgemisch wird tropfenweise 14%ige Salzsäure (12-17 mL im Experiment 1,5 eq und für die Met-Reduktion) zugesetzt, bis ein gleichmäßig leicht saurer pH-Wert erreicht ist. Abbildung 11
Abbildung 11
Nach Zugabe der Salzsäurelösung und Erreichen eines stabilen leicht sauren pH-Werts wurde das Reaktionsgemisch 30-40 Minuten lang gerührt. Abbildung 12
Abb. 12
Nach 30-40 Minuten Rühren wird das Gemisch getrennt. Abbildung 13
Abbildung 13
Die DCM-Schicht wird abgetrennt und erneut mit 50 mL Wasser versetzt, um das Ephedrinhydrochlorid zu extrahieren. Wenn die Lösung einen alkalischen oder neutralen pH-Wert hat, wird ein kleiner Teil Salzsäure hinzugefügt. Der pH-Wert sollte leicht sauer sein. Abbildung 14
Abbildung 14
Die wässrigen Schichten mit saurem pH-Wert werden vereinigt und zur Reinigung von organischen Verunreinigungen mit 20 mL DCM versetzt. Abbildung 15
Abbildung 15
Das Gemisch wird geschüttelt und zur Schichtentrennung in einen Scheidetrichter gegeben. Abbildung 16
Abbildung 16
Die DCM-Schicht wird verworfen. Die wässrige Schicht wird durch ein Papierfilter filtriert. Abbildung 17
Abb. 17
Die filtrierte Lösung wurde bei einer Temperatur von 100-130°C eingedampft. Abbildung 18
Abbildung 18
Die Verdampfung wird fortgesetzt, bis es zur Kristallisation kommt. Abbildung 19
Abbildung 19
Um die Identität des Ephedrins zu bestätigen, wurde ein qualitativer Test durchgeführt. Der wässrigen Lösung des Kristalls werden einige ml CuSO4-Lösung, einige Tropfen NaOH-Lösung und 2-3 mL Ethylacetat zugesetzt. Ephedrin erzeugt eine rosa Färbung in der ätherischen Schicht (Reagenzglas 2). Im Vergleich dazu zeigt Methcathinon keine solche Reaktion (Reagenzglas 1). Wenn das erhaltene Produkt mit einer Lösung von K3[Fe(CN)6] und Alkali erhitzt wird, riecht es außerdem nach Benzaldehyd, was auf das Vorhandensein von Ephedrin hinweist. Ephedrinhydrochloridkristalle haben einen bitteren Geschmack. Abbildung 20
Abbildung 20
Die Kristalle werden auf einen Filter übertragen und mit einer Mischung aus 15 ml Ethylacetat und 10 ml kaltem Aceton (nicht über -5 °C) behandelt. Die Mischung wird schnell und gründlich gerührt. Die Kristalle lassen sich 20-30 Sekunden lang absetzen und werden dann vakuumfiltriert. Die gewaschenen Kristalle werden an der Luft getrocknet. Abbildung 21
Abbildung 21
Die Ausbeute an Ephedrinhydrochlorid beträgt 6,1-7,6 g oder 60-75 %.
...
Analyse
Reagenzien und Materialien
- Ephedrinhydrochlorid-Synthese mit 1,5 Eq; 2 Eq und 1 Eq NaBH4
- Simon-Reagenz (2%ige wässrige Lösung von Na2CO3; 1%ige wässrige Lösung von Natriumnitroprussid Na2[Fe(CN)5NO]*2H2O; Lösung von Acetaldehyd in Ethanol)
- Reagenz für Chen-Kao-Reaktion (1%ige wässrige Lösung von Essigsäure; 1%ige wässrige Lösung von CuSO4*5H2O; 2N wässrige Lösung von NaOH)
- Reagenz Ninhydrin (10%ige Lösung von Ninhydrin in Ethanol)
- NaOH
- Ethylacetat
- Ethanol 88%ig
- TLC Kieselgel
- UV-Lampe
- Pasteurpipetten aus Glas
- Refraktometer
- Uhrgläser
- Messkolben 100 ml 20 ℃ (B)
- Destilliertes Wasser
Es wurden 3 Proben von Ephedrinhydrochlorid durch Synthese von 1,5 Äq, 2 Äq und 1 Äq NaBH4 erhalten. Abb. 22
Abb. 22
Alle erhaltenen Proben von Ephedrinhydrochlorid wurden mit der qualitativen Simon-Reaktion getestet. Alle Ephedrinproben zeigten eine negative Reaktion auf die Anwesenheit von Meth. Zum Vergleich wurde eine Kontrollbestimmung durchgeführt. Metcat zeigte ebenfalls keine qualitative Simon's Reaktion; es ist möglich, dass es nicht spezifisch für Katinone ist. Abbildung 23
Abb. 23
Anschließend wurde die Chen's-Reaktion durchgeführt. Alle Proben von Ephedrinhydrochlorid und Methcathinon zeigten eine positive Reaktion. Abb. 24
Abb.24
Die erhaltenen Proben von Ephedrinhydrochlorid wurden mittels Dünnschichtchromatographie mit Visualisierung unter einer UV-Lampe untersucht. Vorbereitete wässrige Lösungen von Ephedrinhydrochlorid wurden auf die Platte aufgetragen und getrocknet. Abb. 25
Abb.25
Anschließend wurde die Platte in ein Lösungsmittelgemisch (50 mL 88%iges Ethanol, 25 mL Wasser, 5 mL Ethylacetat und 20 mL 0,5%ige NaOH-Lösung) gelegt. Abb. 26
Abb. 26
Unter UV-Bestrahlung sind nur die Spuren der Hauptsubstanz sichtbar. Abb. 27
Abb. 27
Das zweite Chromatogramm wurde in einem Lösungsmittelgemisch aus 70 mL 88%igem Ethanol und 10 mL Ethylacetat aufgenommen. Abb. 28
Abb. 28
Die Visualisierung unter der UV-Lampe ergab das Vorhandensein einer einzigen Komponente und einer sehr geringen Menge an Verunreinigungen. Abb. 29
Abb. 29
Anschließend wurde die Platte mit einer Ninhydrinlösung besprüht. Abb. 30
Abb. 30
Die Platte wurde getrocknet, und die Visualisierung erfolgte durch Erhitzen der Platte auf 120 °C. Abb. 31
Abb. 31
In Anbetracht der sehr engen chemischen Verwandtschaft zwischen Methcathinon und Ephedrin ist es recht schwierig, eine klare Trennung auf dem Chromatogramm zu erreichen. Die zuverlässigste Methode ist die Messung des Brechungsindexes von wässrigen Ephedrinlösungen, die mit genau definierten Konzentrationen hergestellt wurden. Zu diesem Zweck wurden Lösungen mit folgenden Konzentrationen hergestellt: 1. Probe - 1,5 Eq 1% (1 g in 100 mL), 2. - 2 Eq 5% (5 g in 100 mL), 3. - 1 Eq 8% (8 g in 100 mL). Abb. 32
Abb. 32
Die Brechungsindexwerte für Lösungen von Ephedrinhydrochlorid mit genau definierten Konzentrationen sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1. Konzentrationen von Ephedrinhydrochlorid-Lösungen und Brechungsindex
Brechungsindex nD20 | Konzentrationenvon Ephedrinhydrochlorid, %. |
1.334 | 0.5 |
1.335 | 1 |
1.336 | 1.5 |
1.337 | 2 |
1.338 | 2.5 |
1.339 | 3 |
1.340 | 3.5 |
1.341 | 4 |
1.342 | 4.5 |
1.343 | 5 |
1.344 | 5.5 |
1.345 | 6 |
1.346 | 6.5 |
1.347 | 7.5 |
1.348 | 8 |
1.349 | 8.5 |
1.350 | 9 |
1.351 | 9.5 |
1.352 | 10 |
1.353 | 10.5 |
Für die 1,5 Äquivalentlösung mit einer Konzentration von 1 % betrug der Brechungsindex 1,3349. Abb. 33
Abb.33
Für die Lösung mit 2 Äquivalenten und einer Konzentration von 5 % lag der Brechungsindex bei 1,3429. Abb. 34
Abb. 34
Für die 1-Eq-Lösung mit einer Konzentration von 8 % betrug der Brechungsindex 1,3493. Abb. 35
Abb. 35
Auf der Grundlage der erhaltenen Daten führt die Verwendung von 1 Äquivalent Natriumborhydrid zum Vorhandensein von Verunreinigungen in der Probe nach der Synthese. Für die vollständige Reduktion von Methcathinon zu Ephedrin müssen daher nicht weniger als 1,5 Äquivalente Borhydrid verwendet werden. Das Raman-Spektroskopiespektrum der racemischen Ephedrinhydrochlorid-Probe ist in Abbildung 36 dargestellt.
Abb. 36
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