De synthese van efedrinehydrochloride verloopt volgens schema 1.
Schema 1
Schema 1
We hebben 3 syntheses van efedrine uitgevoerd met 1, 1,5 en 2 equivalenten NaBH4 tot methcathinon
Startreagentia en materialen voor één synthese:
- 10 g gezuiverd methcathinonhydrochloride
- 40-50 mL 88% ethanol
- 2 g (1 equivalent (Eq)), 2,95 g (1,5 Eq) en 3,7 g (2 Eq) natriumboorhydride
- 300 ml gedestilleerd water
- 250-300 + 20 ml dichloormethaan (DCM)
- 15 ml zoutzuur 14%
- 10-15 mL ethylacetaat
- 10 ml koude aceton (temperatuur niet hoger dan -5°C)
- Magneetroerder met verwarming
- 1 L driehalskolf
- Bekers
- Scheitrechter
- Terugvloeikoeler
- Thermometer
- Glazen kurken
- pH-indicatorpapier.
..
De startcomponenten zijn weergegeven in figuur 1.
Figuur 1
Methcathinonhydrochloride wordt in de kolf gedaan en er wordt ethanol toegevoegd tot het opgelost is. Figuur 2
Figuur 2
Nadat methcathinon volledig is opgelost, wordt in zeer kleine porties natriumboorhydride toegevoegd. De temperatuur van het reactiemengsel moet tussen 20-30 °C liggen. Figuur 3
Figuur 3
Na toevoeging van de volledige hoeveelheid natriumborohydride wordt het reactiemengsel 24 uur geroerd. Figuur 4
Fig 4
Na 24 uur wordt 200 ml water aan het reactiemengsel toegevoegd totdat het grootste deel van het neerslag is opgelost. Figuur 5
Fig 5
Na toevoeging van water wordt het mengsel ongeveer 20-30 minuten geroerd. Figuur 6
Fig 6
Aan de verkregen oplossing werd 50 mL DCM toegevoegd. Figuur 7
Figuur 7
Het mengsel met toegevoegde DCM werd 5-10 minuten geroerd. Figuur 8
Figuur 8
Het verkregen mengsel wordt in porties van 50-100 mL overgebracht in een scheitrechter en geëxtraheerd met extra porties DCM. Het totale volume DCM voor de extractie is 250-300 ml. Figuur 9
Figuur 9
Het verkregen efedrine-extract in DCM wordt overgebracht in een kolf en er wordt 50 ml water toegevoegd. Het extract in DCM moet een alkalische pH hebben. Figuur 10
Fig 10
Aan het reactiemengsel wordt druppelsgewijs 14% zoutzuur (12-17 mL in experiment 1,5 eq en voor Met-reductie) toegevoegd totdat een constant licht zure pH is verkregen. Figuur 11
Figuur 11
Na toevoeging van de zoutzuuroplossing en het bereiken van een stabiele licht zure pH werd het reactiemengsel 30-40 minuten geroerd. Figuur 12
Fig 12
Nadat het mengsel 30-40 minuten is geroerd, laat men het mengsel scheiden. Figuur 13
Afbeelding 13
Scheid de DCM-laag en voeg opnieuw 50 ml water toe om het efedrinehydrochloride te extraheren. Als de oplossing een alkalische of neutrale pH heeft, wordt een kleine hoeveelheid zoutzuur toegevoegd. De pH moet licht zuur zijn. Figuur 14
Afbeelding 14
De waterige lagen met een zure pH worden samengevoegd en er wordt 20 ml DCM aan toegevoegd om ze te zuiveren van organische onzuiverheden. Figuur 15
Afbeelding 15
Het mengsel wordt geschud en overgelaten voor laagscheiding in een scheitrechter. Figuur 16
Afbeelding 16
De laag DCM werd weggegooid. De waterige laag werd gefiltreerd door een papieren filter. Figuur 17
Fig 17
De gefiltreerde oplossing werd ingedampt bij een temperatuur van 100-130 °C. Figuur 18
Fig 18
De verdamping gaat door totdat kristallisatie optreedt. Figuur 19
Figuur 19
Om de identiteit van de efedrine te bevestigen, werd een kwalitatieve test uitgevoerd. Een paar ml CuSO4-oplossing, een paar druppels NaOH-oplossing en 2-3 ml ethylacetaat worden toegevoegd aan de waterige oplossing van het kristal. Efedrine produceert een roze kleur in de etherische laag (reageerbuis 2). Ter vergelijking: methcathinon vertoont een dergelijke reactie niet (reageerbuis 1). Wanneer het verkregen product wordt verhit met een oplossing van K3[Fe(CN)6] en alkali, produceert het bovendien de geur van benzaldehyde, wat duidt op de aanwezigheid van efedrine. Efedrinehydrochloridekristallen hebben een bittere smaak. Figuur 20
Figuur 20
De kristallen worden overgebracht op een filter en behandeld met een mengsel van 15 mL ethylacetaat en 10 mL koude aceton (niet hoger dan -5°C). Het mengsel wordt snel en grondig geroerd. Laat de kristallen 20-30 seconden bezinken en filtreer ze vervolgens vacuüm. De gewassen kristallen worden aan de lucht gedroogd. Figuur 21
Figuur 21
De opbrengst van efedrinehydrochloride is 6,1-7,6 g of 60-75%.
...
Analyse
Reagentia en materialen
- Synthese van efedrinehydrochloride met 1,5 Eq; 2 Eq en 1 Eq NaBH4
- Simon`s reagens (2% wateroplossing van Na2CO3; 1% wateroplossing van natriumnitroprusside Na2[Fe(CN)5NO]*2H2O; oplossing van acetaldehyde in ethanol)
- Reagens voor Chen-Kao reactie (1% wateroplossing van azijnzuur; 1% wateroplossing van CuSO4*5H2O; 2N wateroplossing van NaOH)
- Reagens Ninhydrine (10% oplossing van Ninhydrine in ethanol)
- NaOH
- Ethylacetaat
- Ethanol 88%
- TLC Silicagel
- UV-lamp
- Glazen pasteurpipetten
- Refractometer
- Horlogeglazen
- Maatkolf 100 ml 20 ℃ (B)
- Gedestilleerd water
Er werden 3 monsters van efedrinehydrochloridesynthese met 1,5 Eq; 2 Eq en 1 Eq NaBH4 verkregen. Fig. 22
Fig 22
Alle verkregen monsters van efedrinehydrochloride werden getest met de kwalitatieve reactie van Simon. Alle monsters van efedrine vertoonden een negatieve reactie voor de aanwezigheid van meth. Ter vergelijking werd een controlebepaling uitgevoerd. Metcat vertoonde ook geen kwalitatieve Simon's reactie; het is mogelijk dat het niet specifiek is voor katinonen. Fig 23
Fig 23
Vervolgens werd de reactie van Chen uitgevoerd. Alle monsters van efedrinehydrochloride en het monster van methcathinon vertoonden een positieve reactie. Fig 24
Fig 24
De verkregen monsters van efedrinehydrochloride werden getest met dunnelaagchromatografie met visualisatie onder een UV-lamp. Bereide waterige oplossingen van efedrinehydrochloride werden op de plaat aangebracht en gedroogd. Fig 25
Fig 25
Vervolgens werd de plaat in een mengsel van oplosmiddelen geplaatst (50 mL 88% ethanol, 25 mL water, 5 mL ethylacetaat en 20 mL 0,5% NaOH-oplossing). Fig 26
Fig 26
Onder UV-straling zijn alleen sporen van de hoofdstof zichtbaar. Fig 27
Fig 27
Het tweede chromatogram werd verkregen in een oplosmiddelmengsel van 70 mL 88% ethanol en 10 mL ethylacetaat. Fig 28
Fig 28
Visualisatie onder de UV-lamp onthulde de aanwezigheid van één component en een zeer kleine hoeveelheid onzuiverheden. Fig 29
Fig 29
Vervolgens werd de plaat bespoten met een ninhydrine-oplossing. Fig 30
Fig 30
De plaat werd gedroogd en de visualisatie werd uitgevoerd door de plaat te verhitten tot 120°C. Fig 31
Fig 31
Gezien de zeer nauwe chemische relatie tussen methcathinon en efedrine is het bereiken van een duidelijke scheiding op het chromatogram een hele uitdaging. De meest betrouwbare methode is het meten van de brekingsindex van waterige oplossingen van efedrine bereid met nauwkeurig bepaalde concentraties. Voor dit doel werden oplossingen bereid met concentraties: 1e monster - 1,5 Eq 1% (1 g in 100 mL), 2e - 2 Eq 5% (5 g in 100 mL), 3e - 1 Eq 8% (8 g in 100 mL). Fig 32
Fig 32
Brekingsindexwaarden voor oplossingen van efedrinehydrochloride met nauwkeurig bepaalde concentraties staan in tabel 1.
Tabel 1. Concentraties van efedrinehydrochlorideoplossingen en brekingsindex
Brekingsindex nD20 | Concentraties van efedrinehydrochloride, % |
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 |
Voor de 1,5 Eq oplossing met een concentratie van 1% was de brekingsindex 1,3349. Fig 33
Fig 33
Voor de 2 Eq oplossing met een concentratie van 5% was de brekingsindex 1,3429. Fig 34
Fig 34
Voor de 1 Eq oplossing met een concentratie van 8% was de brekingsindex 1,3493. Fig 35
Fig 35
Op basis van de verkregen gegevens leidt het gebruik van 1 equivalent natriumboorhydride tot de aanwezigheid van onzuiverheden in het monster na synthese. Vervolgens is het noodzakelijk om niet minder dan 1,5 equivalenten borohydride te gebruiken voor de volledige reductie van methathinon tot efedrine. HetRaman spectroscopiespectrum van het racemische efedrinehydrochloride monster wordt gepresenteerd in Fig 36.
Fig 36
Last edited by a moderator:
