4.3 Sintesi del chemosensore tallio selettivo
4.3.6 Sintesi di 1,3 Alternato doppio corona etere-[6] carbossil calix[4]arene
La reazione F è la reazione di sintesi del 1,3 Alternato doppio corona di etere-[6] 5- carbossil-calix[4]arene a mediante carbonilazione della posizione legata all’atomo di bromo nella molecola di 1,3-Alternato a doppio corona di etere-[6] 5- bromocalix[4]arene previa conversione nel corrispondente alchil litio. Si tratta di una reazione molto delicata che richiede un ambiente estremamente anidro. E’ stata eseguita tre volte, in condizioni differenti prima di ottenere un prodotto compatibile con i dati di letteratura[45]. Il prodotto è rappresentato in Figura 4.38.
Figura 4.38 1,3 Alternato doppio corona etere-[6] carbossil calix[4]arene
Le caratteristiche principali della reazione sono sintetizzate in Tabella 4.10.
Tabella 4.10 Caratteristiche principali della reazione f
Reagenti Solventi Tempo di
reazione Trattamento Post-reazione 1,3 Alternato5- Bromo-calix[4]arene doppio eterecorona -6 Butil-Litio in Esano Tetraidrofurano anidro Diclorometano HCl al 10% 10’ a -78°C, 10’ il 1° step, 10’ il 2° step, 15’ a -78°C Estrazione Triturazione Estrazione
Attività sperimentali Capitolo 4
La prima reazione è stata eseguita a partire da 1,3-Alternato a doppio etere corona [6] 5-bromocalix[4]arene, purificato per cromatografia (283,7 mg), e sciolto in tetraidrofurano anidro13 (8,5 mL) aggiunto con un ago a doppia punta per mantenere l’ambiente quanto più esente dall’umidità. Il sistema è mantenuto a -78°C inserendo il pallone in un dewar con ghiaccio secco e acetone. In queste condizioni si è aggiunta una soluzione di Butil Litio in esano 1,6 M (0,6 mL) e si è lasciato in agitazione e in ambiente di Argon. L’aggiunta ha provocato un immediato cambiamento di colore. Dopo 10 minuti è previsto da letteratura l’insufflaggio di anidride carbonica, ma dovendo evitare che l’aggiunta di CO2 provocasse l’umidificazione del sistema, si è introdotta una trappola di KOH nel percorso del gas prodotto dal pellet di ghiaccio secco inserito in un pallone previamente inertizzato. L’insufflaggio è durato 10 minuti, al termine dei quali si è mantenuto il pallone per altri 15 minuti a -78°C e poi si è riportato il sistema a temperatura ambiente. Nel corso della reazione, la trappola di KOH, contenuta in un tubo di plastica, ha reagito con la CO2 liberando il calore sufficiente a provocare la fusione della plastica della trappola. Il prodotto di reazione è stato conentrato al Rotavapor e il residuo è stato sciolto in diclorometano e poi trattato con HCl al 10% in un imbuto separatore. Qui è avvenuta la separazione della fase organica che è stata poi ulteriormente trattata con carbonato di sodio, per neutralizzarne l’acidità residua, e poi con solfato di magnesio per disidratarla. Si è filtrato infine il prodotto per separarlo dal sale e si è evaporato nel Rotavapor. Il residuo è stato ancora trattato14 con un solvente organico, etere etilico, nel quale il prodotto desiderato non è solubile, e si è formato un solido. La fase eterea è stata separata e il solido residuo è stato sciolto in diclorometano. La fase organica è stata ulteriormente estratta con HCl al 10% prima, con acqua, e infine disidratata con solfato di magnesio. Il diclorometano è stato evaporato al Rotavapor e il prodotto, identificato come I6,
13L’anidrificazione del THF deve essere eseguita poco prima della reazione per distillazione 14La triturazione consente di separare il prodotto dalle impurezze utilizzando un solvente che le
Attività sperimentali Capitolo 4 analizzato con NMR. Tuttavia lo spettro risultante non è sembrato compatibile con quello indicato in letteratura. La ragione di tale incompatibilità potrebbe essere ricondotta all’eventuale presenza di acqua nel THF utilizzato per solubilizzare il solido I5 o essere ricondotta alla fusione della trappola che avrebbe potuto introdurre umidità nel sistema.
La reazione è stata ripetuta su una frazione di I5, da purificare, contenuta nelle frazioni laterali della cromatografia della reazione E. Tale frazione (46,3 mg) è stata cromatografata utilizzando acetato di etile come miscela eluente. Si è recuperata una quantità di I5 pari a 31,4 mg sulla quale è stata ripetuta la reazione, identificata come reazione F bis.
Questa volta il solido doveva essere sciolto in THF anidro (0,94 mL) e si doveva utilizzare Butil Litio (0,065 mL) per la reazione. Naturalmente considerando le piccole quantità di solido, le condizioni reali, nelle quali è avvenuta la reazione, sono state molto più diluite rispetto a quanto indicato. La trappola per la CO2 è stata modificata
utilizzando un sistema disidratante con due trappole in serie, la prima costituita da acido solforico concentrato attraverso il quale si è fatto gorgogliare la CO2 e la seconda
costituita da un sifone di vetro contenente cloruro di calcio come sale disidratante. Per il resto, il procedimento è stato eseguito tal quale. L’analisi NMR del solido, identificato come I6 bis, non lo ha identificato con il prodotto desiderato bensì è sembrato essere piuttosto simile a I5, come se la reazione non fosse avvenuta. Si può giustificare l’accaduto in considerazione delle basse concentrazioni dei reagenti ovvero con la presenza di acqua che non ha permesso la conversione in alchil litio. La reazione F è stata ripetuta per la terza volta su un quantitativo maggiore, per la sintesi di I6 tris, a partire da 1,3 Alternato doppio etere corona [6] bromo calix[4]arene (98 mg) e da I2. Questa volta dall’analisi NMR il prodotto è sembrato abbastanza compatibile con quanto riportato in letteratura[45] come si può dedurre dai dati riportati in Tabella 4.11.
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Tabella 4.11 Confronto spettri NMR del prodotto della reazione f
NMR riportato in letteratura NMR del campione
13C 37.9, 70.1, 70.6, 70.77, 70.88, 70.93, 71.07, 71.14, 122.7, 123.1, 129.7, 130.01, 132.06, 133.13, 133.5, 134.0, 134.5, 156.40, 156.46, 161.5, 171.1 13C 38.603, 70.153, 70.247, 70.741, 71.303, 71.547, 71.764, 123.201, 123.390, 130.380, 130.689, 132.276, 132.706, 133.824, 134.210, 134.550, 157.331, 162.011
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4.3.7 Sintesi del chemosensore a base di calix[4]arene doppio etere corona
La reazione G è lo step finale per la sintesi del tracciante fluorescente.
Consente di legare una molecola di Dansyl ammide (5-(Dimetillammino)-1- naftalenesulfonammide), reattivo fluorescente, al 1,3-Alternato doppio etere corona [6] carbossil calix[4]arene. Le caratteristiche principali della reazione sono sintetizzate nella Tabella 4.12.
Tabella 4.12 Caratteristiche principali della reazione g
Reagenti Solventi Tempo di reazione Trattamento
Post-reazione
1,3 Alternato 5- carbossil-calix[4]arene doppio etere corona-6 Cloruro di ossalile Dansyl amide Idruro di sodio Tetraidrofurano Toluene Diclorometano Metanolo Acetato di etile 5 ore in agitazione 1° step e 12 ore in agitazione 2° step Estrazione Doppia cromatografia
Per tale sintesi si è preparata una soluzione di 1,3 Alternato doppio etere corona [6] 5- carbossil-calix[4]arene (57,8 mg), cloruro di ossalile (16,51 mg) e toluene (1,5 mL) mantenuta a 70°C in agitazione per 5 ore, sotto atmosfera inerte[45, 46]. Al termine si è evaporato il solvente e si è sciolto il solido residuo in THF. Alla soluzione si è aggiunto dansyl ammide (24,4 mg), idruro di sodio (24,8 mg) e mantenuto in agitazione per 12 ore a temperatura ambiente. Al termine si è evaporato il THF al Rotavapor e si è estratta la fase organica con diclorometano. Si è effettuato, in seguito, un lavaggio con carbonato di sodio e si è rimossa l’acqua residua dalla fase organica con solfato di sodio. Il prodotto, insolubile sia in acetato di etile che in diclorometano puro, è stato poi cromatografato due volte. La prima volta con acetato di etile puro, sciolto in diclorometano e metanolo, e la seconda con una miscela di diclorometano e metanolo (95:5).
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Prelevando una parte del campione, diluendola e inserendola all’interno della lampada UV (254 nm) l’effetto che si ottiene è verificare la fluorescenza del chemosensore, come illustrato in Figura 4.39 e in Figura 4.40.
Figura 4.39 Verifica fluorescenza del chemosensore sintetizzato
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