Laboratorio di preparazioni estrattive e sintesi dei farmaci - nozioni

Modulo C: Laboratorio - Resa teorica e procedura sperimentale

Resa teorica*: Calcolare la resa teorica del prodotto cioè la quantità di prodotto attesa sulla base della conversione quantitativa del reagente limitante (quello in difetto). Riportare i calcoli eseguiti.

Meccanismo (dove possibile): scrivere uno schema di meccanismo per la reazione da eseguire mettendo in evidenza, dove appropriato, gli intermedi di reazione attesi.

Procedura: scrivere per punti le fasi dell'esperienza e fare la lista della vetreria e delle apparecchiature necessarie.

Procedura sperimentale e osservazioni

In questa fase vanno descritte tutte le operazioni effettuate in laboratorio per la realizzazione dell'esperienza. In modo conciso ma dettagliato, annotando anche:

1. Stato della soluzione (omogenea, eterogenea)
2. Tempi di reazione
3. Variazioni di colore della miscela di reazione
4. Formazione di precipitato
5. Colore del solido isolato
6. Osservazioni

III. Risultati e Conclusione

In questa sezione si inseriscono i dati relativi al prodotto ottenuto (o alla miscela di prodotti) e la discussione degli spettri per la caratterizzazione dello stesso e quindi:

• il peso e la resa percentuale del prodotto grezzo e, qualora sia previsto uno stadio di purificazione, anche il peso e la resa percentuale del prodotto purificato.
• dati analitici del(i) prodotto(i): aspetto fisico, p.e. (°C/torr) o p.f. (°C), valori questi che vanno confrontati con i dati di letteratura. Allegare eventuali spettri (in originale o fotocopia) con una breve interpretazione 1 H-NMR, GC-MS, IR registrati.
• discussione degli spettri
• discussione dei risultati ottenuti

resa ottenuta, della selettività della reazione,- etc.

Calcolo della resa teorica

Per definizione è l'ammontare di prodotto derivante dalla conversione quantitativa del reagente iniziale. Dipende dalla stechiometria della reazione e non tiene conto di eventuali reazioni secondarie che decorrono parallelamente alla reazione principale sottraendo reagente, né di perdite dovute a procedure di lavorazione ed estrazione del prodotto.

Per calcolare la resa teorica è necessario disporre di una equazione bilanciata. In secondo luogo bisogna identificare i reagenti in eccesso e quindi il reagente in difetto (reagente limitante), cioè quello che determina la resa in prodotto. La resa teorica si calcola quindi determinando le moli iniziali del reagente limite e calcolando, in base alla stechiometria della reazione, le moli attese di prodotto. Da queste, moltiplicate per il PM del prodotto, si determina la resa teorica in grammi.

La fase finale dell'esperienza

richiede che dopo aver isolato il prodotto e determinato il peso ottenuto resa sperimentalmente, si determini la resa ottenuta confrontandola con quella teorica e calcolando la percentuale: (grammi ottenuti/grammi teorici)x100 15 2 0 0 7 - 2 0 0 8 )C H IMIC A O R G AN IC A III- MO D U L O C : la b o r a to r io ( a .a .

APPARECCHIATURE E TECNICHE

In questa sezione vengono illustrate alcune fra le apparecchiature di uso piu' comune.

Ricordarsi, prima di aggiungere i reagenti, di controllare sempre l'apparecchiatura (buona rotazione degli agitatori, assemblaggio privo di tensioni, uso delle pinze nei punti corretti, uso di elevatori per consentire di intervenire rapidamente per interrompere il riscaldamento o raffreddare con un bagno a ghiaccio, ecc.). Il posizionamento corretto di pinze e morsetti è mostrato di seguito.

RISCALDAMENTO A RIFLUSSO

Nella gran maggioranza dei casi le reazioni sono condotte in sistemi aperti all'atmosfera, spesso con la protezione di un tubo a

1. calcio cloruro. Verificare sempre che il tubo non sia bloccato (ovvero che sia permesso il passaggio di aria).
2. Il riscaldamento del sistema si effettua con tecnica di riflusso, detto anche ricadere. Con questa tecnica la miscela di reazione viene riscaldata alla temperatura di ebollizione del solvente, e i vapori del solvente vengono abbattuti con un refrigerante a bolle o a serpentina in modo efficace.
3. Il sistema può essere mantenuto all'aria o in atmosfera inerte sotto flusso di gas inerte (azoto o argon) come mostrato nello schema di apparecchiatura illustrato di seguito.
4. Il riscaldamento può essere effettuato con un bagno ad olio o con un mantello riscaldante, regolato per mantenere un riflusso regolare del solvente nel recipiente di reazione.
5. Si raccomanda di utilizzare un elevatore sul quale posizionare il sistema di riscaldamento in modo da rimuoverlo agevolmente.
6. Controllare

l'ingresso dell'acqua di raffreddamento nel refrigerante: sempre dal basso verso l'alto

ingrassare con silicone il giunto tra il pallone e il refrigerante

lasciare raffreddare il pallone prima di rimuovere il refrigerante.

- 17 2 0 0 7 - 2 0 0 8 )C H IMIC A O R G AN IC A III- MO D U L O C : la b o r a to r io ( a .a .

CRISTALLIZZAZIONE

Il prodotto di reazione, dopo essere stato isolato, viene purificato mediante tre tecniche principali: cristallizzazione, distillazione o cromatografia. Nel corso di laboratorio, verrà utilizzata la tecnica di cristallizzazione.

la cristallizzazione sfrutta l'ottenimento di una soluzione sovrasatura del prodotto, in due modi:

- per lento raffreddamento (a temperatura ambiente o inferiore) di una soluzione satura al punto di ebollizione e filtrata a caldo. Questa procedura viene indicata come tecnica caldo-freddo.

- per aggiunta di un co-solvente, in cui il prodotto non è solubile, ad una soluzione satura a temperatura ambiente;

l'aggiunta prosegue fino al momento in cui scompare l'intorbidimento della soluzione o della miscela (Nota: non sempre si separano due fasi).

Coppie di solventi spesso usate sono: etere/etere di petrolio(o n-esano); cloroformio/etere di petrolio(o n-esano); cloruro di metilene/etere di petrolio(n-esano); acetone/etere; acetone/acqua; etanolo/acqua; metanolo/acqua.

Procedura per la cristallizzazione con tecnica caldo-freddo:

In generale si opera sciogliendo il composto nella minima quantità di un opportuno solvente e si scalda all'ebollizione con l'apparecchiatura a riflusso e sotto agitazione magnetica per favorire la dissoluzione del solido a caldo. Se rimane del solido indisciolto si filtra la soluzione a caldo con filtro a pieghe. Una volta ottenuta una soluzione omogenea si rimuove l'ancoretta magnetica e si lascia raffreddare lentamente. I cristalli ottenuti vengono filtrati sotto vuoto su filtro buchner o gootch.

Spesso se la cristallizzazione non inizia spontaneamente,

La cristallizzazione può essere indotta con l'aggiunta di qualche cristallino del prodotto, se disponibile, oppure grattando la parete interna del recipiente in corrispondenza alla superficie della soluzione con una bacchetta di vetro oppure raffreddando la soluzione a -70°C e riportandola a temperatura ambiente sempre grattando la parete interna del recipiente. La temperatura della soluzione sovrasatura dovrebbe essere di almeno 30°C inferiore al punto di fusione del prodotto da ricristallizzare. Se questa condizione non si verifica spesso il prodotto separa come un olio anziché formare un precipitato cristallino.

La cristallizzazione per lento raffreddamento di una soluzione di un solido (esagoni) in presenza di un impurezza (triangoli). Il raffreddamento lento favorisce l'impaccamento della forma cristallina relativa al composto di interesse e l'ottenimento di cristalli puri.

(18 2 0 0 7 - 2 0 0 8) CHIMICA ORGANICA III- MODULO C: laboratorio (a.a.

La filtrazione è una tecnica usata per la separazione di un solido da una soluzione. Si utilizza la filtrazione a gravità su filtro a pieghe o la filtrazione sotto vuoto con filtri Büchner o Gooch.

Filtrazione a gravità generalmente usata per filtrare impurezze solide o agente anidrificante da una soluzione organica. L'impurezza rimane sul filtro e viene smaltita. Per eseguire la filtrazione è necessario disporre di una beuta normale, un imbuto di vetro e un filtro preparato con carta da filtro come descritto di seguito e mostrato nelle immagini:

1. scegliere la dimensione del filtro in modo che piegato risulti di pochi millimetri al di sotto del bordo dell'imbuto
2. piegare la carta a cono, come mostrato nelle immagini
3. inserire il filtro nell'imbuto supportato da un anello
4. bagnare il filtro con un po' di solvente e procedere alla filtrazione percolando la soluzione lungo una bacchetta di vetro diretta al centro del filtro

analoga sorgente di vuoto ed un tubo da vuoto-La filtrazione si conduce come mostrato nella serie di illustrazioni. Dopo aver assemblato il sistema, si bagna il filtro di carta con poco solvente, si applica il vuoto e si continua la filtrazione. Alla fine dei lavaggi appropriati, si lascia il solido sul filtro sotto vuoto ed eventualmente si copre il filtro con un tappo di gomma per rimuovere completamente i