Syntese af lægemidlet salenvir med tyndtlagschromatografi | Kemi A

Side 1

Fremstilling af lægemidlet Salenvir

Formål

Forsøget har til formål at få fremstillet lægemidlet Salenvir ud fra en organisk syntese af to kommercielt tilgængelige stoffer.

Teori

Inden for medicinverdenen søger man efter metoder til at få produceret Salenvir. Salenvir kan hæmme den truende virustype Z4HD, bedre kendt som Human Abcessus Virus (HAB-virus).

Salenvir kan udvindes fra en svampeart, men kun i små mængder. Derfor producerer man det gennem en syntese hvor man bruger de kommercielt tilgængelige stoffer salicylaldehyd og ethan-

1,2-diamin. Salenvir fremstilles ud fra syntesen som ses på reaktionsskemaet nedenfor:

Side 2

Her går 2 salicylaldehydmolekyler sammen med ethan-1,2-diamin. Der er her tale om en kondensationsreaktion, hvor de to stoffer går sammen under fraspaltning af 2 vandmolekyler. Det sker ved at N-molekylerne fra ethan-1,2-diamin går ind og erstatter O-molekylerne ved dobbeltbindingerne på salicylaldehyd, herved at der fraspaltes et O-atom samt 2 H-atomer, der sker så på begge salicylaldehydmolekyler og derved fås 2 stk. H

2

O. Reaktionen forløber i en ethanolblanding, hvor ethanol fungerer som opløsningsmiddel.

Senere får jeg brug for at lave en vurdering af syntesens udbytte ud fra en procentvisafvigelse, derfor må det teoretiske udbytte af syntesen udregnes. Det teoretiske udbytte udregnes ud fra

                                      𝑚
kemisk mængdeberegning, hvor formlen 𝑛 = anvendes. Her er n stofmængden, m er massen og
                                      𝑀

M er molarmassen. For at kunne beregne den teoretiske udbytte masse for Salenvir, må stofmængden først kendes. Den kan bestemmes ud fra viden om at hver gang der anvendes 2 mol salicylaldehyd vil der blive dannet 1 mol Salenvir. Således skal stofmængden for salicylaldehyd

bestemmes. Først må massen dog udregnes. Densiteten af salicylaldehyd er givet ved 1.146_{𝑚𝐿}^{𝑔} og

det vides at der anvendes 1.4 mL af stoffet. Herved udregnes massen:

𝑚 = (1.146) ∗ 1.4 𝑚𝐿 = 1.60 𝑔

𝑔 𝑚𝐿

Altså fundet at massen for salicylaldehyd er givet ved 1.60 g. Nu kan molarmassen M så udregnes.

Til det slås vægten, af de atomer der indgår, op i det periodiske system. Der kigges så på stoffet og det ses at molekyleformlen for salicylaldehyd er givet ved C H O. Derved udregnes molarmassen:

7 6 2

𝑀 = (7 ∗ 12.01 + 6 ∗ 1.008 + 2 ∗ 15.9994) = 122.12

𝑔 𝑔 𝑔 𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙

                                                 𝑔
Således er molarmasser for salicylaldehyd givet ved 122.12
                                                𝑚𝑜𝑙

. Nu kan stofmængden af for stoffet så udregnes:

𝑛 = = = 0.0131 𝑚𝑜𝑙

𝑚 1.60𝑔

𝑀

122.12 𝑔 𝑚𝑜𝑙

Side 3

Stofmængden n er altså fundet til 0,013 mol. Ud fra den fundne stofmængde for salicylaldehyd, kan stofmængden for Salenvir bestemmes. Da der bruges 2 mol salicylaldehyd til at danne 1 mol Salenvir, må stofmængden være givet ved det halve, altså 0.0066 mol. For at bestemme massen for Salenvir skal molarmassen først bestemmes. Derfor kigges der på strukturformlen og det ses at Salenvir er givet ved molekyleformlen C

16 16 2 2

H

O

N

. Således udregnes molarmassen, ved at slå atomernes vægt op:

𝑀 = 16 ∗ 12.01 + 16 ∗ 1.008 + 2 ∗ 15.9994 + 2 ∗ 14.01 = 268.31

𝑔 𝑔 𝑔 𝑔 𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙

Således fundet at molarmassen for Salenvir er givet ved 268.31_{𝑚𝑜𝑙}^{𝑔}. Ud fra viden om stofmængde

og molarmasse bestemmes massen så:

𝑚 = 𝑛 ∗ 𝑀 = 0.0066 𝑚𝑜𝑙 ∗ 268.307 = 1.76 𝑔

𝑔 𝑚𝑜𝑙

Således er det bestemt at det teoretiske udbytte for syntesen er givet ved 1.76 g Salenvir. Dette udbytte vil så blive sammenlignet med det praktiske udbytte der opnås i forsøget.

Til at følge reaktionens udvikling anvendes en metode kaldet tyndtlagskromatografi (TLC). Dette er en hurtig og sikker metode til identifikation. Princippet i metoden er, at anbringer noget af ens reaktionsvæske på en blyantsstreg der er tegnet på en TLC-plade (papirlignende). Ved siden af anbringes nogle andre stoffer som skal være med til at sige noget om syntesens forløb, disse vil blive omtalt under fremgangsmåden. I et bæreglas hvor der er fyldt lidt eluenten (80 % ethylacetat /

20 % benzin) op, anbringes TLC-pladen nu. TLC-pladen skal så blive stående indtil væskefronten

(på pladen) næsten er trukket op til overkanten. Til sidst anbringes TLC-pladen så under UV-lys, hvorved at man vil kunne se nogle prikker, som er et udtryk for hvor langt det givne stof er vandret i væsken. Pletternes indbyrdes placering kan bruges så til at sige noget om syntesen forløb.

Udførelse

Først tages der en konisk kolbe som der overføres 1.4 mL salicylaldehyd til. Til dette tilføjes der ca.

20 mL ethanol og blandingen varmes så op med en varmekappe til det koger, altså ved ca. 75 °C.

Når det ses at væsken koger tilsættes der 0.5 mL ethan-1,2-diamin. Her vil blandingen så gå fra at være farveløs til at være gul.

Side 4

Reaktionens udvikling følges med tyndtlagskromatografi (TLC). Her tages den tynde ende af et kapillærrør, som dyppes ned i reaktionsblandingen og fyldes op med væske, så spidsen er fyldt op helt ned til det sted hvor røret har sin fulde bredde. På TLC-pladen tegnes der så tværs af pladen (1 cm fra underkanten) en tydelig blyantsstreg. Man sætter så kapillærrørets spids ned på blyantsstregen, hvorved at noget af væsken vil blive suget ud af røret. Pletten der anbringes må dog ikke blive større end 2 mm i diameteren. Derudover placeres der til venstre på pladen en prik med salicylaldehyd og til højre en prik med ”rigtig” Salenvir. Disse to stoffer skal være med til at vurdere hvordan syntesen er gået.

Der tages så et 100 mL bæreglas med låg som har et stykke filtrerpapir siddende på indersiden. Op

til max. 5 mm bæreglasset hældes der så eluenten (80 % ethylacetat / 20 % benzin ) op. TLC-pladen

sættes så ned i bæreglasset, så underkanten står i væsken, og TLC-pladen skal så blive stående indtil væskefronten næsten er trukket op til overkanten af pladen. Nu tages pladen så op af glasset, og væskefronten markeres, hvorefter eluenten skal have lov at fordampe væk fra pladen. Man kan dog ikke se stofferne, og derfor anbringes pladerne under UV-lys, for derved at kunne se hvor langt prikkerne er vandret i væsken. Pletterne der ses i UV-lyset markeres med en blyant. Syntesen vurderes så ud fra pladen. Der kigges på om udgangsstoffet er forsvundet, og om der er dannet et nyt stof, eller der evt. er blevet dannet biprodukter.

Efter at reaktionen er færdig placeres kolben i et isbad for dermed at køle væsken ned, hvorved at nogle lysegule krystaller udfælder. Nu foretages der så en sugefiltering. Her anvendes en Büchnertragt som normalt har et meget tæt filter indbygget, hvorved at stoffet filtreres igennem. For at det ikke tager alt for lang tid, anbringes filteret i en sugekolbe og luden suges derved igennem ved vandstrålevacuum. Det stof der er blevet filtreret fra, skrabes nu af og tørres under en varmelampe. Syntesen er så færdig, og der er derved dannet Salenvir. Man står så med det færdige stof, samt en TLC-plade som bruges til at vurderes syntesens forløb.

Efterfølgende er smeltepunktet for stoffet så bestemt vha. et smeltepunktsapperat. Resultaterne heraf vil blive præsenteret senere.

Resultater

Der fås ud fra forsøget en TLC-plade hvor der er markeret hvor langt de forskellige stoffer er vandret. Der er vist et billede af TLC-pladerne nedenfor:

Side 5

Her ses TLC-pladerne fra 4 forskellige grupper. De vil blive omtalt i efterbehandlingen.

Ud fra forsøget fik vi nogle tørrede gule krystaller (færdig Salenvir), som blev vejet og dermed blev det praktiske udbytte af forsøget fundet. Det blev vejet til 1.31 g.

Derudover blev der lavet en smeltepunktskurve for stoffet, for dermed at kunne vurdere hvordan syntesen er forløbet og om lægemidlet er rent. Kurven ses nedenfor:

Her er den første markering på grafen et udtryk for hvornår stoffet startede med at smelte, og den næste markering er et udtryk for hvornår hele stoffet var smeltet. Smeltepunktet for stoffet findes således som en gennemsnitsværdi mellem de to markerede temperaturer:

Side 6

126.3 ℃ + 127.0 ℃

2

= 126.7℃

Således fundet at smeltepunktet for vores stof er givet ved 126,7 ℃.

Efterbehandling

Ud fra det afvejede mængde Salenvir vi har fået fremstillet ved syntesen, kan udbytteprocenten beregnes. Den teoretiske værdi blev udregnet til 1,76 g og den praktiske værdi blev vejet til 1.31 g.

Således bestemmes udbytteprocenten:

1.31 𝑔

1.76 𝑔

∗ 100% = 74.3 %

Altså fundet at vores udbytteprocent på forsøget er givet ved 74,3 %. Vi har altså kun fået fremstillet ca. ¾ af det mulige. Således må der være sker nogle tab i syntese-processen. Det mest oplagte er, at hele stoffet ikke er nået at krystallisere inden at stoffet er blevet sugefiltreret i Büchnertragten. Hvis det hele er blevet krystalliseret, vil noget at det være blevet filtreret fra, og derved er der sket et tab af masse. Hvis man så bort fra resultaterne på TLC-pladerne ville det potentielt også være muligt, at syntesen er standset for tidligt, og derved vil den fulde mulige mængde Salenvir ikke være opnået.

Smeltepunktet på vores stof blev målt til 126.7℃. Dette smeltepunkt skal nu sammenlignes med det teoretiske smeltepunkt for Salenvir, som er på 125,5 ℃. Afvigelsen på smeltepunktet bestemmes så:

𝐴𝑓𝑣𝑖𝑔𝑒𝑙𝑠𝑒 = = ∗ 100 % = 0.96 %

𝑆𝑚𝑒𝑙𝑡𝑒_{𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔} − 𝑆𝑚𝑒𝑙𝑡𝑒_{𝑡𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑘} 126.7 ℃ − 125.5 ℃
𝑆𝑚𝑒𝑙𝑡𝑒_{𝑡𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑘} 125.5 ℃

Således fundet at vi får en afvigelse på smeltepunktet på 0.96 %. Det tyder således på, at vi har fået fremstillet et rent lægemiddel. Havde vi nu fået en afvigelse på 20 %, kunne det tyde på at der var sket en forurening et sted, og at vi derved ikke havde fået fremstillet rent Salenvir. Således tyder det på at syntesen er forløbet rigtig godt.

En anden indikator som kan bruges, til at sige noget om syntesen forløb, er TLC-pladerne. Når reaktionsblandingspletten (plet 2) er ud for slutproduktspletten (plet 3) er syntesen forløbet fuldstændig. Her vil der således ikke være noget udgangspunkt tilbage, og derved er stofferne færdige med at reagere med hinanden. Hvis reaktionen derimod ikke er forløbet helt færdig, ville

Side 7

reaktionspletten (plet 2) ligge et sted mellem start- (plet 1) og slutproduktets (plet 3) pletter. Ud fra resultaterne ser det altså ud til, at synteserne generelt er forløbet fuldstændig, og derved ser det ud til at reaktionen er forløbet hensigtsmæssigt.

Der findes også en anden måde at sige noget om syntesens forløb ud fra TLC-pladerne. Her kigger man på pletternes løbelængde, og man sammenligner derved de forskellige stoffers R -værdier. R - F F værdier er bestemt ved forholdet mellem den enkelte plets løbeafstand (start til centrum af det sted hvor pletten er flyttet hen) og længden af væskefrontens løbelængde. For at kunne have sammenlignet R -værdierne skulle der dog have været målt afstande på TLC-pladerne. Disse F værdier kunne ligeledes være sammenlignet med tabelværdier, og derved havde vi haft endnu en indikator for vurdering af syntesens forløb.

Fejlkilder og usikkerheder

Der kigges så på de fejlkilder og usikkerheder der kan være forbundet med forsøget. Af potentielle fejlkilder er der først og fremmest at der kan være sket en forurening. Således vil vores færdige lægemiddel være blevet forurenet, og det ville betyde at vores smeltepunktsværdi ligger forskudt i forhold til det teoretiske smeltepunkt for Salenvir. Dog er det ikke tilfældet for vores stof, og det tyder således ikke på nogen forurening. En anden potentiel fejlkilde er, at den væske vi opsamlet i kapillærrøret kan udfælde i røret, og derved krystallisere, således at væsken ikke bliver overført optimalt til TLC-pladen. Som tidligere nævnt, kan det også være at syntesen er blevet stoppet for tidligt, og derved er hele stoffet ikke være blevet omdannet. Dog tyder det ud fra TLC-pladerne ikke på at dette er tilfældet. En anden fejlkilde kan være, at hele stoffet muligvis ikke er nået at krystallisere inden det er blevet sugefiltreret – herved vil der være et tab i masse.

Af usikkerheder er der, at vi har afmålt de forskellige stoffer med henholdsvis 1- og 2 mL kanyler, og dem vil der være nogle måleusikkerheder på. På kanylerne vil der være en måleusikkerhed på

0.1 mL.

Konklusion

Ud fra den foretagne syntese, kan det konkluderes at vi får fremstillet lægemidlet Salenvir. Dog får vi kun en udbytteprocent på 74,3 %, hvilket må betyde at der er sket et tab et sted i syntesen. Det mest oplagte er her at pege på, at hele stoffet ikke er nået at krystallisere inden sugefiltreringen er fundet sted. Dog får vi et meget rent lægemiddel, hvor smeltepunktet kun afviger 0,96 % i forhold

Side 8

til det teoretiske smeltepunkt. TLC-pladerne viser os desuden at reaktionerne er forløbet hensigtsmæssigt, og at stort set alle synteserne er forløbet færdig.