Síntesis de 3-hidroxibutirato de etilo quiral

Objetivo

Realizar una reducción estereoselectiva de un compuesto carbonílico con un reactivo biológico (levadura de panadería) para obtener 3-hidroxibutirato de etilo quiral.

Antecedentes

La reducción de acetoacetato de etilo utilizando levadura común de panadería es un ejemplo de reducción enzimática de compuestos carbonílicos a alcoholes en presencia de grupos éster. El procedimiento realizado en agua muestra el poder estereoselectivo de los sistemas bioquímicos. En este caso, la reducción de 3-acetoacetato de etilo con levadura de panadería da el correspondiente (S)-hidroxiéster con un rendimiento del 30 al 70 % y un e.e. del 58-97 %.

Procedimiento experimental

A) Reducción por levadura de una cetona

En un matraz Erlenmeyer de 500 ml equipado con un imán, añadir 150 ml de agua y calentar a 35 ºC utilizando una placa calefactora a baja temperatura (controlar la temperatura con un termómetro). Cuando la temperatura se estabilice en 35 ºC, añadir sacarosa (7 g) y levadura de panadería (7 g). Dejar reposar esta solución durante 15 minutos a 35 ºC. En un tubo de ensayo, disolver acetoacetato de etilo (3 g) en hexano (8 ml). Añadir esta solución a la mezcla de levadura y agitar durante 3 h manteniendo la temperatura a 35 ºC. Al final del período, conservar la mezcla de reacción a temperatura ambiente hasta el siguiente día.

B) Aislamiento del producto alcohólico

A la solución de levadura, añadir Celite® (5 g) y agitar durante 1 min. Deja que el sólido se asiente lo más posible (espera unos 5 min). Mientras la solución se asienta, montar un equipo de filtración a vacío con trampa utilizando un embudo Büchner grande con el papel de filtro correspondiente. En primer lugar, decantar y filtrar la mayor cantidad posible del líquido sobrenadante claro antes de añadir la pasta de Celite®. Lavar el residuo de Celite® con 20 ml de agua y filtrar la solución una vez más utilizando el aparato de filtración stericup de plástico. A la solución filtrada, añadir 20 g de NaCl y agitar la solución hasta que se disuelva. Extraer la solución acuosa con éter dietílico (2 × 50 ml) utilizando un embudo de decantación de 250 ml. A veces se forma una emulsión. Si esto ocurre, escurrir la capa acuosa inferior hasta la emulsión. Agitando suavemente la emulsión con una varilla agitadora, ayudar a romperla. Si es necesario, transfiera las porciones emulsionadas a tubos de centrífuga de vidrio y centrifugue la mezcla para separarla. Secar los extractos etéreos combinados en un matraz Erlenmeyer sobre sulfato de magnesio anhidro MgSO₄ (aproximadamente 1 g) durante 5 min. Eliminar el desecante por filtración por gravedad a un vaso de precipitados tarado, y evaporar al vacío (rotavapor) hasta que el volumen de líquido permanezca constante (aproximadamente 1-2 ml). Éste es el producto final, el 3-hidroxibutirato de etilo (un alcohol). Determina y registra el peso del producto y calcula el rendimiento.

Propiedades físico-químicas

La siguiente tabla recoge los datos de peso molecular (M_w), punto de fusión (P.F.) punto de ebullición (P.E.) y densidad de los reactivos y compuestos utilizados en este experimento de laboratorio.

GHS pictogramas

Los pictogramas de peligro forman parte del Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (GHS) y se recogen en la siguiente tabla para los compuestos químicos utilizados en este experimento.

Name	GHS
Celite® S
Éter dietílico
Acetoacetato de etilo
Hexano
MgSO4	Non-hazardous
NaCl	Non-hazardous

Identificador Químico Internacional

Los identificadores IUPAC InChI key de los principales compuestos utilizados en este experimento se proporcionan para facilitar la nomenclatura y formulación de los compuestos químicos y la búsqueda de información en Internet de los mismos.