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	No peligroso
NaCl	No peligroso

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.