неделя, 29 януари 2023 г.

Die Schnappdeckelfläschchenchemie

(„Химия на шишенцата със защракваща се капачка” – Google translate); Schnapp-Deckel на немски буквално значи „щрак-капаче“...  

Chemistry is Fun! 

Може да се каже, че този материал в известен смисъл е продължение на разказа ми в блога "Тука не е Германия" от декември 2015 г.:

https://ochemist.blogspot.com/2015/12/blog-post.html

Нали знаете, немците обичат да синтезират няколко неща в една дума, така и в този случай... Германските колеги използваха тези шишенца (Schnappdeckelfläschchen) еднократно, защото бяха евтини (примерно по 15-20 стотинки), но те бяха толкова изящни и искрящо чисти, че на мен ми беше съвестно да ги изхвърлям и – когато не бяха особено много мръсни – грижливо ги измивах и изсушавах за многократна употреба. В склада ги имаше в изобилие в картонени кашони. Не помня вече кой от моите колеги и приятели в Германия беше нарекъл „моята химия“ с фразата от заглавието на това четиво, но си заслужава да коментирам тази забавна „характеристика“. Първо ще кажа, че с пеницилиновите шишенца започнах да работя още от началото на моята кариера като химик, когато с професор Никола Моллов изолирахме алкалоиди от растения и обслужвахме хроматографски колони и който – след дипломирането ми – беше първият мой учител в химията, ако не броим разбира се професор Николай Мареков и професор Симеон Попов, които ми бяха ръководители на дипломната работа. Продължавам. Първоначално събирах пеницилинови шишенца от аптеките и най-вече от болниците и клиниките. В Първа градска болница имах вече някакви връзки (познанства) със сестрите и те ми събираха в кашони всички вече използвани пеницилинови шишенца и шишенца от други лекарства. Тогава бях на 25 години. Така в началото (1968-1970 г.) си осигурявах шишенца, но навикът ми да работя с такива шишенца във всеки един момент и във всяка една лаборатория се запази и до ден днешен. Това ме накара в Германия веднага да потърся възможност откъде мога да намирам пеницилинови шишенца и се оказа, че в техните складове към институтите има кашони с по 100 или даже с по 1000 чисти и чисто нови шишенца, които са прекрасни и си имат идеални щрак-капачки (запушалки) от полиетилен (вж. картинките по-долу). Така че всичките колони, които съм си правил (за хроматографски колони става дума), всичките бяха "обслужвани" с помощта на пеницилинови шишенца, в които аз си приготвях разтворите за тънкослойна хроматография (ТСХ), тъй като всички реакции, и всички колони, и всички фракции, контролирах чрез тънкослойна хроматография. Тънкослойните плаки на полиамидна основа бяха много достъпни, имаше ги в изобилие, с всякакъв вид тънкослойни адсорбенти (силикагел, алуминиев оксид) и за щастие можех да ползвам този метод без никакви ограничения. Говоря за Германия, тъй като по онова време в Германия никой от колегите, с които работех, не ползваше тънкослойна хроматография в органичния синтез, нито пък колонна хроматография. Аз често използвах ТСХ в Германия и се оказа, че тя в някои случаи е незаменима за разгадаване на продуктите на дадена реакция и тяхната чистота. Няма да забравя следния случай: правих едно просто ацетилиране на ацетамид с оцетен анхидрид, при което германските колеги смятаха, че не се получава нов продукт, тъй като изолираният краен продукт имаше почти същата точка на топене както изходното вещество: 

Diacetamide: Melting point 75.5-76.5 °C (lit.); Acetamide: Melting point 79-81 °C 

(Към студентите ми: ако бяха направили една класическа "смесена точка на топене", нямаше да тънат няколко години в заблуда!)

Поради това всички, които преди мен бяха провеждали опита за ацетилиране, са смятали веществата за едно и също, но когато ги хроматографирах (ТСХ), се оказа, че разликата между моноацетилното (ацетамид) и диацетилното производно (диацетамид) е значителна, всъщност те са хроматографски драстично различни (ацетамидът – близо до старта, а диацетамидът – доста по-нагоре към фронта). Ето схема на реакцията:

При това добивът на ацетилирането се оказа великолепен, почти количествен! По този начин, с помощта на моите навици от България, аз имах голям успех в използването на ТСХ. И така през цялото време, докато бях в Германия, моето работно място можеше да се различи по това, че на него винаги имаше от 5 до 10 и повече пеницилинови шишенца, в които си държах пробите или пък чистите вещества, които съм изолирал и/или синтезирал.

 


Това разбира се не е научно чудо, но моят опит явно се оказа полезен...

На картинките (фигурите горе) могат да се видят различните ми работни места в различните лаборатории в Германия: (отгоре-надолу) 1–работното място, лабораторията в Аален; 2–лабораторията в Кийл; 3–шишенцата от склада; 3–Schnapp-Deckel; 4–готови за употреба; 5–работното място в Аален; 6–отново в Аален, по време на проекта "Triacetamid".

В България нещата изглеждаха почти по същия начин, но още нямаше достъпни цифрови фотоапарати и затова не съм ги снимал..

Шишенцата с щракаща капачка бяха от качествено стъкло, което издържаше умерено нагряване, примерно до 200 °C. Така че бяха идеални за прекристализация на малки количества. Постигал съм прекристализации на количества 5-10 mg в някои случаи. На фигурата долу показвам пречистен 1,3-диметилтимин, получен от  N-метилпропионамид и реактива на Бредерек-Зимхен (схема 4).

Надписът върху шишенцето се нуждае от малко разяснения: "i-3/07" означава, че опитът е описан в лабораторния дневник на стр. 3 от 2007 година. По-надолу пише "Тимин, прекристализиран". Всички опити носеха означение "i" (първата буква от името ми), защото главното латинско "I" можеше да се сбърка с единицата "1" или с латинската буква "ел"= "l"

Този оригинален и неочакван синтез на диметилтимин е описан в следната статия:

Willi Kantlehner, Jochen Mezger und Ivo C. Ivanov, Orthoamide und Iminiumsalze, LXXXVII [1]. Eine neue, einfache Synthese für 1,3-Dimethylthymin.
Z. Naturforsch.
2014, 69b, 519 – 524 / DOI: 10.5560/ZNB.2014-4053

Забележка. Акад. Юхновски ме попита: "Как е възможно? Да не искаш да кажеш, че за германската химия ТСХ е била непознат метод за контрол?" Отговарям: Разбира се, че ТСХ се изучава в университетите, наред с другите хроматографски методи, но в колективите в гр. Щутгарт и в гр. Аален, в които работех, по традиция използваха главно класическата дестилация във висок вакуум (10 на –3 Torr) за разработване на реакционните смеси и нямаха навика да контролират реакциите чрез ТСХ. Една от причините беше, че често реакционните продукти се разпадат върху адсорбента. В колектива на Университета в гр. Кийл, Фармацевтичния институт, напротив, ТСХ беше обичаен лабораторен метод.