Synthese von gamma-Butyrolacton (GBL) [96-48-0]

γ-Butyrolacton (GBL) [96-48-0-A]            C4H6O2

Eine Mischung aus 90.1 g (1 mol) 1,4-Butandiol, 4 g Kupferchromit-Katalysator und 0.15 g reinem Natriumhydroxid (oder besser die gleiche Menge reinem Kaliumhydroxid) wird kräftig verrührt und unter Rückflusskühlung erwärmt. Bei ungefähr 200 C setzt eine heftige Wasserstoffgas-Entwicklung ein, die Temperatur fällt um etwa 10 C und die Dehydrierung verläuft ruhiger. Die Gasentwicklung (39 l oder 2 mol pro reagiertem Mol 1,4-Butandiol) endet innerhalb von 3 Stunden. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt und der unlösliche Katalysator abfiltriert. Man destilliert das Filtrat unter Unterdruck und erhält γ-Butyrolacton (GBL) in einer Ausbeute von 80% zusammen mit ungefähr 10% nicht reagiertem 1,4-Butandiol.

Übersetzt von: Rhodium Drug Chemistry Archive
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Letzte Aktualisierung: 01/11/04

γ-Butyrolacton (GBL) [96-48-0-B]            C4H6O2

Ein Dreihalskolben mit Rührer von etwa einem Liter Inhalt, mit Rückflusskühler, wird mit 500 ml 1,4-Butandiol beschickt. Durch Einleiten von Kohlensäure wird die Luft verdrängt, unter Luftausschluss (CO2, N2) trägt man 50 g bei 200 C reduziertes Kupfer(II)-hydroxid oder -carbonat (Farbe: schwarz, nicht rot) oder Raney-Kupfer ein. Man erhitzt dann auf 200-220 C unter mäßigem Durchleiten von Wasserstoff, bis in der Suspension Wasserstoffentwicklung eintritt; nach etwa 8-10 Stunden ist die Reaktion beendet. Nach dem Abfiltrieren des Katalysators wird das Reaktionsprodukt durch fraktionierte Destillation, im Vakuum, isoliert; Kp760: 202 C; Kp20: 94 C.

Kontinuierliche Arbeitsweise: Ein senkrecht stehendes Porzellanrohr von 30 mm lichter Weite und 1 m Länge, das von einem elektrischen Heizmantel umgeben ist, wird zunächst mit etwas Glaswolle und dann mit 300 cm3 Kupferkatalysator (Kompretten aus Kupferhydroxid oder Silicagel mit 20% Kupferhydroxid) gefüllt und bei 190 C 12 Stunden im Stickstoff-Wasserstoff-Strom (1:1), dann 24 Stunden mit reinem Wasserstoff reduziert. Man lässt über den so reduzierten Katalysator bei 200-220 C stündlich aus einem Messgefäß 30 ml 1,4-Butandiol zulaufen und erhält ein 90-95%-iges γ-Butyrolacton (GBL) unter Abspaltung der theoretischen Menge Wasserstoff.

Quelle: Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, 4 Aufl., Stuttgart: Thieme 1963
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Letzte Aktualisierung: 23/12/04

γ-Butyrolacton (GBL) [96-48-0-C]            C4H6O2

Zu einer Lösung von 900 mg (10 mmol) 1,4-Butandiol in 50 ml Dichlormethan werden 4.01 g (30 mmol)  N-Chlorsuccinimid gegeben. Die Lösung wird 5 Stunden bei 20 C gerührt. Nach einer Filtration wird das Lösemittel unter Unterdruck entfernt. Den Rückstand reinigt man mittels Säulenchromatographie (in der Original-Quelle: Wakogel C-200 mit Dichlormethan als Elutionsmittel), um 756 mg Öl zu erhalten. Die in der Original-Quelle durchgeführte Spektralanalyse des Produktes stimmte mit den Daten einer Vergleichsprobe von γ-Butyrolacton (GBL) überein. Die Ausbeute beträgt hierbei 88%.

Synthese mit Trichlorisocyanursäure: Wie oben, nur mit 2.32 g (10 mmol) Trichlorisocyanursäure an Stelle des N-Chlorsuccinimids. Die Ausbeute beträgt hierbei 85%.

Synthese mit N-Bromsuccinimid: Wie oben, nur mit 5.34 g (30 mmol) N-Bromsuccinimid an Stelle des N-Chlorsuccinimids. Die Ausbeute beträgt hierbei 57%.

Synthese mit N-Bromacetamid: Wie oben, nur mit 4.14 g (30 mmol) N-Bromacetamid an Stelle des N-Chlorsuccinimids. Die Ausbeute beträgt hierbei 82%.

Übersetzt aus: Synth. Commun., 25(5), 719-724 (1995) - Convenient Synthesis of Lactones by the Reaction of Diols with N-Haloamides
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Letzte Aktualisierung: 25/12/04

γ-Butyrolacton (GBL) [96-48-0-D]            C4H6O2

In einen 50-ml-Dreihalskolben, mit darin befindlichem Magnetrührstäbchen, werden 30.0 ml Dichlormethan, 0.4544 g (5.042 mmol) 1,4-Butandiol, 0.90 ml (11.2 mmol) Pyridin und 1.2899 g (5.550 mmol) Trichlorisocyanursäure gegeben. Der Kolben wird mit Stickstoff gespült, als Lichtschutz mit Folie bedeckt und in einem temperaturgesteuertem Ölbad unter Rückfluss erhitzt. Nach ungefähr 5 Stunden wird übrig gebliebene Trichlorisocyanursäure mit einer gesättigten Lösung Natriumhydrogensulfit zerstört, bis ein Test mit Kaliumiodatstärke-Papier negativ wird. Der Cyanursäure-Niederschlag wird abgenutscht und der Feststoff mit Dichlormethan gewaschen. Die Flüssigkeit wird mit 1 N Salzsäure (15 ml) gewaschen. Man verwendet Dichlormethan (2 x 15 ml) zum Rück-Extrahieren der Salzsäure-Wäsche. Die Flüssigkeit wird dann über wasserfreien Natriumsulfat getrocknet. Nach Filtration und Konzentration, wird der ölige Rückstand mittels Flash-Chromatographie gereinigt. Die Original-Quelle gibt eine Ausbeute von 0.3305 g (76%) an γ-Butyrolacton (GBL) an. Eine Analyse durch Gaschromatographie ergab eine Reinheit des Produktes von 98.4% .

Übersetzt aus: Syn. Commun., 33(12), 2003-2009 (2003) - The Oxidation of Primary Alcohols to Methyl Esters and Diols to Lactones Using Trichloroisocyanuric Acid
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Letzte Aktualisierung: 25/12/04

Andere Bezeichnungen: GBL; 4-Butanolid; 4-Hydroxybuttersäurelacton; γ-Hydroxybuttersäurelacton; Tetrahydro-2-furanon; Dihydrofuran-2-on; Dihydro-2(3H)-furanon; 1,2-Butanolid; 1,4-Butanolid; 4-Hydroxybutansäurelacton; 3-Hydroxybuttersäurelacton

Versuchsprotokoll: Synthese von γ-Butyrolacton aus 1,4-Butandiol entsprechend Methode 96-48-0-A

In einem 500 ml NS-Kolben wurden 266.5 ml 1,4-Butandiol mit 12 g selbst hergestelltem Kupferchromit-Katalysator und 0.6 g festem Kaliumhydroxid unter Rückflusskühlung zusammen erhitzt. Die Temperatur der Flüssigkeit wurde mit in einem Seitenhals befestigtem NS-Thermometer überwacht. Die Temperatur stieg auf 200 C an, es bildeten sich Gasbläschen in der Flüsssigkeit und die Temperatur fiel allmählich auf 190 C. Während- dessen war am oberen Ende des Dimrothkühlers ein deutlicher Luftzug bzw. Gasaustritt zu spühren. Nach drei Stunden wurde die Wärmequelle entfernt und die Reaktionsmischung kühlte auf Zimmertemperatur ab. Da wegen der hohem Viskosität der Misung das Abfiltrieren des Katalysators nicht möglich war, wurde die Lösung so wie sie war destilliert. Die Fraktion bis 211 C wurde aufgefangen. Das Destillat war klar, nicht verfärbt und von seltsamem Geruch. Es gingen 170 ml Destillat bis 211 C über. Der Flüssigkeitsrückstand samt Katalsytor im Destillationskolben wurde noch aus dem Interesse, was passiert, weitererhitzt. Die Temperatur stieg sehr schnell über 211 (was bedeutet, dass wahrscheinlich genau das Ende der 1. und der Anfang der 2. Fraktion getrof- fen wurde) und es destillierte eine erst farblose, dann aber zunehmend gelbliche Flüssigkeit über, die anders roch als die zuerst gesammelte Flüssigkeit. Bei einer Temperatur von 240 C in der Destillationsbrücke wurde das Erhitzen eingestellt. Die gelbliche Flüssigekeit wurde verworfen. Der Katalysator war durch das starke Erhitzen mit dem Rest der Flüssigkeit zusammengebacken und konnte daher nicht recycelt werden.

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Letzte Aktualisierung: 01/11/04