Coniin aus geflecktem Schierling

[mgritsch]

1. Hat jemand von euch die Möglichkeit, die Substanz einer Analyse mit einer anderen Methode zu unterziehen? Könnte man mittels GC-MS die an den Stickstoff gebundene Methylgruppe nachweisen?
2. Ist es normal, dass Stereoisomere (siehe oben) unterscheidliche Schmelzpunkte haben?

da es sich um eine isolierte Reinsubstanz handelt - wenn jemand die Möglichkeit hat reicht auch eine "normale" MS - der M+ Peak sagt in dem Fall schon alles. Auch zB NMR kann die Struktur "beweisen". Die Hobbytaugliche Variante wäre eine Molmassenbestimmung zB durch Kryoskopie, könnte bei so einfachen Molekülen funktioniern.

Ja, ist normal

[Glaskocher]

Bei normalen Stereoisomeren sollten die Schmelzpunkte beider Enantiomeren identisch sein. Bei mehreren Isomeriezentrten dagegen bekommt man Diastereomere, die sich unterscheiden lassen.

Molekülstruktur in Eingangsposting:
IV: planar
V: 1 Isomeriezentrum
VI: 1 Isomeriezentrum
VII: 2 Isomeriezentren
VIII: 2 Isomeriezentren

[Calciumcitrat]

GC-MS wird mit einer solchen Substanz eher nichts, das fliegt nicht vernünftig bei dem Schmelzpunkt. ESI-HRMS sollte allerdings funktionieren, NMR natürlich auch, oder Einkristalle des Chloroaurats. Durch das Schweratom (Gold) sollte es möglich sein, die absolute Konfiguration zu bestimmen, was mit MS (ok, chirale HPLC davor ist natürlich ene Option) unmöglich ist und bei NMR chirale Shiftreagenzien erfordert (z.B. Eu-Komplexe). <-- Bei Diastereomeren sieht das natürlich, zumindest beim NMR, anders aus.

[mgritsch]

Und abschließend betrachtet - wenn du also methylconiin extrahiert hast, wie kommt das? Sind solche „biochemischen Varietäten“ die Regel oder etwas sehr ungewöhnliches? Welcher biochemische Weg würde ein N-Methyl einführen? Ist so eine Varietät in der Literatur beschrieben? Gibt’s das bei allen Pflanzen? (Was bedeutet das für Coca, Mohn, Cannabis-Anbau?)

[lemmi]

Bei normalen Stereoisomeren sollten die Schmelzpunkte beider Enantiomeren identisch sein. Bei mehreren Isomeriezentrten dagegen bekommt man Diastereomere, die sich unterscheiden lassen.

Molekülstruktur in Eingangsposting:
IV: planar
V: 1 Isomeriezentrum
VI: 1 Isomeriezentrum
VII: 2 Isomeriezentren
VIII: 2 Isomeriezentren

Wenn Methylconiin (VI) also nur einfache Enantiomere bildet, müssten die Schmelzpunkte doch gleich sein! Wie kommt es dann, dass für die l- und d-Form unterschiedliche Schmelzpunkte angegeben werden? Kann das ein Fehler in der Literatur sein?

Gibt's für solche Fragen eigentlich keine moderneren Datenbanken? Ich habe alles aus dem Beilstein von 1930 oder so (jedenfalls vor dem 2. WK). Vielleicht hat sich aber später niemand mehr die Mühe gemacht, die Daten noch mal neu zu erheben...

@Calciumcitrat: es würde mir völlig ausreichen, die N-gebundene Methylgruppe nachzuweisen, um sicherzustellen dass es wirklich Methylconiin ist. Die absolute Konfiguration ist mir zweitrangig. Ein NMR also?

@mgritsch: dass es sich hier um Methylconiin handelt ist meines Erachtens bisher nur ein Indizienbeweis, wenn auch sehr wahrscheinlich. Zur endgültigen Klärung fehlt mir auch hier die Referenzsubstanz. Nicht mal in den größeren mir bekannten Tabellen finden sich Rf-Werte angegeben, auf die man sich beziehen könnte.

Aber zu deiner Frage: es kann nur so sein, dass ich zufällig eine Schierlingspopulation erwischt habe, die Methylconiin als Hauptalkaloid synthetisiert. So etwas ist von anderen Pflanzen gut bekannt. Man muss sich nur einmal die verschiedenen Cannabissorten anschauen die derzeit medizinisch verwendet werden: da ist von einem Prozent THC + 10 % CBD bis zu 18 % THC und 2 % CBD alles dabei. Bei Mohn ist mir das nicht geläufig, bei Koka aber durchaus. Da gibt es Varietäten die synthetisieren fast ausschließlich Cinnamoylcocain (statt dem üblichen Benzoyl-). Das wird nach der Extraktion hydrolysiert und das erhaltene Ecgonin wieder neu benzoyliert, um das "normale" Kokain zu erhalten.

[mgritsch]

es würde mir völlig ausreichen, die N-gebundene Methylgruppe nachzuweisen, um sicherzustellen dass es wirklich Methylconiin ist. Die absolute Konfiguration ist mir zweitrangig. Ein NMR also?

instrumentell ist natürlich elegant und zeitgemäß - über das gesamte Spektrum oder über die Molmasse.
Molmasse ginge wie gesagt auch kryoskopisch (in Campher), allenfalls müsste man dafür eine einigermaßen reine "freebase" haben.
Die N-gebundene Methylgruppe sonstig nachweisen - früher hat man dafür gerne oxidativen Abbau betrieben und die Bruchstücke nachgewiesen die Rückschluss auf den Aufbau davor bieten. Wenn man in die ganz alte Literatur schaut wo Substanzen erstmalig beschrieben sind findet man dazu teils Angaben wie das gemacht wurde. Eine Verbrennungsanalyse und % C-Bestimmung durch Adsorption des CO2 wäre auch im Rahmen des möglichen, würde aber sehr präzises Arbeiten erfordern (76,6% C vs. 75,6% C)

[Calciumcitrat]

Klassisch nasschemisch werfe ich mal die Hinsberg-Trennung in den Raum. Wenn du Zugriff zu einem IR Spektrometer hast, könntest du dir auch die N-H Schwinungen angucken, damit kann man prim. und sek. Amine auch unterscheiden.

[NI2]

Wenn Methylconiin (VI) also nur einfache Enantiomere bildet, müssten die Schmelzpunkte doch gleich sein! Wie kommt es dann, dass für die l- und d-Form unterschiedliche Schmelzpunkte angegeben werden? Kann das ein Fehler in der Literatur sein?

Das liegt, daran, dass der Schmelzpunkt reinheitsabhängig ist. Es ist ziemlich schwer 100 %ee zu erreichen (also eine reines Enantiomer), meistens rangieren gute ergebnisse irgendwo zwischen 95 und 99 %ee (also 97,5-99,5% reines enantiomer). Da der Schmelzpunkt das Racemats in aller Regel tiefer liegt (Eutektikum) sollte man stets den höchsten Schmelzpunkt annehmen, sofern dieser plausibel ist. Eine minimal geringerer Reinheit (in diesem Fall "Enantioreinheit") reicht aus um den Schmelzpunkt merklich zu senken, deswegen ist die Schmelzpunktbestimmung von chiralen Verbindungen alles andere als genau. Es sollte Derivate geben, also analog der 2,4-DNPH-Hydrazone oder so, bei denen man eine Chirale Verbindung als Agens einsetzt (in deinem Fall eine chirale Säure), diese sollten die Enantioreinheit weiter erhöhen und verlässlichere Schmelzpunkte bilden. Achirale Verbindungen belassen die Enantioreinheit wie sie ist, daher werden die Schmelzpunkte gedrückt, sofern die Verbindung keine absolute optische Reinheit hat. Haben also d und l-Verbindung nicht die exakt gleiche Enantioreinheit unterscheiden sich auch die Schmelzpunkte (das optisch reinere schmilzt höher), wie man ja anhand der Literatur sehen kann.
In der Theorie sind die Schmelzpunkte exakt, in der Praxis machen sich dabei aber unterschiede bemerkbar. So gesehen ist das kein Fehler in der Literatur, sondern ein bekanntes Problem.

[NI2]

@Calciumcitrat: es würde mir völlig ausreichen, die N-gebundene Methylgruppe nachzuweisen, um sicherzustellen dass es wirklich Methylconiin ist.

Ein NMR wäre natürlich einfach, da dieses aber nicht immer zur Verfügung steht benutze ich in solchen Fällen Derivatisierungen, d.h. Reaktionen, die eindeutige oder bekannte Produkte liefern bzw. nur mit einem der möglichen Strukturen funktionieren, welche dann per DC eindeutige Ergebnisse liefern (Methylierung, Hydrolyse oder Veresterung gehen meistens ganz gut und schnell).
Bei Tubocurarin hat man für genau diesen Zweck (Aufklärung über den Methylierungsgrad), eine Mikromethylierung entwickelt, d.h. ein Verfahren um auch in sehr kleinen Mengen (afaik mg Bereich) mittels Methyliodid zu ermitteln ob einmal oder zweimal methyliert wurde. Das wäre für deine Fragestellung genau richtig, ich habe das Paper aber gerade nicht parat und weiß nicht mehr wie anspruchsvoll die Instrumentalisierung ist, da könntest du aber mal nachschauen. Das sollte sich finden lassen (über die Geschichte des Tubocurarins und der falsch angenommenen Struktur)...
Als einfachstes Mittel könnte man das Produkt benzylieren (Benzylchlorid/bromid und etwas Natriumiodid in Aceton), beim Coniin wird eine Benzylgruppe angehangen, beim Methylconiin dagegen zwei. Hat man zu den Produkten analytische Daten kann man sie damit abgleichen (ob die aber verfügbar sind weiß ich nicht). Deswegen würde ich eine reduktive Aminierung vorschlagen. Den Analyten mit Aceton (10 eq.) in Methanol rühren und unter leichter Kühlung langsam NaBH₄ zugeben (5-7 eq.) (letztendlich sind die Äquivalene nicht so entscheidend, man kann die Reaktion auch mit 5-10 mg Substanz machen und die Reagenzen "schätzen"), bei RT rühren und anschließend eine DC. Das Produkt ist N-Isopropylconiin und die Reaktion ist nicht in der Lage zu quarternisieren, d.h. nur Coniin wird diese Reaktion zeigen (Vergleichsreaktion mit authentischem Coniin machen), Methylconiin hingegen nicht. Alternativ könnte man die Reaktion auch mit Formaldehyd machen, und sollte somit Methylconiin bekommen. Macht man also die Reaktion mit einer authentischen Probe und dem Analyten kann man letztendlich anhand der DC-spots sagen, um welches von beiden es sich gehandelt hat. Eine andere Idee wäre die Reaktion mit Benzaldehyd zu machen (allerdings weiß ich nicht wie gut das in diesem Fall geht), die Reaktion findet dann auch nur mit Coniin und nicht mit Methylconiin statt, liefert aber ein Produkt, dass per 254 nm detektierbar ist. Da die Reaktion schnell und ohne großen Aufwand in kleinen Vials (Achtung, bei NaBH₄-Zugabe schäumt es und wird heiß) gemacht werden kann, und eindeutige Produkte liefert mit denen per DC eine Aussage getroffen werden kann ist das eine Alternative zum NMR. Wenn natürlich eines Verfügbar ist, ist das als absolute Methode zu bevorzugen.

Die reduktive Aminierung mit Formaldehyd, sprich Synthese von Methylconiin aus Coniin wäre wohl wenn genau das was du für deinen Fall brauchst.

Die Hinsberg-Trennung klingt auch gut, kannte ich zuvor nicht. Soll es noch farbig werden könnte man gleich Dansylchlorid benutzen

edit: https://www.degruyter.com/view/journals ... e-p967.xml

[lemmi]

Danke für deine Erklärungen über den Schmelzpunkt von Enantiomeren! Das beruhigt mich. Mein Präparat ist nämlich rechtsdrehend. Aber wenn wir davon ausgehen dass es halbwegs reines d-Enantiomer ist, ist das ja kein Widerspruch zum Schmelzpunkt .
In der Wikipedia steht allerdings, daß sich der Schmelzpunkt von unreinen Enantiomeren gegenüber der Reinsubstanz auch erhöhen kann.

Eine IR-Spektroskopie könnte ich vielleicht machen lassen. Könnt ihr mir dann die Kurve interpretieren?

Und Methylconiin synthetisieren ... mmm, das wär doch mal ein Auftrag für dich ...

[NI2]

Ja, as ist durchaus möglich, jedoch beobachtet man meistens eine Schmelzpunkterniedrigung - aber das ist eher Bauchgefühl

Vorher steht die Synthese des Coniins an, aber da ist bereits dank Xyrofl ein schöner Katalysator in Arbeit.

[Calciumcitrat]

Eine IR-Spektroskopie könnte ich vielleicht machen lassen. Könnt ihr mir dann die Kurve interpretieren?

Natürlich, kein Problem. Machst du eine ATR-Messung oder als KBr-Pressling?

[NI2]

GC-MS wird mit einer solchen Substanz eher nichts, das fliegt nicht vernünftig bei dem Schmelzpunkt.

Man wurde natürlich zuvor die freien Basen extrahieren. Diese würden sehr wohl mittels GC-MS detektierbar sein.

[Calciumcitrat]

Ja, wobei man den Temperaturgradienten wahrscheinlich recht vorsichtig justieren muss.

[NI2]

Der Siedepunkt ist mit >160 °C wohl höher als man für die Größe des Moleküles erwarten würde... Wenn man Diethylether als LöMi nimmt sehe ich da keine großen Probleme. Den Shutter braucht man auch nicht eher zu öffnen... Das Coniin sollte nach ein paar Minuten kommen. Die GC-Säulen haben im Gegensatz zu DC-Platten ja kein Problem mit Basen.