ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL “Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas” “Ingeniería Química” LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II
Síntesis de Dibenzalacetona
Profesor: Michael G. Rendón Morán Q.F Mgs
Elaborado por: Andrea Mercedes Rodríguez Orellana
GUAYAQUIL - ECUADOR Primer Término 2017
1. Objetivos: 1.1. Objetivo General: Sintetizar dibenzalacetona mediante una condensación aldólica cruzada entre benzaldehído y acetona para someterla a un proceso de purificación y así analizar sus propiedades. 1.2. Objetivos específicos:
Promover una condensación aldólica cruzada, considerando los factores importantes a tomarse en cuenta para evitar productos indeseados. Purificar el producto obtenido a través de recristalización en Etanol. Realizar un análisis del espectro infrarrojo y espectro de masa de la dibenzalacetona para comprender más sus características. Proponer una idea general sobre cómo usar de manera adecuada los reactivos para obtener compuestos similares bajo el mecanismo de la condensación aldólica mixta.
2. Fundamento de la práctica: La presente práctica está basada en una condensación aldólica mixta o “cruzada” también conocida como condensación de Claisen Schmidt entre un aldehído (benzaldehído) y una cetona (acetona). Se formará el respectivo Ión enolato del reactivo con un hidrógeno α (acetona), el cual atacará como nucleófilo al carbono electrofílico del grupo carbonilo presente en el reactivo sin hidrógenos α (en este caso, el benzaldehído). Esta reacción se dará en medio básico provisto por el hidróxido de sodio y al final el producto será purificado por recristalización, proceso en el cual, el producto sintetizado es separado de las impurezas que lo acompañan. 3. Marco Teórico: Condensación Aldólica Mixta Se habla de una condensación aldólica cruzada o mixta cuando el enolato formado a partir del aldehído o cetona se añada al grupo carbonilo de un aldehído o cetona diferente. Los reactivos empleados en este tipo de reacciones son cuidadosamente seleccionados con el fin de evitar una mezcla de compuestos indeseados como productos. Debido a que se pueden formar ambos enolatos, de los dos reactivos, es posible que se den auto condensaciones, dependiendo de las condiciones de la reacción. Por lo tanto, generalmente se planifica el proceso de tal manera que solo un enolato pueda ser formado (que tan solo dicho compuesto posea hidrógenos alfa), mientras que el otro reactivo se encuentre en exceso y sea más propenso a ser atacado por éste. El producto aldólico intermediario podría o no sufrir un proceso de deshidratación dependiendo de sus condiciones y estructura. Esto puede resumirse en que, para que esta reacción tenga utilidad sintética se debe cumplir lo siguiente: 1. Sólo uno de los reactivos puede formar enolatos 2. Uno de los grupos carbonilos es más reactivo que el otro
3.1. Propiedades físicas y químicas importantes del producto sintetizado Dibenzalacetona
Corresponde a un sólido de color amarillo, insoluble en agua. Nombre del compuesto:1,5-diphenyl-1,4-pentadien-3-one Fórmula: C17H14O Masa molar: 234.29 g/mol Punto de Fusión: 104-107°C
3.2. Mecanismos de reacción Síntesis de Dibenzalacetona
Benzaldehído
+
Acetona
→
Dibenzalacetona
Reacción General 1
Mecanismo de Condensación Aldólica Cruzada
+
agua
3.3. Espectro Infrarrojo de la sustancia analizada
En la región de grupos funcionales (de 4000 a 1400 cm-1) se puede observar dos picos leves en los alrededores de 3052 cm-1, correspondiente a las vibraciones de estiramiento de los enlaces C-H y una banda más pronunciada a los 1650 cm-1, la cual indica el grupo carbonilo C-O, característico de las cetonas. En la región dactiloscópica (1400 cm-1 a 600 cm-1), algo más compleja de analizar, se encuentran diferentes bandas, las cuales representan características únicas de la dibenzalacetona, correspondientes a las vibraciones de flexión de los enlaces presentes en la molécula.
3.4. Espectro de Masas
Dibenzalacetona
El pico base representando el fragmento que se nota en mayor abundancia se ubica en un valor aproximado de 235 m/z. Dicho valor para el ion molecular corresponde a la masa molecular de la dibenzalacetona, cuyo valor es 234.29 g/mol.
4. Metodología: 4.1. Materiales Matraz Erlenmeyer capacidad 125 ml Balanza Electrónica Espátula Termómetro Vidrio Reloj Pipetas Agitador de Vidrio Hielo
Plancha de Calentamiento Vasos de precipitación (100 ml) Pera Papel Filtro Embudo de vidrio
4.2. Reactivos Benzaldehído C7H6O Acetona C3H6O Alcohol Etílico C2H5OH
Hidróxido de Sodio NaOH Agua H2O
4.3. Procedimiento
En un matraz de 125 ml, colocar 12.5 ml de agua, 10 ml de alcohol etílico y 1.25g de NaOH.
Disolver el hidróxido de sodio con un agitador.
Proceder a agregar lentamente 1.25 ml de benzaldehído sobre la mezcla.
Agitar la mezcla sin cesar durante aproximadamente 25 min teniendo el matraz en un baño de hielo.
Preparar un baño de hielo para mantener la temperatura de la mezcla.
Pasados unos segundos, añadir 0.5ml de acetona gota a gota y agitando.
Controlar la temperatura d la mezcla. Debe mantenerse de 20 a 25°C.
Filtrar el precipitado amarillo obtenido, usando pepe filtro y embudo.
Lavar el precipitado con agua fría y proceder a preparar la recristalización en etanol.
Proceder a filtrar rápidamente la solución en un matraz.
Colocar el matraz con la solución en un baño de hielo para que el sólido se cristalice.
Filtrar la solución al vacío en un kitasato haciendo uso nuevamente de papel filtro.
Disolver el producto en etanol, agregando el sólido en un vaso con etanol y luego sometiendo a calentamiento,
Dejar secar los cristales y obtener su masa en la balanza analítica.
5. Resultados:
1.25ml 0.5 ml 10ml 1.25g 1.04 g/cm3 0.791 g/cm3
Benzaldehído C7H6O Acetona C3H6O Etanol C2H5OH Hidróxido de Sodio Densidad Benzaldehído Densidad Acetona
Tabla de Datos 1
1.25 𝑚𝑙 𝐂𝟕𝐇𝟔𝐎 ∗ 0.5 𝑚𝑙 𝐂𝟑𝐇𝟔𝐎 ∗
1.04𝑔 𝐂𝟕𝐇𝟔𝐎 1𝑚𝑙
= 1.3 𝑔 C7H6O benzaldehído
0.791𝑔 𝐂𝟕𝐇𝟔𝐎 1𝑚𝑙
= 0.3955 𝑔 C3H6O Acetona
Cálculo de masa Dibenzalacetona (Valor Teórico) 2C7H6O + C3H6O →
C17H14O + 2H2O
Sabiendo que el reactivo limitante corresponde a la acetona: Por Estequiometría: 0.3955𝑔 𝐂𝟑𝐇𝟔𝐎 ∗
234𝑔 𝐂𝟏𝟕𝐇𝟏𝟒𝐎 = 1.59 𝑔 𝐂𝟏𝟕𝐇𝟏𝟒𝐎 58 𝑔 𝐂𝟑𝐇𝟔𝐎
Masa de Dibenzalacetona obtenida (Valor Experimental)
Se obtuvo una masa de 0.620 gramos de dibenzalacetona, sin embargo, después de la purificación mediante recristalización, se obtuvieron 0.300gramos totales.
Cálculo de Porcentaje de Rendimiento: 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑎𝑙 %𝑅 = ∗ 100 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%𝑅 =
0.300𝑔 ∗ 100 1.59𝑔
%𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 19%
Este porcentaje de rendimiento es relativamente bajo y se atribuye principalmente a la pérdida de masa en el manejo de los materiales de laboratorio, pues al pasar de un recipiente a otro, cantidades significativas de reactivos y producto (polvo) pudieron haberse perdido. Sin embargo, también se cree que desde un principio, las cantidades de reactivos utilizadas no fueron las correctas, no dándose el exceso de benzaldehído y de esta manera, evitando el transcurso de la reacción como se la ha descrito, razón por la cual la cantidad de dibenzalacetona fue tan baja.
De los reactivos empleados, el benzaldehído era el que no contenía hidrógenos alfa por lo que no podía formar su ion enolato en medio básico, jugando así el papel de electrófilo (específicamente el carbono del grupo carbonilo), la acetona, a su vez, al sí poseer al menos un hidrógeno alfa, formó su enolato y éste actuó como nucleófilo. El benzaldehído estaba en exceso para que así sea propenso a ser atacado, y la acetona fue agregada después lentamente, pues de esto dependía que la reacción se lleve a cabo como se lo esperaba. El medio básico dotado por el hidróxido de sodio permitió en un primer paso la desprotonación en el carbono alfa de la acetona, formándose así el Ión enolato, el que posteriormente atacó al grupo carbonilo en una sustitución, repitiéndose el proceso al estar presentes dos equivalentes del benzaldehído, hasta formar la dibenzalacetona.
6. Conclusiones y Recomendaciones: 6.1. Conclusiones
Se obtuvo una cantidad total de 0.3 gramos de dibenzalacetona durante la práctica, en contraste con los 1.59 gramos obtenidos teóricamente. La muestra presentaba el aspecto esperado, cristales de color amarillo.
El porcentaje de rendimiento en esta reacción corresponde a 19%, un valor relativamente bajo comparado a prácticas anteriores.
Se recristalizó la muestra obtenida, usando etanol como disolvente en el que se eliminaron las impurezas, las cuales representaron aproximadamente el 50% de la muestra obtenida inicialmente.
El análisis de los espectros: IR y masa del compuesto, como si fueran propios de la especie sintetizada, permitió conocer sus características más fundamentales.
Para que la condensación aldólica cruzada sirva de mecanismo con el objetivo de producir cierto compuesto deseado, debe evitarse que se formen ambos enolatos, pues se puede desencadenar una serie de auto condensaciones que no favorecería al rendimiento de la reacción.
6.2. Recomendaciones
El orden en que se agrega los reactivos y la velocidad con la que se lo hace, son determinantes para obtener el producto que se quiere sintetizar. No dejar pasar por alto este aspecto importante. Si la muestra final presenta una coloración rojiza, puede deberse a un exceso de alcalinidad por lo que se recomienda agregar ácido clorhídrico diluido para evitar tal situación.
7. Bibliografía: (Norma APA)
Yurkanis, P. B. (2008). Química Orgánica (pp.654-658). Pearson Ed. L.G Wade Jr. (2013). Organic Chemistry (pp.1065-1068). Pearson Ed. Seyhan E. (2003). Química Orgánica: Estructura y Reactividad (pp.853). Reverté Ed.
8. Apéndice:
Después de la agitación Producto filtrado sin purificar 1
Filtración al Vacío 1
