SÍNTESIS Y PURIFICACIÓN DE DIBENZALACETONA POR CONDENSACIÓN ALDÓLICA PDF

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Informe práctica de laboratorio de química orgánica, síntesis y purificación de dibenzalacetona por condensación aldólica....

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PRÁCTICA No. 7. SÍNTESIS Y PURIFICACIÓN DE DIBENZALACETONA POR CONDENSACIÓN ALDÓLICA Universidad de La Salle, Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria Resumen Introducción respecto a los temas tratados para la realización de esta práctica experimental se incluyeron procesos de gran importancia en la industria tal y como lo es la condensación aldolica debido a la “reactividad de los compuestos con carbonilo-insaturados, productos de esta reacción que los hace útiles como materiales fotosensibles y como materia prima en la obtención de productos como fragancias, farmacéuticos” (Universidad Nuevo Leon), entre otros Objetivo obtener dibenzalacetona mediante condensación aldolica, previamente habiendo realizado los cálculos estequiometricos para su posterior recristalización y cálculo de rendimiento Materiales y métodos se requirió el uso del material de laboratorio como lo fueron pipetas, buretas, vasos de precipitado, montaje determinado para filtración al vacío y determinación del punto de fusión y plancha de calentamiento en la cual ocurrió la reacción entre etanol, NaOH y Benzaldehído, tras la espera de 20 min se filtró al vacío para el posterior cálculo del rendimiento Resultados después de que la reacción entre los reactivos ocurrió, el secado y el filtrado se obtuvo un rendimiento de 98.5%, se determinó un punto de fusión a los 107°C y lo que respecta a las pruebas específicas para grupos funcionales se registró positivo para la prueba de 2,4dinitrofenilhidracina lo cual indica la presencia de aldehídos y cetonas Conclusión Se obtuvo efectivamente dibenzalacetona con un alto porcentaje de rendimiento. Palabras clave Condensación aldólica, dibenzalacetona, rendimiento, cálculos estequiometricos, grupos funcionales. Abstract Introduction with respect to the topics treated for the realization of this experimental practice included processes of great importance in the industry such as aldolic condensation due to the "reactivity of the compounds with carbonyl-unsaturated, products of this reaction that makes them useful as photosensitive materials and as raw material in obtaining products such as fragrances, pharmaceuticals "(Universidad Nuevo Leon), among others Objective to obtain dibenzalacetone by aldolic condensation, previously having made the stoichiometric calculations for its subsequent recrystallization and calculation of yield Materials and methods required the use of laboratory material such as pipettes, burettes, beakers, assembly determined for vacuum filtration and determination of the melting point and heating plate in which the reaction between ethanol, NaOH and Benzaldehyde occurred , after waiting for 20 min it was filtered under vacuum for the subsequent calculation of the yield Results after the reaction between the reagents occurred, drying and filtering, a yield of 98.5% was obtained, a melting point was determined at 107 ° C and the specific tests for functional groups were positive for the 2,4-dinitrophenylhydrazine test which

indicates the presence of aldehydes and ketones Conclusion Dibenzalacetone was effectively obtained with a high percentage of yield. Keywords Aldolic condensation, dibenzalacetone, performance, stoichiometric calculations, functional groups. Introducción La reacciones de condensación son aquellas que se llevan a cabo entre dos compuestos, los cuales tienen el grupo carbonilo, la condensación implica un ataque nucleofilico sobre el centro electrófilo de un carbonilo. (DIBENZALACETONA”, 2016) La reacción de Claisen-Schmidt es un tipo de condensación aldólica, consistente en la síntesis de cetonas α,β-insaturadas por condensación de un aldehído aromático con una cetona. Como el aldehído aromático no posee hidrógenos en posición α respecto al grupo carbonilo, no puede dar auto condensación, pero reacciona fácilmente con la acetona presente. (Porras)

Figura No. 1. Esquema de reacción dibenzalacetona. Fuente: (DIBENZALACETONA”, 2016).

Figura No. 2. Esquema de reacción dibenzalacetona. Fuente: (DIBENZALACETONA”, 2016).

Figura No. 3. Esquema de reacción dibenzalacetona. Fuente: (DIBENZALACETONA”, 2016). Respecto a los usos comerciales potenciales que tiene la dibenzalacetona se encuentra principalmente reactivos de laboratorio, pantallas solares, fabricación de sustancias e industria cosmética y farmacéutica.

1. Metodología: En primer lugar, usando un Erlenmeyer de 125 mL con un agitador magnético, se añadieron 10 mL de etanol 96% y 10 mL de disolución NaOH 3 M. Enseguida, se puso la mezcla sobre la plancha de agitación magnética y, con ayuda de una pipeta graduada de 5 mL, fue añadida la cantidad calculada de benzaldehído, registrando la cantidad añadida en el reporte de resultados.

Luego, usando una bureta, se añadió la cantidad calculada de Benzaldehído, registrando la cantidad adicionada a la mezcla, dejando en la plancha durante 20 minutos. Observando cuidadosamente, se registró cuánto demoraba la mezcla en tornarse color amarillo y, cuánto demoraba la mezcla en ponerse lechosa. Tras la espera de 20 min, se añadió 20 mL de agua a la mezcla y se filtró en una bomba de vacío, usando un papel de filtro el cual fue previamente pesado. El sólido fue lavado con tres porciones de agua, de 20 mL cada una. Luego, se colocó el papel filtro con el producto sobre un vidrio de reloj y se secó en un horno durante aproximadamente 30 min. Tras la espera de los 30 min, se pesó el sólido obtenido con el papel filtro tras enfriar a temperatura ambiente. Al momento, se determinó el punto de fusión del sólido y se realizaron las pruebas para comprobar la presencia de grupos funcionales (2,4-dinitrofenilhidracina, Tollens y Fehling. Finalmente, se calculó el rendimiento del producto obtenido. 2. Resultados: A continuación, se presentan los resultados obtenidos durante el desarrollo de la práctica. 2.1. Cálculos estequiométricos: En el presente ítem se adjuntan los resultados obtenidos correspondientes a los cálculos estequiométricos, realizados con el fin de obtener la cantidad necesaria de los reactivos (acetona y benzaldehído) para la obtención de 2 g de dibenzalacetona, siguiendo el siguiente esquema de reacción:

Teniendo en cuenta lo anterior, inicialmente se procedió con el cálculo de las moles para cada uno de los reactivos implicados y para el producto final, involucrados en la reacción de síntesis de dibenzalacetona: 

Moles dibenzalacetona (C7H14O): 2𝑔 𝐶7 𝐻14 𝑂 (



1 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂 ) = 8,536 ∗ 10−3 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂 234,29 𝑔 𝐶7 𝐻14 𝑂

Moles benzaldehído (C7H6O): 8,536 ∗ 10−3 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂 (



Moles acetona (C3H6O): 8,536 ∗ 10−3 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂 (

2 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻6 𝑂 ) = 0,0170 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻6 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶3 𝐻6 𝑂 ) = 8,536 ∗ 10−3 𝐶3 𝐻6 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻14 𝑂

Una vez obtenidas las moles, se realizaron los cálculos para conocer la masa en gramos (g) de cada uno de los reactivos:



Masa benzaldehído (C7H6O): 0,0170 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻6 𝑂 (



Masa acetona (C3H6O): 8,536 ∗ 10−3 𝐶3 𝐻6 𝑂 (

106,12 𝑔 𝐶7 𝐻6 𝑂 ) = 1,804 𝑔 𝐶7 𝐻6 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶7 𝐻6 𝑂

58,04 𝑔 𝐶3 𝐻6 𝑂 ) = 0,495 𝑔 𝐶3 𝐻6 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶3 𝐻6 𝑂

Finalmente, con los gramos de cada uno de los reactivos, se obtuvo la cantidad de volumen en (mL) necesaria para la obtención de 2 g de dibenzalacetona: 



Volumen benzaldehído (C7H6O): 𝑚 1,804 𝑔 𝐶7 𝐻6 𝑂 𝑉= = = 1,727 𝑚𝐿 𝐶7 𝐻6 𝑂 𝜌 1,044 𝑔/𝑚𝐿 Volumen acetona (C3H6O): 𝑚 0,495 𝑔 𝐶3 𝐻6 𝑂 = 0,626 𝑚𝐿 𝐶3 𝐻6 𝑂 𝑉= = 𝜌 0,79 𝑔/𝑚𝐿

2.2. Cambios físicos ocurridos debido a la reacción: A continuación, en la tabla No. 1 se adjuntan los cambios físicos concernientes al cambio a coloración amarilla de los reactivos, cambio a aspecto lechoso y formación del precipitado. Tabla No. 1. Cambios físicos en la reacción. Cambio físico Cambio a color amarillo Cambio a aspecto lechoso Formación del precipitado

Tiempo (Segundos) 25 44 44 Fuente: Autores.

2.4. Cantidad de dibenzalacetona obtenida: Para poder determinar la cantidad del sólido (dibenzalacetona) obtenida, fue necesario pasar la solución contenida por un sistema de filtrado al vacío. Teniendo en cuenta lo anterior, a continuación, se adjunta el peso inicial del papel filtro, el peso del papel filtro con el sólido, y el cálculo mediante el cual se determina la cantidad de dibenzalacetona obtenida (ver figura No. 1) durante el desarrollo de la práctica.

Figura No. 4. Pesaje dibenzalacetona obtenida (peso constante). Fuente: Autores.   

Peso del papel filtro: 0,58 g. Peso del papel filtro con el sólido obtenido: 2,55 g. Peso de la dibenzalacetona obtenida: 𝑷𝒆𝒔𝒐 𝒅𝒊𝒃𝒆𝒏𝒛𝒂𝒍𝒂𝒄𝒆𝒕𝒐𝒏𝒂 𝒐𝒃𝒕𝒆𝒏𝒊𝒅𝒐 = (𝟐, 𝟓𝟓 − 𝟎, 𝟓𝟖)𝒈 = 𝟏, 𝟗𝟕 𝒈

2.5. Porcentaje de rendimiento: % 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 =

𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒓𝒆𝒂𝒍 𝟏, 𝟗𝟕 = ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟗𝟖, 𝟓% 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝟐, 𝟎𝟎

2.7. Determinación del punto de fusión: 107 ℃

2.8. Aplicación de pruebas de grupos funcionales: A continuación, en la tabla No. 2 se relacionan los resultados obtenidos en la aplicación de pruebas de grupos funcionales con las pruebas de: 2,4-dinitrofenilhidracina, Tollens y Fehling. Tabla No. 2. Aplicación de pruebas de grupos funcionales al sólido obtenido. Benzaldehído Precipitado naranja (Positivo para aldehídos y/o cetonas) Benzaldehído

Prueba: 2,4 - Dinitrofenilhidracina Control negativo Acetona No presentó aparición Precipitado amarillo de precipitado (Positivo para amarillo o naranja aldehídos y/o (Negativo) cetonas) Prueba: Tollens Control negativo Acetona

Muestra Precipitado naranja (Positivo para aldehídos y/o cetonas) Muestra

Aparición espejo de plata (Positivo)

No presentó aparición del espejo de plata (Negativo)

Prueba: Fehling Control negativo Acetona

Benzaldehído Precipitado, coloración marrón (Positivo)

No presentó aparición del espejo de plata (Negativo)

No presentó precipitado ni coloración (Negativo)

No presentó precipitado ni coloración (Negativo)

No presentó aparición del espejo de plata (Negativo) Muestra No presentó precipitado ni coloración (Negativo)

Fuente: Autores. 3. Discusión de resultados: Para la síntesis de dibenzalacetona, es necesario tener en cuenta que la condensación aldolica es la que permite que dos moléculas de un aldehído y cetona se condensen entre si logrando así formar un compuesto llamado aldol.

Imagen 1: Formación compuesto Aldol Esta condensación es propia de aldehídos con hidrógenos en α, pero sin embargo las cetonas también pueden dar este tipo de reacción. Mientras ocurre el proceso de condensación aldolica, se presenta la formación de enolato el cual ataca a otra molécula en su carbonilo, en la condensación se forma un enlace carbono-carbono el cual tiene lugar entre el carbono alfa de una molécula y el carbonilo de la otra.

Imagen 2: Formación de enolato En la reacción se puede considerar que el Hidroxilo (-OH) actúa como un catalizador. A parte de esto los factores que también se ven expuestos son: La polarización del carbonilo, la estabilidad de los compuestos carbonilicos α, β – insaturados y la enolizacion. Para la condensación, se resalta que los grupos metilo son los encargados de estabilizar en el carbono carbonilico la carga positiva parcia por lo cual se infiere que la cetona a diferencia de un

aldehído tiene la mayor estabilidad del poder lograr un enolato. Para el aldehído resulta ser más factible hacer una auto-condensación que la cetona debido a que esta presenta impedimento estérico cuando se realiza el ataque necrófilo. Para el óptimo proceso de enolizacion es necesario resaltar que este será viable solo y únicamente si el aldehído o la cetona presentan hidrógenos α, sin estos no se podría realizar la formación de enolatos.

Imagen 3: Compuesto que no forma enolato En el proceso de síntesis de benzalacetona, se considera los reactivos de acetona y benzaldehído como los principales reactantes y se considera como el medio solvente en donde ocurre la síntesis al Hidróxido de sodio y etanol. También se conoce como buen nucleofilo al grupo Hidroxilo (-OH) el cual se puede producir una adición nucleofilica.

Imagen 4: Adición nucleofilica La obtención del sólido amarillo (dibenzalacetona) a través de la condensación aldólica, permite deducir que se logró la formación del anión enolato, el cual fue derivado de la acetona utilizada en medio básico y que, en efecto, éste reaccionó con dos moléculas de benzaldehído, formando así el sólido. En cuanto a los cálculos estequiométricos realizados para la síntesis y purificación de dibenzalacetona por condensación aldólica, se puede establecer que la cantidad calculada de benzaldehído (1,727 𝑚𝐿 ) y acetona (0,626 𝑚𝐿) fue correcta, ya que se obtuvieron 1,97 g de dibenzalacetona, con un rendimiento del 98,5%. Para la obtención del rendimiento, fue necesario establecer cuál era el rendimiento teórico, entendiendo que este hace referencia a la cantidad de producto que debiera formarse si todo el reactivo limitante se consumiera en la reacción (EIS, 2014); por otro lado, la cantidad de producto realmente obtenido se le llama rendimiento real. Teniendo en cuenta lo anterior, en ese orden de ideas el rendimiento teórico corresponde a los 2 g que se esperaban obtener con la mezcla de las dos moles de benzaldehído y una mol de acetona y, el rendimiento real corresponde a los 1,97 g obtenidos. Analizando los resultados obtenidos (rendimiento del 98,5%), se puede indicar

que el rendimiento cumple la siguiente condición: rendimiento de la reacción ≦ rendimiento teórico. Esto puede deberse a que es posible que no todos los productos hayan reaccionado, a que haya reacciones laterales que no lleven al producto deseado o a que la recuperación del 100% de la muestra sea prácticamente imposible. En la prueba 2,4 Dinitrofenilhidracina se pudo apreciar que el Benzaldehído, la acetona y la muestra arrojaron precipitado amarrillo o naranja dando así un resultado positivo para aldehídos y/o cetonas mientras que el control negativo no presento precipitado por lo cual dio resultados negativos para la prueba. En la prueba de Tollens el control negativo, la acetona y la muestra arrojaron resultados negativos ya que no se pudo apreciar la presencia del espejo de plata mientras que en el benzaldehído, el resultado dio positivo por lo cual si se evidencio la aparición del espejo de plata. En la prueba de Felhing se pudo evidenciar que el Benzaldehído arrojo prueba positiva ya que se evidencio una coloración marrón mientras que el control negativo, la acetona y la muestra arrojaron respuesta negativa por lo que no se presentó precipitado ni coloración marrón. Como modificación del experimento para la obtención de benzalacetona en vez de dibenzalacetona, se propone la preparación a partir de una reacción de benzaldehído y acetona mediante condensación aldólica en medio básico. En cuanto al procedimiento experimental, en un erlenmeyer de 125 mL, se mezclan cuidadosamente 10 mL de etanol, 10 mmol de benzaldehído y 10 mL de hidróxido sódico (0.5 M) en agua. Se añaden 4 mL de acetona y se deja que la mezcla de reacción permanezca a temperatura ambiente y con agitación durante 20 minutos. Después, de este tiempo se añaden 20 mL de una disolución de H 2O2 al 3% recientemente preparada y se calienta la mezcla entre 65-75 °C durante 15 minutos. (Guarnizo Franco & Martinez Yepes, 2009) Finalmente, se enfría la mezcla de reacción y se extrae con éter (2x10 mL). La fase orgánica que surge de la reacción, debe ser lavada con agua y secada sobre MgSO4 anhídrido, se filtra y se elimina el disolvente a presión reducida y, el residuo aceitoso debe ser pesado para poder realizar el cálculo del rendimiento de la reacción. Por otro lado, para la obtención de benzalacetofenona, se puede realizar con los siguientes reactivos: benzaldehído, etanol, hidróxido de sodio 2M (NaOH) y acetofenona. 4. Conclusiones: Se realizaron los cálculos estequiométricos necesarios para efectuar un experimento de síntesis para la obtención de un producto de interés comercial (dibenzalacetona) por reacción de condensación aldólica entre acetona y benzaldehído, obteniendo un rendimiento del 98,5%. 5. Referencias:  Experimentos de Química Orgánica - Con enfoque en ciencias de la vida. (2009). En A. Guarnizo Franco, & P. N. Martinez Yepes, Experimentos de Química Orgánica - Con enfoque en ciencias de la vida (pág. 220). Armenia, Quindio, Colombia: ELIZCOM S.A.S.  https://es.scribd.com/document/319574263/Condensacion-Aldolica-Sintesis-deDibenzalacetona

 https://www.quimicaorganica.org/enolatos-y-enoles/263-condensacion-aldolica-cruzadao-mixta.html  http://www.quimicaorganica.net/condensacion-aldolica.html

 DIBENZALACETONA”,

“. D. (2016). Obtenido https://es.slideshare.net/iltaitDes/prctica-2-sintesis-de-dibenzalacetona

 EIS. (2014). Reactivo limitante y rendimiento. http://www.eis.uva.es/~qgintro/esteq/tutorial-04.html

Obtenido

de de

 Porras, L. (s.f.). SÍNTESIS DE DIBENZALACETONA. Obtenido https://www.academia.edu/19022031/S%C3%ADntesis_de_Dibenzalacetona

EIS: de

 Universidad Nuevo Leon. (s.f.). Obtenido de https://www.uanl.mx/content/condensacionaldolica-como-para-la-obtencion-de-polimeros-y-oligomeros-con-alto-grado-de-con...