ДИБЕНЗАЛАЦЕТОН: СВОЙСТВА, МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ, ПРИМЕНЕНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ

Dibenzalacetone (DBA) представляет собой органическое соединение, молекулярная формула С ₁₇ Н ₁₄ О. Это желтоватое твердым веществом , которое, в зависимости от его чистоты, он может представить в виде кристаллов. Он используется в солнцезащитных средствах и в металлоорганическом синтезе, в котором палладий используется в качестве катализатора.

Хотя его синтез является относительно простым процессом, часто повторяющимся в учебных лабораториях для объяснения альдольной конденсации, его механизм довольно обширен, и необходимо принимать во внимание несколько факторов. Используемый бензальдегид, который будет конденсироваться с ацетоном, необходимо подвергнуть свежей дистилляции, чтобы гарантировать его низкое окисление при контакте с воздухом.

Образец дибензалацетона в стеклянной таре. Источник: Стефанб

Аналогичным образом, основная среда этанол-вода используется для солюбилизации реагентов и, в то же время, для ускорения окончательного осаждения дибензалацетона, гидрофобного и нерастворимого соединения. Пока не известно, какие негативные эффекты дибензалацетон может оказывать на организм или окружающую среду, кроме того, что он является раздражителем.

свойства

Внешность

Пыльное или кристаллическое твердое вещество желтоватого цвета.

Молярная масса

234,29 г / моль

Изомеры

Дибензалацетон встречается в виде трех геометрических изомеров: транс-транс, транс-цис и цис-цис. Транс-транс-изомер является наиболее стабильным из всех и, следовательно, наиболее продуцируемым в процессе синтеза.

Температура плавления

110-111 ° С. Этот диапазон варьируется в зависимости от степени чистоты синтезированного твердого вещества.

Растворимость воды

Нерастворимые.

Структура

Молекулярная структура дибензалацетона. Источник: Benjah-bmm27

На верхнем изображении показана молекула транс-транс-изомера дибензалацетона, представленная моделью сфер и столбиков. В центре у нас есть карбонильная группа, а по бокам несколько двойных связей и два ароматических бензольных кольца.

Дибензалацетон по существу неполярен и гидрофобен, поскольку вся его структура практически состоит из атомов углерода и водорода. Карбонильная группа придает ему лишь небольшой дипольный момент.

Структуру можно сравнить со структурой листа, поскольку все его атомы углерода имеют sp ² -гибридизацию ; следовательно, они находятся в одной плоскости.

Фотоны света взаимодействуют с π-сопряженной системой дибензалацетон; особенно УФ-излучения, которые поглощаются для возбуждения делокализованных электронов. Это свойство делает дибензалацетон отличным поглотителем ультрафиолетового света.

Механизм реакции дибензалацетона

Механизм альдольной конденсации при синтезе дибензалацетона. Источник: Измаельт

На изображении выше мы представили механизм альдольной конденсации между бензальдегидом и ацетоном с образованием дибензалацетона; в частности, его транс-транс-изомер.

Реакция начинается с ацетона в основной среде. OH ^- депротонирует кислотный протон любой из двух его метильных групп, -CH ₃ , с образованием енолята: CH ₃ C (O) CH ₂^- , который делокализует свой отрицательный заряд за счет резонанса (первая строка изображения) ,

Этот енолят затем действует как нуклеофильный агент: он атакует карбонильную группу молекулы бензальдегида. Его включение в бензальдегид приводит к образованию алкоксида, который, поскольку он очень щелочной, депротонирует молекулу воды и становится альдолом (второй ряд). Альдол или β-гидроксикетон характеризуется наличием групп C = O и OH.

Основная среда обезвоживает этот альдол, и в его структуре образуется двойная связь, которая дает бензилиденацетон (третий ряд). Затем ОН ^- также депротонирует один из своих кислых водородов, повторяя другую нуклеофильную атаку на вторую молекулу бензальдегида. На этот раз атака происходит с меньшей скоростью (четвертый ряд).

Образовавшийся продукт депротонирует другую молекулу воды и снова подвергается дегидратации, чтобы удалить группу ОН и установить вторую двойную связь (пятая и шестая строки). Таким образом, наконец, производится дибензалацетон.

Синтез

Реактивы

Реагенты для проведения синтеза дибензалацетона следующие:

- 95% этанол.

- Бензальдегид, свежеперегнанный из масла горького миндаля.

- NaOH в качестве основного катализатора в дистиллированной воде.

Используемые количества зависят от того, сколько дибензалацетона нужно синтезировать. Однако требуется наличие избытка бензальдегида, поскольку часть его окисляется до бензойной кислоты. Также гарантируется, что реакция займет меньше времени и что нежелательный бензилиденакетон образуется в меньшей степени.

Этанол действует как растворитель для бензальдегида, иначе он не растворился бы в основной среде NaOH.

Обработать

В большом стакане смешайте этанол с бензальдегидом. Затем при постоянном перемешивании магнитной мешалкой добавляют основную среду NaOH. На этом этапе реакция Канниццаро происходит в меньшей степени; то есть две молекулы бензальдегида диспропорционируют в одну из бензилового спирта, а другую из бензойной кислоты, легко узнаваемую по характерному сладкому запаху.

Наконец, добавьте ацетон и подождите полчаса, пока раствор не станет мутным и приобретет желто-оранжевый цвет. Дибензалацетон будет выпадать в осадок из-за воды, поэтому добавляется значительный объем воды, чтобы способствовать его полному осаждению.

Дибензалацетон отфильтровывают под вакуумом и его желтоватое твердое вещество несколько раз промывают дистиллированной водой.

перекристаллизация

Рекристаллизованный образец дибензалацетона должен светиться так же, как кристаллы на этом изображении. Источник: Smokefoot

Для очистки дибензалацетона используется 95% этанол или горячий этилацетат, так что кристаллы большей чистоты получаются каждый раз при повторении перекристаллизации. Таким образом, исходный желтоватый порошок превратится в маленькие желтые кристаллы дибензалацетона.

Приложения

Дибензалацетон - это соединение, которое не имеет широкого применения. Благодаря своей способности поглощать ультрафиолетовый свет, он используется в составе солнцезащитного крема или любого другого продукта, который пытается уменьшить попадание УФ-лучей, будь то покрытия или краски.

С другой стороны, дибензалацетон используется в металлоорганическом синтезе палладия. Он действует как связующее, которое координируется с атомами металлического палладия, Pd ⁰ , с образованием комплекса трис (дибензилиденацетон) дипалладия (0).

Это металлоорганическое соединение обеспечивает атомы Pd ⁰ в различных органических синтезах, поэтому оно ведет себя как гомогенный катализатор, поскольку растворяется во многих органических растворителях.

Кроме того, дибензалацетон в качестве связующего легко заменяется другими органическими связующими, что позволяет быстро развивать металлоорганический синтез палладия.

риски

Что касается рисков, то информации о возможном воздействии дибензалацетона на здоровье или окружающую среду не так много. В чистом виде он является твердым раздражителем при проглатывании, дыхании или при прямом контакте с глазами или кожей.

Тем не менее, очевидно, что это не настолько раздражает, что не может входить в состав солнцезащитных средств. С другой стороны, поскольку он настолько нерастворим в воде, его концентрация в ней ничтожна, что представляет собой твердое загрязнение. В этом смысле неизвестно, насколько вредное помутнение, которое оно вызывает, для морской фауны или почв.

Пока не будет доказано обратное, дибензалацетон будет считаться относительно безопасным соединением, поскольку его низкая реакционная способность не является причиной для риска или более строгих мер предосторожности.

Ссылки

Моррисон, Р. Т. и Бойд, Р., Н. (1987). Органическая химия. 5-е издание. Редакция Addison-Wesley Interamericana.
Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. (10-е изд.). Wiley Plus.
Wikipedia. (2020). Дибензипиденацетон. Получено с: en.wikipedia.org
Национальный центр биотехнологической информации. (2020). Дибензипиденацетон. База данных PubChem., CID = 640180. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Органический синтез. (2020). Dibenzalacetone. Получено с: orgsyn.org
Дибензалацетон путем конденсации альдола. Получено с: web.mnstate.edu

ДИБЕНЗАЛАЦЕТОН: СВОЙСТВА, МЕХАНИЗМ РЕАКЦИИ, ПРИМЕНЕНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ - 2025