DIBENZALACETONA: PROPRIETĂȚI, MECANISM DE REACȚIE, UTILIZĂRI, RISCURI - CHIMIE - 2025

Dibenzalacetone (dba) este un compus organic a cărui formulă moleculară este C ₁₇ H ₁₄ O. Este un solid gălbui care, în funcție de puritatea sa, se poate prezenta sub formă de cristale. Se folosește în protecția solară și în sintezele organometalice în care paladiul este utilizat ca catalizator.

Deși sinteza sa este un proces relativ simplu, destul de recurent în laboratoarele de predare pentru a explica condensarea aldolului, mecanismul său este oarecum extins și trebuie luați în considerare mai mulți factori. Benzaldehida folosită, care se condensează cu acetonă, trebuie să fie proaspăt distilată pentru a garanta oxidarea scăzută a acestuia în contact cu aerul.

Esantion de dibenzalacetona in recipient de sticla. Sursa: Stephanb

De asemenea, se folosește un mediu de bază etanol-apă pentru solubilizarea reactivilor și, în același timp, pentru promovarea precipitațiilor finale ale dibenzalacetonei, un compus hidrofob și insolubil. Până în prezent, nu se știe ce efecte negative poate avea dibenzalacetona asupra organismului sau a mediului, în afară de aceea de a fi o substanță iritantă.

Proprietăți

Aspectul fizic

Solid gălbuie cu aspect praf sau cristalin.

Masă molară

234,29 g / mol

izomeri

Dibenzalacetona apare ca trei izomeri geometrici: trans-trans, trans-cis și cis-cis. Izomerul trans este cel mai stabil dintre toate și, prin urmare, cel mai produs în timpul sintezei.

Punct de topire

110-111 ° C. Acest interval variază în funcție de gradul de puritate al solidului sintetizat.

Solubilitatea apei

Insolubil.

Structura

Structura moleculară a dibenzalacetonei. Sursa: Benjah-bmm27

Imaginea superioară arată molecula izomerului trans-dibenzalacetonă, reprezentată de un model de sfere și bare. În centrul acesteia avem gruparea carbonil, iar pe laturile sale, niște legături duble și două inele aromatice de benzen.

Dibenzalacetona este în esență apolară și hidrofobă, deoarece întreaga sa structură este practic compusă din atomi de carbon și hidrogeni. Grupul carbonil îi oferă doar un moment dipol mic.

Structura poate fi comparată cu cea a unei frunze, deoarece toți atomii de carbon au hibridizare sp ² ; prin urmare, se sprijină pe același plan.

Fotonii de lumină interacționează cu sistemul π-conjugat al dibenzalacetonei; în special cele ale radiațiilor UV, fiind absorbite pentru a excita electronii delocalizați. Această proprietate face din dibenzalacetona un excelent absorbant de lumină ultravioletă.

Mecanismul de reacție al dibenzalacetonei

Mecanismul condensării aldolului în sinteza dibenzalacetonei. Sursa: Izmaelt

În imaginea de mai sus am reprezentat mecanismul condensării aldolului între benzaldehidă și acetonă, pentru a genera astfel dibenzalacetona; în special, izomerul său trans.

Reacția începe cu acetona într-un mediu de bază. OH ^- deprotonates un proton acid de oricare dintre cele două grupări metil sale, -CH ₃ , dând naștere unui enolat: CH ₃ C (O) CH ₂ ^- , care delocalizes sarcinii sale negative prin rezonanță (primul rând al imaginii) .

Acest enolat acționează apoi ca agent nucleofil: atacă grupa carbonilică a unei molecule de benzaldehidă. Incorporarea sa în benzaldehidă generează un alcoxid care, deoarece este foarte bazic, deprotonează o moleculă de apă și devine un aldol (al doilea rând). Aldolul sau β-hidroxicetonă se caracterizează prin a avea grupele C = O și OH.

Mediul de bază deshidratează acest aldol și se formează o legătură dublă în structura sa, care generează benzilidenă acetona (al treilea rând). Apoi, OH ^- deprotonează, de asemenea, unul dintre hidrogenii săi acide, repetând un alt atac nucleofil asupra unei a doua molecule de benzaldehidă. De această dată atacul are loc cu o viteză mai mică (al patrulea rând).

Produsul format deprotonează o altă moleculă de apă și suferă din nou deshidratare pentru a elimina grupa OH și a stabili o a doua dublă legătură (a cincea și a șasea rând). Astfel, în cele din urmă, se produce dibenzalacetona.

Sinteză

Reactivi

Reactivii pentru realizarea sintezei dibenzalacetonei sunt următorii:

- 95% etanol.

- Benzaldehidă proaspăt distilată din uleiul de migdale amare.

- NaOH ca catalizator de bază în apa distilată.

Cantitățile care vor fi utilizate depind de cantitatea de dibenzalacetonă care trebuie sintetizată. Cu toate acestea, se caută să existe un exces de benzaldehidă, deoarece o parte din ea este oxidată la acid benzoic. De asemenea, se garantează că reacția durează mai puțin timp și că benzilideneaketona nedorită este produsă într-o măsură mai mică.

Etanolul acționează ca un solvent pentru benzaldehidă, altfel nu s-ar dizolva în mediul de bază NaOH.

Proces

Într-un pahar mare, amestecați etanolul cu benzaldehida. Apoi, mediul NaOH de bază este adăugat în timpul agitării magnetice constante. În această etapă, reacția Cannizzaro apare într-o măsură mai mică; adică două molecule de benzaldehidă disproporționate într-una de alcool benzilic și cealaltă de acid benzoic, ușor de recunoscut prin mirosul său dulce caracteristic.

În cele din urmă, adăugați acetonă și așteptați o jumătate de oră pentru ca soluția să aibă culoare tulbure și galben-portocaliu. Dibenzalacetona va precipita din cauza apei, astfel încât se adaugă un volum considerabil de apă pentru a promova precipitațiile complete.

Dibenzalacetona este filtrată sub vid și solidul său gălbui este spălat de mai multe ori cu apă distilată.

Recristalizarea

Un eșantion recristalizat de dibenzalacetonă ar trebui să strălucească similar cu cristalele din această imagine. Sursa: Smokefoot

Pentru a purifica dibenzalacetona, se folosește etanol 95% sau acetat de etil fierbinte, astfel încât se obțin cristale cu o puritate mai mare de fiecare dată când se repetă recristalizarea. Astfel, pulberea gălbuie inițială va fi transformată în mici cristale galbene de dibenzalacetonă.

Aplicații

Dibenzalacetona este un compus care nu are multe utilizări. Datorită capacității sale de a absorbi lumina ultravioletă, este utilizat în formularea de protecție solară sau orice alt produs care urmărește să diminueze incidența razelor UV, fie că este vorba de acoperiri sau vopsele.

Pe de altă parte, dibenzalacetona este utilizată în sintezele organometalice ale paladiului. Acționează ca un liant care se coordonează cu atomii metalici de paladiu, Pd ⁰ , pentru a forma complexul tris (dibenzilidenă acetona) dipalladiu (0).

Acest compus organometalic furnizează atomi de Pd ⁰ în diferite sinteze organice, astfel încât se comportă ca un catalizator omogen, deoarece se dizolvă în mulți solvenți organici.

De asemenea, dibenzalacetona ca liant este ușor de înlocuit de alți lianți organici, ceea ce permite sintezelor organometalice de paladiu să se dezvolte rapid.

riscuri

În ceea ce privește riscurile, nu există prea multe informații disponibile care raportează posibilele impacturi asupra sănătății sau asupra mediului pe care le poate provoca dibenzalacetona. În stare pură, este un iritant solid prin ingestie, respirație sau prin contact direct cu ochii sau pielea.

Cu toate acestea, se pare că nu este suficient de iritant faptul că nu poate face parte din formulările de protecție solară. Pe de altă parte, fiind atât de insolubilă în apă, concentrația în ea este neglijabilă, prezentându-se ca un contaminant solid. În acest sens, nu se cunoaște cât de dăunătoare este turbiditatea pe care o provoacă faunei sau solurilor marine.

Până nu se dovedește altfel, dibenzalacetona va fi considerată un compus relativ sigur, deoarece reactivitatea sa scăzută nu este un motiv de risc sau de precauții mai mari.

Referințe

1. Morrison, RT și Boyd, R, N. (1987). Chimie organica. Ediția a V-a. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Chimie organica. (Ediția a șasea). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organica. (Ediția a 10-a.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Dibenzilidenacetonă. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2020). Dibenzilidenacetonă. Baza de date PubChem., CID = 640180. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Sinteze organice. (2020). Dibenzalacetone. Recuperat de la: orgsyn.org
7. Dibenzalacetona prin condensarea Aldolului. Recuperat de pe: web.mnstate.edu