DIBENZALACETON: WŁAŚCIWOŚCI, MECHANIZM REAKCJI, ZASTOSOWANIA, ZAGROŻENIA - CHEMIA - 2025

Dibenzacetonu (dba) jest związek organiczny o masie cząsteczkowej formuła C ₁₇ H ₁₄ O. Jest żółtawego ciała stałego, które, w zależności od jego czystości, można go przedstawić w postaci kryształów. Jest stosowany w produktach przeciwsłonecznych i syntezach metaloorganicznych, w których pallad jest używany jako katalizator.

Chociaż jego synteza jest stosunkowo prostym procesem, często powtarzanym w laboratoriach w celu wyjaśnienia kondensacji aldolowej, jej mechanizm jest dość rozbudowany i należy wziąć pod uwagę kilka czynników. Użyty benzaldehyd, który skrapla się z acetonem, musi być świeżo destylowany, aby zapewnić jego niskie utlenianie w kontakcie z powietrzem.

Próbka dibenzalacetonu w szklanym pojemniku. Źródło: Stephanb

Podobnie, do solubilizacji odczynników i jednocześnie sprzyjają ostatecznemu wytrącaniu dibenzalacetonu, hydrofobowego i nierozpuszczalnego związku, stosuje się zasadowe środowisko etanol-woda. Jak dotąd nie wiadomo, jakie negatywne skutki może mieć dibenzalaceton na organizm lub środowisko, poza działaniem drażniącym.

Nieruchomości

Wygląd fizyczny

Zakurzone lub krystalicznie żółtawe ciało stałe.

Masa cząsteczkowa

234,29 g / mol

Izomery

Dibenzalaceton występuje jako trzy izomery geometryczne: trans-trans, trans-cis i cis-cis. Izomer trans-trans jest najbardziej stabilny ze wszystkich, a zatem tym, który jest najczęściej wytwarzany podczas syntezy.

Temperatura topnienia

110-111 ° C. Zakres ten zmienia się w zależności od stopnia czystości syntetyzowanej substancji stałej.

Rozpuszczalność w wodzie

Nierozpuszczalny.

Struktura

Struktura molekularna dibenzalacetonu. Źródło: Benjah-bmm27

Górny obraz przedstawia cząsteczkę izomeru trans-trans, dibenzalacetonu, reprezentowaną przez model sfer i słupków. W centrum mamy grupę karbonylową, a po jej bokach kilka wiązań podwójnych i dwa aromatyczne pierścienie benzenowe.

Dibenzalaceton jest zasadniczo niepolarny i hydrofobowy, ponieważ praktycznie cała jego struktura składa się z atomów węgla i wodoru. Grupa karbonylowa daje jej tylko mały moment dipolowy.

Struktura ta może być porównywana z liścia, ponieważ wszystkie jego atomy węgla sp ² hybrydyzacji ; dlatego spoczywają na tej samej płaszczyźnie.

Fotony światła oddziałują ze sprzężonym π systemem dibenzalacetonu; zwłaszcza promieniowanie UV, które jest absorbowane w celu wzbudzenia zdelokalizowanych elektronów. Ta właściwość sprawia, że ​​dibenzalaceton jest doskonałym pochłaniaczem światła ultrafioletowego.

Mechanizm reakcji dibenzalacetonu

Mechanizm kondensacji aldolowej w syntezie dibenzalacetonu. Źródło: Izmaelt

Na powyższym obrazku przedstawiliśmy mechanizm kondensacji aldolowej pomiędzy benzaldehydem i acetonem, w wyniku czego powstał dibenzalaceton; w szczególności jego izomer trans-trans.

Reakcja rozpoczyna się od acetonu w podstawowym środowisku. OH ^- deprotonuje kwaśny proton jednej z jego dwóch grup metylowych, -CH ₃ , dając początek enolanowi: CH ₃ C (O) CH ₂ ^- , który delokalizuje jego ujemny ładunek przez rezonans (pierwszy rząd obrazu) .

Ten enolan działa następnie jako środek nukleofilowy: atakuje grupę karbonylową cząsteczki benzaldehydu. Jego włączenie do benzaldehydu powoduje powstanie alkoholanu, który, ponieważ jest bardzo zasadowy, deprotonuje cząsteczkę wody i staje się aldolem (drugi rząd). Aldol lub β-hydroksyketon charakteryzuje się posiadaniem grup C = O i OH.

Podłoże podstawowe odwadnia ten aldol iw jego strukturze powstaje wiązanie podwójne, które generuje benzylidenoaceton (trzeci rząd). Następnie OH ^- również deprotonuje jeden ze swoich kwaśnych wodorów, powtarzając kolejny atak nukleofilowy na drugą cząsteczkę benzaldehydu. Tym razem atak odbywa się z mniejszą prędkością (czwarty rząd).

Powstały produkt deprotonuje inną cząsteczkę wody i ponownie ulega odwodnieniu w celu wyeliminowania grupy OH i utworzenia drugiego podwójnego wiązania (piąty i szósty rząd). W ten sposób ostatecznie powstaje dibenzalaceton.

Synteza

Odczynniki

Odczynniki do przeprowadzenia syntezy dibenzalacetonu to:

- 95% etanol.

- Benzaldehyd świeżo destylowany z olejku z gorzkich migdałów.

- NaOH jako podstawowy katalizator w wodzie destylowanej.

Stosowane ilości zależą od tego, ile dibenzalacetonu ma zostać zsyntetyzowane. Jednak szuka się nadmiaru benzaldehydu, ponieważ jego część jest utleniana do kwasu benzoesowego. Gwarantuje się również, że reakcja zajmie mniej czasu i że niepożądany benzylidenoaketon będzie wytwarzany w mniejszym stopniu.

Etanol działa jako rozpuszczalnik dla benzaldehydu, w przeciwnym razie nie rozpuściłby się w zasadowym środowisku NaOH.

Proces

W dużej zlewce wymieszaj etanol z benzaldehydem. Następnie dodaje się podstawowe medium NaOH podczas ciągłego mieszania magnetycznego. Na tym etapie reakcja Cannizzaro zachodzi w mniejszym stopniu; to znaczy, dwie cząsteczki benzaldehydu nieproporcjonalne do jednej z alkoholu benzylowego, a druga do kwasu benzoesowego, łatwo rozpoznawalne po charakterystycznym słodkim zapachu.

Na koniec dodaj aceton i odczekaj pół godziny, aż roztwór zmieni kolor na mętny i żółto-pomarańczowy. Dibenzalaceton wytrąca się z powodu wody, dlatego dodaje się znaczną ilość wody, aby sprzyjać jego całkowitemu wytrąceniu.

Dibenzalaceton odsącza się pod próżnią, a jego żółtawą substancję stałą przemywa się kilkakrotnie wodą destylowaną.

Rekrystalizacja

Rekrystalizowana próbka dibenzalacetonu powinna świecić podobnie do kryształów na tym obrazku. Źródło: Smokefoot

Do oczyszczenia dibenzalacetonu używa się 95% etanolu lub gorącego octanu etylu, tak że przy każdym powtórzeniu rekrystalizacji uzyskuje się kryształy o większej czystości. W ten sposób początkowy żółtawy proszek zostanie przekształcony w małe żółte kryształy dibenzalacetonu.

Aplikacje

Dibenzalaceton to związek, który nie ma wielu zastosowań. Ze względu na zdolność pochłaniania światła ultrafioletowego jest stosowany w preparatach przeciwsłonecznych lub innych produktach, które mają na celu złagodzenie promieni UV, czy to powłok czy farb.

Z drugiej strony dibenzalaceton jest stosowany w metaloorganicznych syntezach palladu. Działa jako spoiwo, które koordynuje się z atomami metalu palladu, Pd ⁰ , tworząc kompleks tris (dibenzylidenoacetono) dipalladu (0).

Ten związek metaloorganiczny dostarcza atomy Pd ⁰ w różnych syntezach organicznych, dzięki czemu zachowuje się jak jednorodny katalizator, ponieważ rozpuszcza się w wielu rozpuszczalnikach organicznych.

Ponadto dibenzalaceton jako spoiwo można łatwo zastąpić innymi spoiwami organicznymi, co pozwala na szybki rozwój metaloorganicznych syntezy palladu.

Ryzyka

Jeśli chodzi o zagrożenia, nie ma zbyt wielu dostępnych informacji dotyczących możliwego wpływu dibenzalacetonu na zdrowie lub środowisko. W stanie czystym jest substancją drażniącą w postaci stałej po spożyciu, oddychaniu lub w bezpośrednim kontakcie z oczami lub skórą.

Jednak najwyraźniej nie jest wystarczająco drażniący, że nie może być częścią preparatów przeciwsłonecznych. Z drugiej strony, ponieważ jest tak nierozpuszczalny w wodzie, jego stężenie w niej jest znikome, prezentując się jako stałe zanieczyszczenie. W tym sensie nie wiadomo, jak szkodliwe jest powodowane przez nie zmętnienie dla morskiej fauny lub gleb.

O ile nie zostanie udowodnione inaczej, dibenzalaceton będzie uważany za stosunkowo bezpieczny związek, ponieważ jego niska reaktywność nie jest powodem do ryzyka ani większych środków ostrożności.

Bibliografia

1. Morrison, RT i Boyd, R, N. (1987). Chemia organiczna. Wydanie 5. Od redakcji Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Chemia organiczna. (Wydanie szóste). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. (Wydanie 10.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Dibenzylidenoaceton. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (2020). Dibenzylidenoaceton. Baza danych PubChem., CID = 640180. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Synteza organiczna. (2020). Dibenzalaceton. Odzyskany z: orgsyn.org
7. Dibenzalaceton firmy Aldol Condensation. Odzyskany z: web.mnstate.edu