1009 Acilación intramolecular de ácido 4-fenilbutírico a 1,2,3,4- tetrahidronaftalen-1-ona (alfa-tetralona)

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1 1009 Acilación intramolecular de ácido 4-fenilbutírico a 1,2,3,4- tetrahidronaftalen-1-ona (alfa-tetralona) O OH ácido polifosfórico O C 10 H 12 O 2 (164.2) C 10 H 10 O (146.2) Clasificación Tipos de reacción y clases de productos sustitución electrófila en aromáticos, reacción de ciclación, acilación de Friedel-Crafts, reacción del grupo carbonilo en ácidos carboxílicos ácido carboxílico, aromáticos, cetona Métodos o técnicas de trabajo extracción, agitación, evaporación con rotavapor, filtración, rectificación, destilación con columna, destilación a presión reducida, calefacción con baño de aceite, cromatografía de columna Para la escala 10 mmol: Cromatografía de columna en lugar de destilación Instrucciones (escala 100 mmol) Equipo Matraz Erlenmeyer de 500 ml de cuello ancho, varilla de vidrio, termómetro interno, placa de calefacción, embudo de separación de 1 L, rotavapor, columna Vigreux de 20 cm, aparato de destilación o cabeza de destilación a vacío, bomba de vacío, baño de aceite Productos ácido 4-fenilbutírico (pf C) ácido polifosfórico (83% P 2 O 5 ) tert-butil metil eter (p eb 55 C) hielo picado disolución acuosa de hidróxido sódico (5%) MgSO 4 para secado 16,4 g (100 mmol) 110 g 210 ml 150 g 30 ml unos 3 g 1

2 Reacción Se sujeta un matraz Erlenmeyer de 500 ml de cuello ancho con una pinza encima de un baño de aceite colocado sobre una placa calefactora y un gato de laboratorio, de forma que subiendo o bajando el gato pueda calentarse o no el matraz. Se calientan a 90 C en el matraz Erlenmeyer 60 g de ácido polifosfórico usando el baño de aceite (temperatura del baño alrededor de 100 C), de forma que el ácido polifosfórico sea líquido. Se licuan 16,4 g (100 mmol) de ácido 4-fenilbutírico en un vaso de precipitados calentándolo a unos 70 C, y añadiéndolos entonces de golpe al ácido polifosfórico agitando con una varilla de vidrio. Se baja el nivel del baño de aceite de forma que el matraz Erlenmeyer ya no esté inmerso en él. La mezcla de reacción se agita durante otros 3 minutos con la varilla de vidrio mientras se mantiene la temperatura interior a 90 C. Se añaden 50 g más de ácido polifosfórico, se vuelve a sumergir el matraz de reacción en el baño de aceite caliente (temperatura del baño 100 C) y se continúa agitando fuertemente con la varilla de vidrio durante 4 minutos. Se baja de nuevo el nivel del baño y se deja enfriar la mezcla de reacción hasta 60 C, añadiendo entonces 150 g de hielo picado y continuando la agitación hasta que se haya hidrolizado todo el ácido polifosfórico y precipite un aceite amarillo. Elaboración Toda la mezcla anterior se trasfiere a un embudo de separación de 1 L y se extrae tres veces con 70 ml de tert-butil metil eter en cada una. Las fases orgánicas combinadas se lavan inicialmente con 50 ml de agua, luego una vez con 30 ml de una disoloción acuosa de NaOH al 5% y finalmente con 50 ml de agua. Si el agua de lavado no es neutra, se continua lavando con porciones de 30 ml de agua cada vez hasta que esta sea neutra. La fase orgánica se seca sobre MgSO 4. Una vez filtrado el agente desecante se elimina el disolvente en el rotavapor. El producto bruto se obtiene como un aceite. Rendimiento bruto: 13,8 g El producto bruto se destila fraccionadamente a presión reducida utilizando una columna Vigreux de 20 cm. Rendimiento: 12,6 g (86,2 mmol, 86%); p eb C (20 hpa) o C (1,7 hpa); 2 0 líquido incloro; n D = 1,5685 Manejo de resíduos Reciclado El tert-butil metiyl eter evaporado se recoge y se redestila. Eliminación de resíduos Resíduo fases acuosas resíduo de la destilación sulfato magnésico Eliminación neutralizar, luego: mezclas de disolventes acuosos, libres de halógenos disolventes orgánicos, libres de halógenos resíduos sólidos, libres de mercurio 2

3 Tiempo 3 horas Pausa Antes de la eliminación del disolvente y antes de la destilación Grado de dificultad Fácil Instrucciones (escala 10 mmol) Equipo Matraz Erlenmeyer de 250 ml de cuello ancho, varilla de vidrio, termómetro interno, placa de calefacción, embudo de separación de 250 ml, rotavapor, columna de cromatografía (longitud 60 cm, diámetro 4 cm), baño de aceite Productos ácido 4-fenilbutírico (pf C) ácido polifosfórico (83% P 2 O 5 ) tert-butil metil eter (p eb 55 C) hielo picado disolución acuosa de hidróxido sódico (5%) MgSO 4 para secado gel de sílice 60 para cromatografía en columna n-heptano: acetato de etilo = 9:1 (eluyente) 1,64 g (10 mmol) 11 g 30 ml 30 g 5 ml aproximadamente 1 g aproximadamente 4 L Reacción Se sujeta un matraz Erlenmeyer de 250 ml de cuello ancho con una pinza encima de un baño de aceite colocado sobre una placa calefactora y un gato de laboratorio, de forma que subiendo o bajando el gato pueda calentarse o no el matraz. Se calientan a 90 C en el matraz Erlenmeyer 60 g de ácido polifosfórico usando el baño de aceite (temperatura del baño alrededor de 100 C), de forma que el ácido polifosfórico sea líquido. Se licuan 16,4 g (10 mmol) de ácido 4-fenilbutírico en un vaso de precipitados calentándolo a unos 70 C, y añadiéndolos entonces de golpe al ácido polifosfórico agitando con una varilla de vidrio. Se baja el nivel del baño de aceite de forma que el matraz Erlenmeyer ya no esté inmerso en él. La mezcla de reacción se agita durante otros 3 minutos con la varilla de vidrio mientras se mantiene la temperatura interior a 90 C. Se añaden 5,0 g más de ácido polifosfórico, se vuelve a sumergir el matraz de reacción en el baño de aceite caliente (temperatura del baño 100 C) y se continúa agitando fuertemente con la varilla de vidrio durante 4 minutos. Se baja de nuevo el nivel del baño y se deja enfriar la mezcla de reacción hasta 60 C, añadiendo entonces 30 g de hielo picado y continuando la agitación hasta que se haya hidrolizado todo el ácido polifosfórico y precipite un aceite amarillo. 3

4 Elaboración Toda la mezcla anterior se trasfiere a un embudo de separación de 250 ml y se extrae tres veces con 10 ml de tert-butil metil eter en cada una. Las fases orgánicas combinadas se lavan inicialmente con 30 ml de agua, luego una vez con 5 ml de una disoloción acuosa de NaOH al 5% y finalmente con 20 ml de agua. Si el agua de lavado no es neutra, se continua lavando con porciones de 20 ml de agua cada vez hasta que esta sea neutra. La fase orgánica se seca sobre MgSO 4. Una vez filtrado el agente desecante se elimina el disolvente en el rotavapor. El producto bruto se obtiene como un aceite. Rendimiento bruto: 1,21 g El producto bruto se purifica por cromatografía en columna: Se llena la columna con gel de sílice. Se añade el producto a la columna y se eluye con aproximadamente 4 L de eluyente (n-heptano: acetato de etilo = 9 : 1). Se examinan las fracciones por cromatografía de capa fina, el valor de R f del producto es 0,5. Se combinan las fracciones que contienen el producto y se elimina el disolvente en el rotavapor. El producto se obtiene como un líquido incoloro. 2 0 Rendimiento: 1,14 g (7.,80 mmol, 78%); n D = 1,5685. Manejo de resíduos Reciclado El tert-butil metiyl eter evaporado se recoge y se redestila. El eluyente evaporado se recoge y se redestila, puede usarse previo control por GC -.para otras separaciones cromatográficas en el curso de laboratorio Eliminación de resíduos Resíduo fases acuosas sulfato magnésico gel de sílice de la columna Eliminación neutralizar, luego: mezclas de disolventes acuosos, libres de halógenos resíduos sólidos, libres de mercurio resíduos sólidos, libres de mercurio Tiempo 1 día Pausa Antes de la eliminación del disolvente y antes de la cromatografía. Grado de dificultad Fácil 4

5 Analíticas TLC Condiciones de TLC: adsorbente: Placas Macherey and Nagel Polygram SilG/UV, 0,2 mm eluyente: n-heptano : acetatode etilo 9 : 1 R f (ácido 4-fenilbutírico) 0,20 R f (α-tetralona) 0,53 GC Condiciones de GC: columna: 5CB Low Blend/MS, longitud 30 m, diámetro interno 0,32 mm, capa 0,25 µm inyección: temperatura del inyector 210 C, inyección partida, volumen inyectado 1 µl gas portador: H 2, prsión precolumna 50 kpa horno: 60 C (2 min), velocidad de calefacción 10 C/min, isoterma 240 C (30 min) detector: FID, 310 C integrador: Shimadzu Los porcentajes de concentración se calcularon a partir de las áreas de los picos. GC del producto bruto GC del producto puro Tiempo de Producto Area del pico % retención(min) 11,4 producto 99 (en el producto puro) otros desconocido 1 (en el producto puro) 5

6 Espectro 1 H NMR del producto bruto (200 MHz, CDCl 3 ) Espectro 1 H NMR del producto puro (400 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Multiplicidad Número de H Asignación 2,06 2,13 m 2 3-H 2,60 2,63 m 2 2-H 2,91 2,94 m 2 4-H 7,21 7,28 m 1 6-H 7,41 7,45 m 2 7-H, 8-H 7,99 8,01 m 1 9-H O

7 Espectro 13 C NMR del producto puro (100 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Asignación 23,00 C-3 29,38 C-4 38,85 C-2 126,29 C-8 126,78 C-6 128,51 C-9 132,30 C ,08 C-7 144,20 C-5 197,91 C-1 76,5-77,5 disolvente O

8 Espectro IR del producto puro (KBr) (cm -1 ) Asignación 3025, 3070 tensión -CH, areno 2945, 2870, 2860 tensión C-H, alcano 1685 tensión C=O, cetona 1600 tensión C=C, areno 8