DIBENZALACETON: VLASTNOSTI, MECHANISMUS REAKCE, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE

Dibenzalaceton (dba) je organická sloučenina, jejíž molekulární vzorec je C ₁₇ H ₁₄ O. Je to nažloutlá pevná látka, která, v závislosti na jeho čistotě, může se projevit jako krystaly. Používá se na ochranu proti slunečnímu záření a v organokovových syntézách, při nichž se jako katalyzátor používá palladium.

Ačkoliv je jeho syntéza relativně jednoduchým procesem, který se ve výuce laboratoří opakuje, aby vysvětlil kondenzaci aldolu, je jeho mechanismus poněkud rozsáhlý a je třeba vzít v úvahu několik faktorů. Použitý benzaldehyd, který kondenzuje s acetonem, musí být čerstvě destilován, aby byla zajištěna jeho nízká oxidace při styku se vzduchem.

Vzorek dibenzalacetonu ve skleněné nádobě. Zdroj: Stephanb

Podobně se k solubilizaci reakčních činidel a současně k podpoře konečného vysrážení dibenzalacetonu, hydrofobní a nerozpustné sloučeniny, používá základní médium ethanol-voda. Dosud není známo, jaké negativní účinky může mít dibenzalaceton na organismus nebo životní prostředí, kromě toho, že je dráždivý.

Vlastnosti

Fyzický vzhled

Prašná nebo krystalicky vypadající nažloutlá pevná látka.

Molární hmotnost

234,29 g / mol

Izomery

Dibenzalaceton se vyskytuje jako tři geometrické izomery: trans-trans, trans-cis a cis-cis. Trans-trans isomer je nejstabilnější ze všech, a proto je ten, který je nejvíce produkován během syntézy.

Bod tání

110-111 ° C Tento rozsah se liší v závislosti na stupni čistoty syntetizované pevné látky.

Rozpustnost ve vodě

Nerozpustný.

Struktura

Molekulární struktura dibenzalacetonu. Zdroj: Benjah-bmm27

Horní obrázek ukazuje molekulu trans-trans isomeru dibenzalacetonu, reprezentovaného modelem sfér a tyčí. Uprostřed je karbonylová skupina a po jejích stranách některé dvojné vazby a dva aromatické benzenové kruhy.

Dibenzalaceton je v podstatě nepolární a hydrofobní, protože jeho celá struktura je prakticky složena z atomů uhlíku a vodíku. Karbonylová skupina jí dává jen malý dipólový okamžik.

Konstrukce může být ve srovnání s listu, protože všechny jeho atomů uhlíku sp ² hybridizaci; proto spočívají ve stejné rovině.

Fotony světla interagují s π-konjugovaným systémem dibenzalacetonu; zejména ty UV záření, které jsou absorbovány k excitaci delokalizovaných elektronů. Díky této vlastnosti je dibenzalaceton vynikajícím absorbérem ultrafialového světla.

Mechanismus reakce dibenzalacetonu

Mechanismus kondenzace aldolu v syntéze dibenzalacetonu. Zdroj: Izmaelt

Na horním obrázku jsme znázornili mechanismus kondenzace aldolu mezi benzaldehydem a acetonem, čímž vznikl dibenzalaceton; konkrétně jeho trans-trans izomer.

Reakce začíná acetonem v zásaditém médiu. OH ^- deprotonuje kyselý proton, buď z jeho dvou methylových skupin, -CH ₃, což vede k enolát: CH ₃ C (O) CH ₂ ^-, která delocalizes jeho záporný náboj rezonancí (první řádek na obrázku).

Tento enolát pak působí jako nukleofilní látka: útočí na karbonylovou skupinu benzaldehydové molekuly. Jeho začlenění do benzaldehydu vytváří alkoxid, který, protože je velmi bazický, deprotonuje molekulu vody a stává se aldolem (druhá řada). Aldol nebo P-hydroxyketon je charakterizován tím, že má skupiny C = O a OH.

Základní médium dehydratuje tento aldol a ve své struktuře se vytvoří dvojná vazba, která generuje benzylidenaceton (třetí řada). OH ^- dále deprotonuje jeden ze svých kyselých vodíků, opakuje další nukleofilní útok na druhou molekulu benzaldehydu. Tentokrát k útoku dochází pomalejší rychlostí (čtvrtá řada).

Vytvořený produkt deprotonuje další molekulu vody a znovu podstoupí dehydrataci, aby se odstranila skupina OH a vytvořila se druhá dvojná vazba (pátá a šestá řada). Tím se nakonec získá dibenzalaceton.

Syntéza

Činidla

Činidla k provedení syntézy dibenzalacetonu jsou následující:

- 95% ethanol.

- Benzaldehyd čerstvě destilovaný z hořkého mandlového oleje.

- NaOH jako základní katalyzátor v destilované vodě.

Množství, která mají být použita, závisí na tom, kolik dibenzalacetonu má být syntetizováno. Je však žádoucí, že existuje přebytek benzaldehydu, protože jeho část je oxidována na kyselinu benzoovou. Je také zaručeno, že reakce trvá méně času a že nežádoucí benzylideneaketon je produkován v menší míře.

Ethanol působí jako rozpouštědlo pro benzaldehyd, jinak by se nerozpustil v zásaditém NaOH.

Proces

Ve velké kádince smíchejte ethanol s benzaldehydem. Potom se za stálého magnetického míchání přidá základní NaOH médium. V tomto kroku se reakce Cannizzaro vyskytuje v menší míře; to znamená, že dvě molekuly benzaldehydu nepřiměřené na jednu z benzylalkoholu a druhou na kyselinu benzoovou, snadno rozpoznatelné podle svého charakteristického sladkého zápachu.

Nakonec přidejte aceton a počkejte půl hodiny, než se roztok zakalí a zabarví do žlutooranžové barvy. Dibenzalaceton se vysráží v důsledku vody, takže se přidá značné množství vody, aby se podpořilo jeho úplné vysrážení.

Dibenzalaceton se odfiltruje ve vakuu a jeho nažloutlá pevná látka se několikrát promyje destilovanou vodou.

Rekrystalizace

Rekrystalizovaný vzorek dibenzalacetonu by měl svítit podobně jako krystaly na tomto obrázku. Zdroj: Smokefoot

K čištění dibenzalacetonu se použije 95% ethanol nebo horký ethylacetát, takže při každém opakování rekrystalizace se získají krystaly o vyšší čistotě. Počáteční nažloutlý prášek se tak transformuje na malé žluté krystaly dibenzalacetonu.

Aplikace

Dibenzalaceton je sloučenina, která nemá mnoho použití. Díky své schopnosti absorbovat ultrafialové světlo se používá ve formulaci opalovacích krémů nebo jakéhokoli jiného produktu, který se snaží zmírnit dopad UV paprsků, ať už jde o povlaky nebo barvy.

Na druhé straně se dibenzalaceton používá v organokovových syntézách palladia. Působí jako pojivo, které se koordinuje s atomy kovu palladia, Pd ⁰, za vzniku komplexu tris (dibenzylideneaceton) dipalladium (0).

Tato organokovová sloučenina poskytuje Pd ⁰ atomů v různých organických syntéz, takže se chová jako homogenní katalyzátor, neboť se rozpouští v mnoha organických rozpouštědlech.

Rovněž dibenzalaceton jako pojivo lze snadno nahradit jinými organickými pojivy, což umožňuje rychlou rozvoj organokovových syntéz palladia.

Rizika

Pokud jde o rizika, není k dispozici mnoho informací, které by informovaly o možných dopadech dibenzalacetonu na zdraví nebo na životní prostředí. Ve svém čistém stavu je pevná látka dráždivá při požití, dýchání nebo přímým kontaktem s očima nebo kůží.

Zjevně však není dostatečně dráždivé, že nemůže být součástí prostředků na ochranu proti slunečnímu záření. Na druhou stranu, protože je tak nerozpustná ve vodě, její koncentrace v ní je zanedbatelná a představuje se jako pevná kontaminující látka. V tomto smyslu není známo, jak škodlivé zákal způsobuje mořskou faunu nebo půdu.

Dokud není prokázáno jinak, bude dibenzalaceton považován za relativně bezpečnou sloučeninu, protože jeho nízká reaktivita není důvodem rizika nebo větších preventivních opatření.

Reference

Morrison, RT a Boyd, R., N. (1987). Organická chemie. 5. vydání. Editorial Addison-Wesley Interamericana.
Carey F. (2008). Organická chemie. (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chemie. (10. vydání.). Wiley Plus.
Wikipedia. (2020). Dibenzylidenaceton. Obnoveno z: en.wikipedia.org
Národní centrum pro biotechnologické informace. (2020). Dibenzylidenaceton. PubChem Database., CID = 640180. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Organické syntézy. (2020). Dibenzalaceton. Obnoveno z: orgsyn.org
Dibenzalaceton Aldol Condensation. Obnoveno z: web.mnstate.edu

DIBENZALACETON: VLASTNOSTI, MECHANISMUS REAKCE, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025