ДИБЕНЗАЛАЦЕТОН: СВОЙСТВА, МЕХАНИЗЪМ НА РЕАКЦИЯ, ПРИЛОЖЕНИЯ, РИСКОВЕ - ХИМИЯ - 2025

В dibenzalacetone (DBA) е органично съединение, чиято молекулна формула е C ₁₇ H ₁₄ О. е жълтеникаво твърдо вещество, което, в зависимост от неговата чистота, тя може да представи под формата на кристали. Използва се в слънцезащитни продукти и в органометални синтези, в които паладий се използва като катализатор.

Въпреки че синтезът му е сравнително прост процес, доста повтарящ се в учебните лаборатории за обяснение на кондолата на алдол, механизмът му е малко обширен и трябва да се вземат предвид няколко фактора. Използваният бензалдехид, който ще кондензира ацетон, трябва да бъде прясно дестилиран, за да се гарантира неговото ниско окисляване при контакт с въздух.

Проба от дибензалацетон в стъклен съд. Източник: Стефан

По същия начин, основна етанолово-водна среда се използва за разтваряне на реагентите и в същото време за насърчаване на крайното утаяване на дибензалацетон, хидрофобно и неразтворимо съединение. Засега не е известно какви негативни ефекти може да има дибензалацетон върху организма или околната среда, освен да е дразнещ.

Имоти

Външен вид

Прашно или кристално изглеждащо жълтеникаво твърдо вещество.

Моларна маса

234.29 g / mol

изомери

Дибензалацетонът се среща като три геометрични изомера: транс-транс, транс-цис и цис-цис. Транс-транс изомерът е най-стабилният от всички и следователно този, който се произвежда най-много по време на синтеза.

Точка на топене

110-111 ° С. Този диапазон варира в зависимост от степента на чистота на синтезираното твърдо вещество.

Разтворимост във вода

Неразтворимо.

структура

Молекулна структура на дибензалацетон. Източник: Benjah-bmm27

Горното изображение показва молекулата на транс-транс изомера дибензалацетон, представена от модел на сфери и пръти. В центъра му имаме карбонилната група, а от страните му няколко двойни връзки и два ароматни бензолни пръстена.

Дибензалацетонът е по същество аполарен и хидрофобен, тъй като цялата му структура на практика е съставена от въглеродни и водородни атоми. Карбонилната група му дава само малък диполен момент.

Структурата може да се сравни с тази на листа, тъй като всичките му въглеродни атоми имат sp ² хибридизация; следователно те почиват на една и съща равнина.

Фотоните на светлината взаимодействат с π-конюгираната система на дибензалацетон; особено тези на ултравиолетовата радиация, които се абсорбират за възбуждане на делокализирани електрони. Това свойство прави дибензалацетона отличен абсорбатор на ултравиолетова светлина.

Механизъм на реакция на дибензалацетон

Механизъм на кондензация на алдол при синтеза на дибензалацетон. Източник: Izmaelt

На изображението по-горе сме представили механизма на кондензацията на алдол между бензалдехид и ацетон, така че да възникне дибензалацетон; конкретно, неговият транс-транс изомер.

Реакцията започва с ацетон в основна среда. OH ^- deprotonates киселинен протон на една от неговите две метилови групи, -СН ₃, което води до енолат: CH ₃ С (О) СН ₂ ^-, който delocalizes си отрицателен заряд от резонанс (първият ред на изображението), След това този енолат действа като нуклеофилен агент: атакува карбонилната група на бензалдехидна молекула. Включването му в бензалдехид генерира алкоксид, който, тъй като е много основен, депротонира водна молекула и се превръща в алдол (втори ред). Алдолът или β-хидроксикетонът се характеризира с групите С = О и ОН.

Основната среда дехидратира този алдол и в неговата структура се образува двойна връзка, която генерира бензилиденацетон (трети ред). След това, OH ^- също депротонира един от своите киселинни водородни клетки, повтаряйки друга нуклеофилна атака върху втора бензалдехидна молекула. Този път атаката се осъществява с по-ниска скорост (четвърти ред).

Образуваният продукт депротонира друга водна молекула и отново се подлага на дехидратация, за да се елиминира ОН групата и се установи втора двойна връзка (пети и шести ред). Така и накрая се получава дибензалацетон.

синтез

Реагенти

Реагентите за осъществяване на синтеза на дибензалацетон са следните:

- 95% етанол.

- Бензалдехид прясно дестилиран от масло от горчив бадем.

- NaOH като основен катализатор в дестилирана вода.

Използваните количества зависят от това колко дибензалацетон трябва да се синтезира. Търси се обаче, че има излишък от бензалдехид, тъй като част от него се окислява до бензоена киселина. Гарантира се също така, че реакцията отнема по-малко време и че нежеланият бензилиденнекетон се произвежда в по-малка степен.

Етанолът действа като разтворител за бензалдехид, в противен случай не би се разтворил в основната NaOH среда.

процес

В голяма чаша смесете етанола с бензалдехида. След това основната NaOH среда се добавя при постоянно магнитно разбъркване. В тази стъпка реакцията на Cannizzaro се проявява в по-малка степен; тоест две молекули бензалдехид, непропорционални на едната от бензилов алкохол, а другата на бензоена киселина, лесно разпознаваеми по характерната си сладка миризма.

Накрая добавете ацетона и изчакайте половин час разтворът да стане мътен и жълто-оранжев на цвят. Дибензалацетонът ще се утаи поради водата, така че се добавя значителен обем вода, за да се подпомогне пълното му утаяване.

Дибензалацетонът се филтрира под вакуум и жълтеникавото му твърдо вещество се промива няколко пъти с дестилирана вода.

Рекристализация

Прекристализираната проба от дибензалацетон трябва да свети подобно на кристалите на това изображение. Източник: Smokefoot

За пречистване на дибензалацетона се използва 95% етанол или горещ етилацетат, така че да се получават кристали с по-голяма чистота всеки път, когато повторната кристализация се повтаря. По този начин първоначалният жълтеникав прах ще се трансформира в малки жълти кристали на дибензалацетон.

Приложения

Дибензалацетон е съединение, което няма много приложения. Поради способността си да абсорбира ултравиолетова светлина, той се използва във формулировката на слънцезащитни кремове или всеки друг продукт, който се стреми да смекчи появата на UV лъчи, било то покрития или бои.

От друга страна, дибензалацетонът се използва в органометалните синтези на паладий. Той действа като свързващо вещество, което координира металните атоми на паладий, Pd ⁰, за да образува трис (дибензилиденацетон) дипаладий (0) комплекс.

Това органометално съединение осигурява Pd ⁰ атоми в различни органични синтези, поради което се държи като хомогенен катализатор, тъй като се разтваря в много органични разтворители.

Също така, дибензалацетонът като свързващо вещество се заменя лесно с други органични свързващи вещества, което позволява бързо да се развиват органометалните синтези на паладий.

Рискове

По отношение на рисковете няма много информация, която да съобщава за възможните въздействия върху здравето или околната среда, които може да причини дибензалацетон. В чистото си състояние тя е твърд дразнител при поглъщане, дишане или чрез директен контакт с очите или кожата.

Очевидно обаче не е достатъчно дразнещо, че не може да бъде част от слънцезащитни състави. От друга страна, тъй като е неразтворима във вода, концентрацията в нея е незначителна, представяйки се като твърд замърсител. В този смисъл не е известно колко вредна е мътността, която причинява на морската фауна или почвите.

Докато не бъде доказано друго, дибензалацетонът ще се счита за сравнително безопасно съединение, тъй като ниската му реактивност не е причина за риск или по-големи предпазни мерки.

Препратки

1. Morrison, RT и Boyd, R, N. (1987). Органична химия. 5-то издание. Редакция Addison-Wesley Interamericana.
2. Кери Ф. (2008). Органична химия. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
3. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. (10-то издание.) Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Дибензилиденацетона. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. Национален център за информация за биотехнологиите. (2020). Дибензилиденацетона. PubChem база данни., CID = 640180. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Органични синтези. (2020). Dibenzalacetone. Възстановено от: orgsyn.org
7. Дибензалацетон от кондензация Aldol. Възстановено от: web.mnstate.edu