ДІБЕНЗАЛАЦЕТОН: ВЛАСТИВОСТІ, МЕХАНІЗМ РЕАКЦІЇ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ

Dibenzalacetone (DBA) являє собою органічне з'єднання, молекулярна формула З ₁₇ Н ₁₄ О. Це жовтувате твердою речовиною , яке, в залежності від його чистоти, він може уявити в вигляді кристалів. Застосовується в сонцезахисних кремах і в органометалічних синтезах, в яких паладій використовується в якості каталізатора.

Хоча його синтез є досить простим процесом, який досить часто повторюється в навчальних лабораторіях для пояснення альдолової конденсації, механізм його дещо розгалужений, і слід враховувати декілька факторів. Використовуваний бензальдегід, який конденсується з ацетоном, повинен бути свіжовивішений, щоб гарантувати його низьке окислення при контакті з повітрям.

Зразок дібензалацетону в скляній тарі. Джерело: Стефан

Аналогічно, основне середовище етанол-вода використовується для солюбілізації реагентів і, одночасно, сприяння остаточного осадження дібензалацетону, гідрофобної та нерозчинної сполуки. Поки що невідомо, який негативний вплив може мати дібензалацетон на організм або навколишнє середовище, окрім як подразник.

Властивості

Зовнішність

Пилоподібний або кристалічний вигляд жовтуватого кольору.

Молярна маса

234,29 г / моль

Ізомери

Дибензалацетон зустрічається у вигляді трьох геометричних ізомерів: транс-транс, транс-цис та цис-цис. Транс-транс-ізомер є найбільш стійким із усіх, а отже, і тим, що найбільше утворюється під час синтезу.

Точка плавлення

110-111 ° С. Цей діапазон змінюється в залежності від ступеня чистоти синтезованого твердого речовини.

Розчинність у воді

Нерозчинний.

Будова

Молекулярна структура дибензалацетону. Джерело: Benjah-bmm27

На верхньому зображенні зображена молекула транс-транс-ізомеру дібензалацетону, представлена моделлю сфер і брусків. У центрі його є карбонільна група, а на її сторонах кілька подвійних зв’язків і два ароматичні бензольні кільця.

Дібензалацетон по суті є неполярним і гідрофобним, оскільки вся його структура практично складається з атомів вуглецю та водню. Карбонільна група надає йому лише невеликий дипольний момент.

Структуру можна порівняти з будовою листя, оскільки всі його атоми вуглецю мають sp ² гібридизацією ; тому вони відпочивають на одній площині.

Фотони світла взаємодіють із π-кон'югованою системою дібензалацетону; особливо ультрафіолетове випромінювання, поглинене для збудження делокалізованих електронів. Ця властивість робить дибензалацетон прекрасним поглиначем ультрафіолету.

Механізм реакції дібензалацетону

Механізм альдолової конденсації в синтезі дібензалацетону. Джерело: Izmaelt

На зображенні вище ми представили механізм конденсації альдолу між бензальдегідом і ацетоном, щоб таким чином виник дибензалацетон; конкретно, його транс-транс-ізомер.

Реакція починається з ацетону в основному середовищі. ОН ^- депротонує кислий протон будь-якої з двох його метильних груп -CH ₃ , породжуючи енолат: CH ₃ C (O) CH ₂^- , який делокалізує свій негативний заряд резонансом (перший рядок зображення) .

Потім цей енолат діє як нуклеофільний агент: він атакує карбонільну групу молекули бензальдегіду. Включення його в бензальдегід утворює алкоксид, який, оскільки він є дуже основним, депротонує молекулу води і стає альдолом (другий ряд). Альдольний або β-гідроксикетон характеризується наявністю груп C = O і OH.

Основне середовище зневоднює цей альдол і в його структурі утворюється подвійний зв’язок, який генерує бензиліденацетон (третій ряд). Потім ОН ^- також депротонізує один із своїх кислих воднів, повторюючи ще одну нуклеофільну атаку на другу молекулу бензальдегіду. Цього разу напад відбувається з меншою швидкістю (четвертий ряд).

Утворений продукт депротонує ще одну молекулу води і знову зазнає дегідратації для усунення ОН-групи та встановлення другої подвійної зв'язку (п'ятий та шостий ряди). Таким чином, нарешті, утворюється дибензалацетон.

Синтез

Реагенти

Реагенти для здійснення синтезу дибензалацетону є такими:

- 95% етанол.

- Бензальдегід, щойно дистильований з олії гіркого мигдалю.

- NaOH як основний каталізатор у дистильованій воді.

Кількість, яку слід використовувати, залежить від того, скільки дибензалацетону потрібно синтезувати. Однак потрібно шукати надлишок бензальдегіду, оскільки частина його окислюється до бензойної кислоти. Також гарантується, що реакція потребує менше часу і що менший ступінь виробляється небажаним бензиліденнекетоном.

Етанол діє як розчинник бензальдегіду, інакше він не розчинятиметься в основній середовищі NaOH.

Процес

У великій склянці змішайте етанол з бензальдегідом. Потім основне середовище NaOH додають під час постійного магнітного перемішування. На цьому етапі реакція Канніццаро відбувається в меншій мірі; тобто дві молекули бензальдегіду, непропорційні одній із бензилового спирту, а іншій бензойної кислоти, легко впізнавані за характерним солодким запахом.

Нарешті, додайте ацетон і почекайте півгодини, щоб розчин набув каламутний і жовто-оранжевий колір. Дибензалацетон випаде в осад через воду, тому додається значний об'єм води, щоб сприяти повному його осадженню.

Дибензалацетон відфільтровують під вакуумом, а його жовтуватий твердий колір кілька разів промивають дистильованою водою.

Перекристалізація

Перекристалізований зразок дібензалацетону повинен світитися аналогічно кристалам цього зображення. Джерело: Smokefoot

Для очищення дібензалацетону використовують 95% етанол або гарячий етилацетат, щоб отримували кристали більшої чистоти щоразу при повторній перекристалізації. Таким чином, початковий жовтуватий порошок буде перетворюватися на дрібні жовті кристали дибензалацетону.

Програми

Дибензалацетон - це сполука, яка не має багатьох застосувань. Завдяки своїй здатності поглинати ультрафіолетове світло використовується у складі сонцезахисних кремів або будь-якого іншого продукту, який прагне послабити частоту дії УФ-променів, будь то покриття або фарби.

З іншого боку, дибензалацетон використовується в органометалічних синтезах паладію. Він виступає сполучною речовиною, яка координує металеві атоми паладію, Pd ⁰ , утворюючи комплекс трис (дибензиліденацетону) дипаладію (0).

Ця органометалічна сполука забезпечує атоми Pd ⁰ у різних органічних синтезах, тому вона поводиться як однорідний каталізатор, оскільки розчиняється у багатьох органічних розчинниках.

Також дибензалацетон як сполучне речовина легко замінити іншими органічними в'яжучими, що дозволяє органометалічним синтезам паладію швидко розвиватися.

Ризики

Щодо ризиків, то не так багато інформації, яка повідомляє про можливі впливи на здоров'я чи навколишнє середовище, які може викликати дибензалацетон. У чистому стані він є твердим подразником при прийомі всередину, дихання або при безпосередньому контакті з очима або шкірою.

Однак це, мабуть, недостатньо дратує, що воно не може бути частиною сонцезахисних кремів. З іншого боку, будучи такою нерозчинною у воді, її концентрація в ній незначна, представляючи себе твердим забрудненням. У цьому сенсі невідомо, наскільки шкідливою є помутніння для морської фауни чи ґрунтів.

Доки не буде доведено інше, дибензалацетон вважатиметься відносно безпечним з'єднанням, оскільки його низька реакційна здатність не є причиною для ризику чи більших запобіжних заходів.

Список літератури

Моррісон, RT та Бойд, R, N. (1987). Органічна хімія. 5-е видання. Редакція Addison-Wesley Interamericana.
Кері Ф. (2008). Органічна хімія. (Шосте видання). Mc Graw Hill.
Грем Соломон TW, Крейг Б. Фріхле. (2011 р.). Органічна хімія. (10-е видання.). Wiley Plus.
Вікіпедія. (2020). Дибензиліденацетон. Відновлено з: en.wikipedia.org
Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Дибензиліденацетон. PubChem База даних., CID = 640180. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Органічні синтези. (2020). Дибензалацетон. Відновлено з: orgsyn.org
Дибензалацетон конденсацією Алдола. Відновлено з: web.mnstate.edu

ДІБЕНЗАЛАЦЕТОН: ВЛАСТИВОСТІ, МЕХАНІЗМ РЕАКЦІЇ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025