Carrillo Cedillo Monserrat IvonneCasquera Carrillo Yareli

Sntesis de compuesto de Mo con PPh3 y CO

Antecedentes e introduccinEl Molibdeno es un elemento extremadamente verstil. Su versatilidad viene del amplio rango en sus nmeros de oxidacin, del -4 al +6, y su flexibilidad para el nmero de coordinacin y geometras, de 4 a 8.La qumica de los complejos tetracarbonil molibdenos disustituidos data desde 1950.Mo(CO)4L2 puede existir en dos formas isomricas; trans y cis. Ligandos voluminosos como PPh3 tiene a favorecer la posicin trans.

Los complejos de organomolibdeno normalmente son sintetizados a partir del hexacarbonil, Mo(CO)6, debido a la capacidad del ligando CO para deslocalizar la densidad electrnica del metal.Partimos de Mo(CO)6 y PPh3 para la sntesis de cis-Mo(CO)4PPh2 y su posterior isomerizacin.

Diseo experimentalMarco terico

Hexacarbonilo molibdeno es el compuesto qumico con la frmula Mo(CO)6. Este slido incoloro, al igual que sus anlogos de cromo y tungsteno, tiene una notable volatilidad, su inestabilidad con el aire deriva del estado de oxidacin del metal cero.Es por ello que se propone llevar a cabo la reaccin en una atmsfera inerte con nitrgeno.

La modificacin de la atmsfera y su control aporta mltiples ventajas:- Mayor seguridad.- Menores costes.- Aumento de la durabilidad y calidad de productos.- Mejor control de la produccin.

Mo(CO)6 se prepara mediante la reduccin de cloruros de molibdeno u xidos bajo una presin de monxido de carbono, aunque sera inusual preparar este compuesto de bajo costo en el laboratorio. El compuesto es poco estable al aire y poco soluble en disolventes orgnicos no polares.

Las reacciones que se llevaran a cabo son:

La sntesis de los compuestos partir de 0.3 g de hexacarbonilmolibdeno (Mo(CO)6) y a partir de ello se realizan los clculos para el producto esperado en cada una de las reacciones tomando en cuenta el rendimiento terico reportado en la literatura.

CompuestoMasa molar (g/mol)Rendimiento en la reaccin (%)Cantidad de producto esperado (g)

264.0206

378.2954900.3868

732.5804720.5394

732.5804790.4261

Tabla 1. Cantidad de producto esperado en las reacciones.

Las cantidades de reactivos descritas posteriormente en cada uno de los procedimientos son propuestas a escala de las descritas en el artculo INVESTIGATION OF THE SOLVENT FREE ISOMERISATION OF cis-Mo(CO)4L2 [L = PPh2Et, PPh3 , PPh2Me, AND P(m-tolyl)3] BY DIFFUSE REFLECTANCE INFRARED FOURIER TRANSFORM SPECTROSCOPY AND THERMAL METHODS, para la sntesis de nuestros complejos.

Objetivos

Sintetizar el complejo cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2 para su posterior uso como reactivo. Llevar a cabo la sntesis del complejo cis-Mo(CO)4(PPh3)2 utilizando una atmsfera inerte y caracterizar dicho compuesto. Realizar la isomerizacin cis a trans del complejo Mo(CO)4(PPh3)2 y caracterizar el producto por punto de fusin.Sntesis, purificacin y caracterizacin

Sntesis de cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2

CantidadMaterial

1Matraz de dos bocas de 100mL con junta 24/40

1globo

2jeringas

1Tapn septum 24/40

1Llave de paso de PTFE 24/40

1Refrigerante con junta 24/40

1Parrilla

1Bomba de agua

1Soporte universal

3Pinzas de nuez

1Pipeta graduada de 1mL

1Pipeta volumtrica de 5mL

2Propipeta

1vidrio de reloj

1Esptula

1Balanza analtica

2Vasos de precipitados de 10mL

1Fisher

1Porta objetos

1Cubre objetos

Reactivos

Hexacarbonilmolibdeno (Mo(CO)6)

Piperidina (C5H10NH)

Tolueno seco

Tabla 2. Material y reactivos para la sntesis de cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2

Mo(CO)62 C5H10NH(exceso)Tolueno seco

MM (g /mol)264.020685.1475

Peso (g)0.33 mL5mL

Moles1.1362-311.6 x10-3

Residuos1.13x10-49.55 x10-35mL

Tabla 3. Cantidades molares presentes en la formacin de cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2

Procedimiento:

1. Se monta el soporte universal con la parrilla y el refrigerante sujeto con las pinzas de nuez. 2. Se conecta el refrigerante para reflujo y sobre este se aade la llave de paso de PTFE.3. En el matraz de dos bocas se pesan 0.3g de hexacarbonilmolibdeno y con un tapn septum se sella la boca lateral del matraz. Posteriormente se une al refrigerante. 4. Se conecta el sistema a vaco unido a la llave sobre el refrigerante. 5. Se abre la llave de paso para abrir la llave de vaco y se deja actuar sobre el sistema, posteriormente se cierran ambas llaves y se desconecta el vaco.6. El globo se llena de gas nitrgeno y se coloca sobre la llave de paso para abrirla y dejar que el sistema absorba el nitrgeno. 7. Se repiten los pasos 5 y 6 dos veces ms para purgar el sistema de reflujo.8. Con ayuda de una jeringa se aaden 3mL de Piperidina desgasificado (C5H10NH) al matraz inyectando por medio del tapn septum.9. La solucin se somete a reflujo en 5 mL de tolueno seco durante 4 hrs. 10. La solucin se filtra en caliente y el filtrado se pone en bao de hielo para dar cristales de color amarillo que se filtran y se lavan con tolueno fro. 11. Se seca el producto a vaco y se pesa (rendimiento del 90%).

Caracterizacin de cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2

Se medir el punto de fusin del producto obtenido. El punto de fusin reportado en la literatura(8) para el cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2 es de 249C.

Diagrama de flujo

Sntesis de cis-Mo(CO)4(PPh3)2

CantidadMaterial

1Matraz de dos bocas de 100mL con junta 24/40

1globo

1jeringa de 20mL

1Tapn septum 24/40

1Llave de paso de PTFE 24/40

1Refrigerante con junta tamao 24/40

1Parrilla

1Bomba de agua

1Soporte universal

3Pinzas de nuez

1Pipeta graduada de 10mL

1Propipeta

1Esptula

1Vidrio de reloj

2Vasos de precipitados de 50mL

1Fisher

1Porta objetos

1Cubre objetos

Reactivos

cis-Mo(CO)4(C5H10NH)2

Trifenilfosfina

Nitrgeno gaseoso

CH2Cl2

Tabla 4. Material y reactivos para la sntesis de cis-Mo(CO)4(PPh3)2

cis -Mo(CO)4(C5H10 NH)22 Trifenilfosfina(exceso)CH2Cl2

MM (g /mol)378.2954262.3

Peso (g)0.38682.411.4 mL

Moles1.0224-39.2 x10-3

Residuos2.86x10-47.72 x10-311.4 mL

Tabla 5. Cantidades molares presentes en la formacin de cis-Mo(CO)4(PPh3)2

Procedimiento:

1. Se monta el soporte universal con la parrilla y el refrigerante sujeto con las pinzas de nuez. 2. Se conecta el refrigerante para reflujo y sobre este se aade la llave de paso de PTFE.3. En el matraz de dos bocas se pesan 0.6g de trifenilfosfina y se aade el producto de la sntesis anterior de cis-MO(CO)4(C5H10NH)2 (0.3868g de producto esperado) y con un tapn septum se sella la boca lateral del matraz. Posteriormente se une al refrigerante. 4. Se conecta el sistema a vaco unido a la llave sobre el refrigerante. 5. Se abre la llave de paso para abrir la llave de vaco y se deja actuar sobre el sistema, posteriormente se cierran ambas llaves y posteriormente se desconecta el vaco.6. El globo se llena de gas nitrgeno y se coloca sobre la llave de paso para abrirla y dejar que el sistema absorba el nitrgeno. 7. Se repiten los pasos 5 y 6 dos veces ms para purgar el sistema de reflujo.8. Con ayuda de una jeringa se aaden 11.4mL de CH2Cl2 desgasificada al matraz.9. La solucin se somete a reflujo durante 30 min. 10. El volumen de la solucin amarilla se reduce y se aade metanol seco fro.11. La solucin se almacena en congelador a -10C durante toda una noche. 12. La solucin se filtra, se seca el producto a vaco y se pesa (rendimiento del 72%).Caracterizacin de cis-Mo(CO)4(PPh3)2

Para el ismero cis del complejo est reportado en la literatura(2) un punto de fusin de 150C por lo que se determinar el punto de fusin del producto obtenido en la sntesis.

Diagrama de flujo

Isomerizacin cis a trans del complejo Mo(CO)4(PPh3)2

CantidadMaterial

1Matraz de dos bocas de 100mL con junta 24/40

1globo

1jeringa

1Tapn septum 24/40

1Llave de paso de PTFE 24/40

1Refrigerante con junta tamao 24/40

1Parrilla

1Bomba de agua

1Soporte universal

3Pinzas de nuez

1Pipeta graduada de 10mL

1Propipeta

1vidrio de reloj

1Esptula

1Vaso de precipitados de 50mL

1Fisher

1Porta objetos

1Cubre objetos

Reactivos

cis-Mo(CO)4(PPh3)2

Tolueno seco

CH2Cl2

Tabla 6. Material y reactivos para la sntesis de trans-Mo(CO)4(PPh3)2

cis -Mo(CO)4(C5H10NH)2Tolueno seco

MM (g /mol)732.5804

Peso (g)0.539410mL

Moles7.3630-4

Residuos1.5x10-410mL

Tabla 7. Cantidades molares presentes en la formacin de trans-Mo(CO)4(PPh3)2

Procedimiento:

1. El producto cis -Mo(CO)4(C5H10NH)2 (0.5394g de producto esperado) de la sntesis anterior se aade al matraz.2. Se monta el matraz en un sistema de reflujo y se purga con nitrgeno gaseoso.3. Se aade al sistema 10mL de tolueno seco.4. La solucin se somete a reflujo durante 30 min. 5. El volumen de la solucin amarilla se reduce y se aade metanol seco fro.6. La solucin se almacena en congelador a -10C durante toda una noche. 7. La solucin se filtra, se seca el producto a vaco y se pesa (rendimiento del 72%).

Caracterizacin de trans-Mo(CO)4(PPh3)2

De acuerdo con la literatura(2) el punto de fusin del complejo trans tiene un rango de 210 a 220C. El complejo se descompone muy cerca de esta temperatura y el color se oscurece inmediatamente.

Diagrama de flujo

Cronograma

17/Marzo/2015Entrega de vale de material

24Marzo Sntesis de reactivo Mo(CO)4(pip)2: reflujo de 4 horas.

7/Abril Caracterizacin del Mo(CO)4(pip)2. Sntesis del complejo cis: reflujo de 30 minutos.

14/Abril Caracterizacin del complejo por punto de fusin. Sntesis de complejo trans: reflujo de 30 minutos.

21/Abril Caracterizacin del complejo trans por punto de fusin. Tratamiento de residuos.

28/AbrilSemana auxiliar

Tratamiento de residuos

Desechos de tolueno: Deben evitarse fuentes de ignicin. En caso de pequeas cantidades pueden evaporase en campanas extractoras de gases. Nunca tirar al drenaje, pues puede alcanzar concentraciones explosivas en l. En el caso de cantidades grandes, la manera ideal de desechar al tolueno, es por incineracin.

BIBLIOGRAFIA

1. -Florence M. Nareetsile and N.J. Coville INVESTIGATION OF THE SOLVENT FREE ISOMERISATION OF cis-Mo(CO)4L2 [L = PPh2Et, PPh3 , PPh2Me, AND P(m-tolyl)3] BY DIFFUSE REFLECTANCE INFRARED FOURIER TRANSFORM SPECTROSCOPY AND THERMAL METHODS Chemical Society of Ethiopia, 2011.2. M. A. Ardon, P. D. Hayes, G. Hogarth, J. Chem. Edu. 79 (2002) 1249.3. D.F Shriver, P.W. Atkins y C. H. Langford Qumica Inorgnica Editorial Revert S.A., 1998.4. http://www.es.airliquide.com/es/atmosferas.html5. http://ocw.unizar.es/ocw/ciencias-experimentales/tecnicas-basicas-de-laboratorio-quimico/teoria/Reacciones_teoria.pdf6. Woollins, Derek Experimentos inorgnicos tercera edicin. Editorial Wiley-VC.7. D. J. Darensbourg, A. H. Graves, Inorg Chem. 18 (1979) 12578. Emma Kate Payne, Courtney Arnott, and Julia Schmitz Identification of Stereochemical Isomers of [Mo(CO)4(L)2] by Infra-Red Spectroscopy AKA Group Theory

HOJAS DE DATOS DE SEGURIDAD DE REACTIVOSMo(CO)6Slidos cristalinos incoloros con alta presin de vapor. Muy txicos por inhalacin e ingestin. Deben manejarse en vitrina.Punto de ebullicin: 156CPunto de fusin: 150CDensidad: 1.96 g/mL a 25CPiperidina CH2(CH2)4NHAspecto y color: Lquido incoloro.Olor: Caracterstico.Presin de vapor: 5.3 a kPa a 29.2CDensidad relativa (agua =1): 3.0Densidad relativa de vapor (aire=1): 0.86Solubilidad en agua: Miscible.Punto de ebullicin: 106CPunto de fusin: -7CPeso molecular: 85.2Tolueno C6H5-CH3El tolueno es un lquido incoloro con un caracterstico olor aromtico. Es menos denso que el agua, inmiscible en ella y sus vapores son ms densos que el aire. Altamente txicos y/o carcingenos. Deben ser manipulados en vitrina.MM: 92.13 g/mol Punto de ebullicin: 111C Punto de fusin: -95C Densidad : 0.87 g/ml (a 20C), 0.8623 ( a 25C) Densidad de vapor: 3.14 Presin de vapor (a 30C): 37.7 mm de HgTemperatura de autoignicin: 530- 600CSolubilidad: muy poco soluble en agua (0.05 g/100 ml), miscible con ter, acetona, etanol, cloroformo, cido actico glacial, disulfuro de carbono y aceites.Trifenilfosfina (C6H5)3PAspecto y color: Lentejas.Densidad relativa de vapor (aire=1): 9.0Solubilidad en agua: Insoluble.Punto de ebullicin: 377CPunto de fusin: 81CPeso molecular: 262.3Diclorometano CH2Cl2Lquido transparente e incoloro. M.=84,93 Olor: Caracterstico. Punto de ebullicin :39,75C Punto de fusin : -95C Temperatura de auto ignicin : 605C Lmites de explosin (inferior/superior): 14 / 25 vol.% Presin de vapor: 453 hPa (20C) Densidad (20/4): 1,3258 Solubilidad: 20 g/l en agua a 20Ccis-Mo(CO)4(C5H10NH)2MM: 378.2954 g/molPunto de fusion: 249Ccis-Mo(CO)4(PPh3)2MM: 732.5804Densidad: 1.43 g/mLPunto de fusin: 150Ctrans-Mo(CO)4(PPh3)2MM: 732.5804Punto de fusin: 220C