CONDENSACION ALDOLICA PARA LA OBTENCIN DE DIBENZALACETONAAngy M. Leira, Marco F. Ortiz amlo_52@hotmail.com

Facultad De Ingeniera Programa de Ingeniera Qumica Octubre del 2013

ResumenSe llev a cabo la realizacin del mtodo de la condensacin aldlica, el cual es un mecanismo de trabajo para aumentar la formacin de enlaces C-C, por lo cual se trabaj en un medio bsico y una cetona para ilustrar los conocimientos tericos. A fin de que la reaccin se efectuara en buenas condiciones se emple el mtodo con radiacin de ultrasonido en un tiempo estimado de aproximadamente 30 minutos; posteriormente se procedi con una filtracin al vaco a fin de obtener el precipitado para clculos que se realizaran ms tarde.

Palabras claves: Condensacin aldlica, Adicin Aldlica, Enolato, Reaccin de ClaisenSchmidt.Introduccin Una reaccin de condensacin es aquella en la cual se combinan dos molculas para formar un nuevo enlace C-C y simultneamente se elimina una pequea molcula de agua. En las reacciones con aldehdos o cetonas, se puede eliminar un protn del carbono alfa si este carbono se convierte en un nuclefilo. Una adicin aldlica es una reaccin en la que se observa la formacin de un compuesto carbonilico despus de haber eliminado un protn de un carbono , posteriormente, reacciona como nuclefilo y ataca el carbono del grupo carbonilo, que es un electrfilo, en una segunda molcula del compuesto carbonilico.2 Como bien conocemos de las reacciones de alcoholes, sufren deshidratacin cuando se calientan con cido. Los productos -hidroxialdehido y -hidroxicetona de las reacciones de adicin aldlica son ms fciles que deshidratar muchos alcoholes dado que el enlace doble que se forma como producto de la deshidratacin esta conjugado con un grupo carbonilo. La conjugacin aumenta la estabilidad del producto y por consiguiente facilita la formacin. Si el producto de una adicin aldolica sufre deshidratacin, a la reaccin total se le conoce con el nombre de condensacin aldolica. Unacondensacin aldlicaes unareaccin qumicaorgnicadonde en mediobsicounion enolato, o vaenolsi el medio escido, reacciona con ungrupo carbonilopara dar lugar a un -hidroxialdehdo (aldol) o una -hidroxicetona. Corrientemente, se obtiene un sistema conjugado de uncarbonilo , -insaturadocomo producto final, a travs de ladeshidratacindel intermedio, pero tambin es posible reiterar la condensacin y dar lugar apolmeros.4

La primera etapa es una adicin oreaccin aldlica, y la segunda unareaccin de eliminacin, que tiene lugar mediante un mecanismo del tipo E1cb en medio bsico, donde se elimina el H cido produciendo el ion enolato que expulsa el grupo saliente -OH, o E1 o E2 en medio cido, en donde se protona el -OH y se expulsa en agua.3 A fin de aumentar la eficiencia de la reaccin de condensacin aldolica, en ciertos casos se emplea la Radiacion Ultrasonica. De manera general, el ultrasonido es definido como el sonido que est ms all del rango de escucha del humano (i.e. 16 Hz A 18 kHz.). En su lmite superior, el ultrasonido (US) no est bien definido pero est generalmente considerado en 5 MHz en gases y 500 MHz en los lquidos y slidos, y se subdivide segn las aplicaciones.

Los efectos qumicos producidos por el US son derivados de la creacin, expansin y destruccin de burbujas pequeas que aparece cuando el lquido se est irradiando por US. Este fenmeno llamado Cavitacin, genera temperaturas altas y presiones en los puntos definidos dentro del lquido. El lquido circundante enfra rpidamente estas partes del medio, por eso una gruta del tamao de unas micras desaparece en menos de 1/1000000 de segundo.Actualmente se han desarrollado metodologas en sntesis orgnica donde se involucran la radiacin ultrasnica como fuente de activacin, evidenciando que mediante el uso de este tipo de radicacin se ve favorecida las velocidades de reaccin, adems de favorecer la selectividad de la reaccin en general disminuyendo la formacin de subproductos y evitando proceso de purificacin costosos donde se involucren el uso de solventes dainos para el medio ambiente y para el qumico que los manipule, de ah el nombre de qumica verde al mtodo de la radiacin por ultrasonido como ente fsico para las reacciones qumicas.4Resultados y Discusin Se mezclaron 5 mL de etanol, 1.0 mL de benzaldehdo; luego se mezcl 1.0 mL de una disolucin de NaOH (15%) en agua, seguidamente se agreg 0.35 mL de acetona y se dej que la mezcla permaneciera a temperatura ambiente, durante aproximadamente 30 minutos.1 Como se sabe la condensacin aldlica es una de las reacciones ms conocidas de formacin de enlaces C-C. La condicin para que se produzca es que el aldehdo o la cetona posea tomos de hidrgeno unidos al carbono en posicin respecto al grupo carbonilo, puesto que estos tomos de hidrgeno presentan un carcter cido, por lo tanto, son capaces de reaccionar con una base para dar un carbanin nuclefilo (un anin enolato). Por otra parte, los compuestos carbonlicos que no poseen tomos de hidrgeno en posicin como por ejemplo el Benzaldehdo no pueden formar enolatos en presencia de bases. Sin embargo, estos compuestos pueden ser atacados por un enolato procedente de otro compuesto carbonlico (por ejemplo, acetona) y originar a un producto de condensacin aldlica cruzada;1 debido a que si uno de los productos satisface alguna de stas condiciones: Si uno de los compuestos carbonlicos no contiene Hidrogenos (Benzaldehdo) se convierte en un donador, porque contiene un grupo carbonilo activo que es un buen receptor de nuclefilos, pueden funcionar para ests reacciones. Si uno de los compuestos carbonlicos es mucho ms cido que el otro y es fcil transformarlo en su ion enolato, la reaccin aldlica mixta puede funcionar.5

ResultadosTabla N 1. Datos de la experienciaBenzaldehdoAcetonaDibenzalacetona

V= 1.0 mLV= 0.35 mLm= 0.85 g

= 1.044 g/mL= 0.79 g/mLPM= 234.29 g/mol

m= 1.044 gm= 0.2765n= 0.0036 mol

PM= 106.12 g/molPM= 58.04 g/mol

n= 0.0098 moln= 0.0047 mol

Rendimiento

En la experiencia realizada se utiliz acetona, puesto que cuando las cetonas se usan como uno de los componentes, las reacciones aldlicas cruzadas se llaman reaccin de Claisen-Schmidt; estas reacciones son de gran utilidad prctica cuando se usan bases como el hidrxido de sodio por que, bajo estas condiciones, las cetonas no se auto-condensan de manera apreciable y la deshidratacin ocurri por la facilidad del enlace doble conjugado; tanto con el grupo carbonilo como con el anillo de benceno, por lo que se extendi el sistema conjugado.Reaccin:

Ec. 1 Sntesis de la Dibenzalacetona

Fotografa 1. Ultrasonido (Sonificacin)

Fotografa 2. Obtencin dibenzalacetona Fotografa 3. Proceso de Filtacin

Fotografa 4. Cristales Amarillos (Dibenzalacetona)

Como anteriormente se mencion el procedimiento a seguir, en un tubo de ensayo se agregaron 5 mL del catalizador (etanol) , luego 1.0 mL de benzaldehdo, donde seguidamente se llev a sonificar la mezcla [Fotografa 1] para que se homogenizara y proceder a agregar la disolucin al 15% de NaOH (Otro catlizador, el cual evita la auto-condensacin de la acetona ), para finalmente agregar 0.35 mL de acetona, posteriormente se agit y se volvi a llevar a sonificar; donde al pasar de los minutos la solucin iba cambiando a un color amarillo [Fotografa 2], se dej 54 minutos, despus de este tiempo se form la dibenzalacetona (mecanismo de la reaccin [Imagen 1]), se filtr [Fotografa 3] y se enjuag el tubo de ensayo con agua para apreciar de manera rpida la formacin de precipitado (Dibenzalacetona); se obtuvo de esta reaccin aldlica dirigida 0.85 g de Dibenzalacetona (0.0036 mol) , a partir de los respectivos clculos se logr un rendimiento del 76.6%. Una vez que recristalizamos el producto se consigui cristales amarillos [Fotografa 4], los cules se investig el punto de fusin que corresponde al valor de 110C.

Preguntas1. Describa el mecanismo completo de la reaccin de formacin de dibenzalacetona a partir de acetona y benzaldehdo en exceso.

Mecanismo de la Reaccin

Enolato

Imagen 1. Obtencin de la Dibenzalacetona6

2. Cundo se efecta la reaccin de Cannizaro? Escriba el mecanismo de esta reaccin.R/ Esta reaccin consiste en la dismutacin (un elemento es al mismo tiempo oxidado y reducido) de un aldehdo sin hidrgeno en alfa (no enolizable) catalizado por una base, donde su molcula reducida es el correspondiente alcohol y su molcula oxidada es un cido carboxlico. En si mecanismo ocurren 3 etapas.

Mecanismo de reaccin4

1a Etapa Adicin Nuclefilica de la Base

2a Etapa Transferencia de Hidruro

3a Etapa Equilibrio cido- Base

Slo los aldehdos que no pueden formar unenolatodan la reaccin de Cannizzaro. Porque en las condiciones (bsicas) de esta reaccin los aldehdos que pueden formar un enolato reaccionan vacondensacin aldlica. Ejemplos de aldehdos que pueden reaccionar va Cannizzaro sonformaldehdoy aldehdosaromaticoscomo elbenzaldehdo.

3. Escriba el mecanismo de la condensacin aldlica en medio cido.

4. Las chalconas, son sustancias utilizadas en el departamento en la sntesis de compuestos heterocclicos. Cmo se obtienen?R// Las cetonas ,-insaturadas son precursoras biogenticas de flavonoides en plantas superiores. Son conocidas como chalconas y consisten de flavonoides de cadena abierta en los cuales dos grupos fenilo estn enlazados por un puente de enona. Son comnmente sintetizadas va reacciones de condensacin de Claisen-Schmidt entre acetofenona y benzaldehdo, bajo condiciones de catlisis homognea cida o bsica en disolventes orgnicos.

Ec. 2 Sntesis de la chalcona a partir de una condensacin de Claisen-Schmidt, entre Benzaldehdo y Acetofenona.

ConclusinEn el desarrollo del trabajo se concluy que la condensacin aldlica en un medio bsico es la reaccin de un grupo carbonilo que contiene hidrgenos en posicin alfa, con un ion enolato para dar como producto un aldol, en cuyo caso aqu presente fue la dibenzalacetona. Estas reacciones son de importanciaparala sntesis deproductoscomerciales como loes ladibenzalacetona, la cual se utiliza para la produccin de productos farmacuticos ya sean medicamentos o cosmticos, por lo cual es importante conocer este tipo de reacciones.

Referencias[1] Gua de Laboratorio de Qumica Orgnica, prcticas de docencia para el programa de ingeniera Qumica, 2013.[2] Quimica Organica quinta edicion Paula Yurkanis Bruice university of California, Santa Barbara. Editorial Perason educacion mexico 2008. Pg 872-876, Captulo 18. [3] Cooper, Paul W., Explosives Engineering, New York: Wiley-VCH, 1996. ISBN 0-471-18636-8[4] Allinger.Cava. De Jongh.ohnson.Lebel.Stevens QUMICA ORGNICA/ Organic Chemistry., 2 edicin, Copyright 1971 by Worth Publishers, Inc .[5] Qumica Orgnica McMurry, J. 5 ed. Pg 967[6] [Schaum - H.Meislich.] Quimica Organica, 3 edicin, Traduccin Cecilia Avila De Barn, Especialista en traduccin, Universidad de Los Andes. Pg 394.