DIBENZALACETONE: ĐẶC TÍNH, CƠ CHẾ PHẢN ỨNG, CÁCH SỬ DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC

Các dibenzalacetone (dba) là một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C ₁₇ H ₁₄ O. Nó là một chất rắn màu vàng đó, tùy thuộc vào độ tinh khiết của nó, nó có thể trình bày như pha lê. Nó được sử dụng trong kem chống nắng và tổng hợp kim loại trong đó palađi được sử dụng làm chất xúc tác.

Mặc dù quá trình tổng hợp nó là một quá trình tương đối đơn giản, diễn ra khá nhiều lần trong các phòng thí nghiệm giảng dạy để giải thích sự ngưng tụ aldol, nhưng cơ chế của nó hơi rộng và phải tính đến một số yếu tố. Chất benzaldehyde được sử dụng, sẽ ngưng tụ với axeton, phải được chưng cất mới để đảm bảo tính oxy hóa thấp khi tiếp xúc với không khí.

Mẫu dibenzalacetone đựng trong lọ thủy tinh. Nguồn: Stephanb

Tương tự như vậy, môi trường nước-etanol cơ bản được sử dụng để hòa tan thuốc thử và đồng thời, thúc đẩy sự kết tủa cuối cùng của dibenzalacetone, một hợp chất kỵ nước và không hòa tan. Cho đến nay, người ta vẫn chưa biết dibenzalacetone có thể có những tác động tiêu cực nào đối với cơ thể hoặc môi trường, ngoài việc nó là một chất gây kích ứng.

Tính chất

Ngoại hình

Chất rắn màu vàng nhạt hoặc tinh thể màu vàng nhạt.

Khối lượng phân tử

234,29 g / mol

Chất đồng phân

Dibenzalacetone xuất hiện dưới dạng ba đồng phân hình học: trans-trans, trans-cis và cis-cis. Đồng phân trans-trans là chất ổn định nhất và do đó, là chất được tạo ra nhiều nhất trong quá trình tổng hợp.

Độ nóng chảy

110-111 ° C. Phạm vi này thay đổi tùy thuộc vào mức độ tinh khiết của chất rắn tổng hợp.

Khả năng hòa tan trong nước

Không hòa tan.

Kết cấu

Cấu trúc phân tử của dibenzalacetone. Nguồn: Benjah-bmm27

Hình ảnh bên trên cho thấy phân tử của dibenzalacetone đồng phân trans, được biểu diễn bằng mô hình hình cầu và thanh. Ở trung tâm của nó, chúng ta có nhóm cacbonyl, và ở các mặt của nó, một số liên kết đôi và hai vòng benzen thơm.

Dibenzalacetone về cơ bản là bất cực và kỵ nước, vì toàn bộ cấu trúc của nó trên thực tế bao gồm các nguyên tử carbon và hydrogens. Nhóm cacbonyl chỉ cho nó một mômen lưỡng cực nhỏ.

Cấu trúc có thể được so sánh với cấu trúc của một chiếc lá, vì tất cả các nguyên tử cacbon của nó đều có sự lai hóa sp ² ; do đó, chúng nằm trên cùng một mặt phẳng.

Các photon ánh sáng tương tác với hệ liên hợp π của dibenzalacetone; đặc biệt là những bức xạ UV, bị hấp thụ để kích thích các điện tử phân chia. Tính chất này làm cho dibenzalacetone trở thành chất hấp thụ tia cực tím tuyệt vời.

Cơ chế phản ứng của dibenzalacetone

Cơ chế ngưng tụ aldol trong quá trình tổng hợp dibenzalacetone. Nguồn: Izmaelt

Trong hình trên, chúng tôi đã trình bày cơ chế của sự ngưng tụ aldol giữa benzaldehyde và aceton, do đó tạo ra dibenzalacetone; cụ thể là đồng phân trans-trans của nó.

Phản ứng bắt đầu với axeton trong môi trường bazơ. OH ^- khử proton có tính axit của một trong hai nhóm metyl của nó, -CH ₃ , tạo ra enolat: CH ₃ C (O) CH ₂^- , phân định điện tích âm của nó bằng cách cộng hưởng (hàng đầu tiên của hình ảnh) .

Sau đó enolat này hoạt động như một tác nhân nucleophin: nó tấn công nhóm cacbonyl của phân tử benzaldehyde. Sự kết hợp của nó với benzaldehyde tạo ra một alkoxit, vì nó rất cơ bản, deproton hóa một phân tử nước và trở thành một aldol (hàng thứ hai). Aldol hoặc β-hydroxyketone được đặc trưng bởi có các nhóm C = O và OH.

Môi trường cơ bản khử nước aldol này và một liên kết đôi được hình thành trong cấu trúc của nó, tạo ra benzylideneacetone (hàng thứ ba). Sau đó, OH ^- cũng deproton hóa một trong các hydro có tính axit của nó, lặp lại một cuộc tấn công nucleophin khác vào phân tử benzaldehyde thứ hai. Lần này cuộc tấn công diễn ra với tốc độ chậm hơn (hàng thứ tư).

Sản phẩm hình thành deprotonat một phân tử nước khác và lại trải qua quá trình khử nước để loại bỏ nhóm OH và thiết lập liên kết đôi thứ hai (hàng thứ năm và thứ sáu). Do đó và cuối cùng, dibenzalacetone được sản xuất.

Tổng hợp

Thuốc thử

Thuốc thử để thực hiện quá trình tổng hợp dibenzalacetone là:

- 95% etanol.

- Benzaldehyde mới chưng cất từ dầu hạnh nhân đắng.

- NaOH làm chất xúc tác cơ bản trong nước cất.

Số lượng được sử dụng phụ thuộc vào lượng dibenzalacetone được tổng hợp. Tuy nhiên, người ta nhận thấy rằng có dư thừa benzaldehyde, vì một phần của nó bị oxy hóa thành axit benzoic. Nó cũng được đảm bảo rằng phản ứng mất ít thời gian hơn và benzylideneaketone không mong muốn được sản xuất ở mức độ thấp hơn.

Ethanol đóng vai trò là dung môi cho benzaldehyde, nếu không nó sẽ không tan trong môi trường NaOH cơ bản.

Quá trình

Trong một cốc lớn, trộn etanol với benzandehit. Sau đó, môi trường NaOH cơ bản được thêm vào trong quá trình khuấy từ liên tục. Trong bước này, phản ứng Cannizzaro xảy ra ở mức độ nhẹ hơn; có nghĩa là, hai phân tử benzaldehyde không cân xứng thành một trong rượu benzyl và một của axit benzoic, dễ dàng nhận biết bởi mùi ngọt đặc trưng của nó.

Cuối cùng, thêm axeton vào và đợi nửa giờ để dung dịch chuyển sang màu đục và có màu vàng cam. Dibenzalacetone sẽ kết tủa do nước, do đó, một lượng nước đáng kể được thêm vào để thúc đẩy quá trình kết tủa hoàn toàn.

Dibenzalacetone được lọc trong chân không và chất rắn màu vàng của nó được rửa nhiều lần bằng nước cất.

Kết tinh lại

Một mẫu dibenzalacetone kết tinh lại sẽ phát sáng tương tự như các tinh thể trong hình ảnh này. Nguồn: Smokefoot

Để tinh chế dibenzalacetone, người ta sử dụng etanol 95% hoặc etyl axetat nóng để thu được các tinh thể có độ tinh khiết cao hơn mỗi lần kết tinh lại. Do đó, bột màu vàng ban đầu sẽ được chuyển thành các tinh thể nhỏ màu vàng của dibenzalacetone.

Các ứng dụng

Dibenzalacetone là một hợp chất không có nhiều công dụng. Do khả năng hấp thụ tia cực tím, nó được sử dụng trong công thức của kem chống nắng hoặc bất kỳ sản phẩm nào khác nhằm giảm thiểu tác động của tia UV, có thể là lớp phủ hoặc sơn.

Mặt khác, dibenzalacetone được sử dụng trong tổng hợp cơ kim của palađi. Nó hoạt động như một chất kết dính phối hợp với các nguyên tử palađi kim loại, Pd ⁰ , để tạo thành phức tris (dibenzylideneacetone) dipalladium (0).

Hợp chất cơ kim này cung cấp các nguyên tử Pd ⁰ trong các tổng hợp hữu cơ khác nhau, đó là lý do tại sao nó hoạt động như một chất xúc tác đồng thể, vì nó hòa tan trong nhiều dung môi hữu cơ.

Ngoài ra, dibenzalacetone như một chất kết dính rất dễ bị thay thế bởi các chất kết dính hữu cơ khác, điều này cho phép sự tổng hợp cơ kim loại của paladi phát triển nhanh chóng.

Rủi ro

Về những rủi ro, không có nhiều thông tin báo cáo về những tác động có thể có đối với sức khỏe hoặc môi trường mà dibenzalacetone có thể gây ra. Ở trạng thái tinh khiết, nó là một chất gây kích ứng rắn khi nuốt phải, hít thở hoặc tiếp xúc trực tiếp với mắt hoặc da.

Tuy nhiên, nó dường như không gây kích ứng đến mức nó không thể là một phần của công thức kem chống nắng. Mặt khác, không hòa tan trong nước, nồng độ của nó trong đó là không đáng kể, thể hiện bản thân nó như một chất gây ô nhiễm rắn. Theo nghĩa này, không biết độ đục mà nó gây ra có hại như thế nào đối với động vật biển hoặc đất.

Cho đến khi được chứng minh ngược lại, dibenzalacetone sẽ được coi là một hợp chất tương đối an toàn, vì khả năng phản ứng thấp của nó không phải là lý do cho rủi ro hoặc các biện pháp phòng ngừa lớn hơn.

Người giới thiệu

Morrison, RT và Boyd, R, N. (1987). Hóa học hữu cơ. Phiên bản thứ 5. Biên tập Addison-Wesley Interamericana.
Carey F. (2008). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ sáu). Đồi Mc Graw.
Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Hóa học hữu cơ. (Tái bản lần thứ 10.). Wiley Plus.
Wikipedia. (Năm 2020). Dibenzylideneacetone. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (Năm 2020). Dibenzylideneacetone. Cơ sở dữ liệu PubChem., CID = 640180. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Tổng hợp hữu cơ. (Năm 2020). Dibenzalacetone. Được khôi phục từ: orgsyn.org
Dibenzalacetone bằng Aldol ngưng tụ. Được khôi phục từ: web.mnstate.edu

DIBENZALACETONE: ĐẶC TÍNH, CƠ CHẾ PHẢN ỨNG, CÁCH SỬ DỤNG, RỦI RO - HÓA HỌC - 2025