DIBENZALACETON: EIGENSCHAPPEN, REACTIEMECHANISME, GEBRUIK, RISICO'S - CHEMIE - 2026

De dibenzalaceton (dba) een organische verbinding waarvan brutoformule C ₁₇ H ₁₄ O. Het is een geelachtige vaste stof die, afhankelijk van de zuiverheid ervan, kan het als kristallen aanwezig. Het wordt gebruikt in zonnebrandmiddelen en in organometaalsyntheses waarbij palladium als katalysator wordt gebruikt.

Hoewel de synthese ervan een relatief eenvoudig proces is, dat nogal regelmatig voorkomt in leerlaboratoria om aldolcondensatie uit te leggen, is het mechanisme enigszins uitgebreid en moet met verschillende factoren rekening worden gehouden. Het benzaldehyde dat wordt gebruikt, dat zal condenseren met aceton, moet vers worden gedestilleerd om zijn lage oxidatie in contact met lucht te garanderen.

Monster van dibenzalaceton in glazen container. Bron: Stephanb

Evenzo wordt een basisch ethanol-watermedium gebruikt om de reagentia op te lossen en tegelijkertijd de uiteindelijke precipitatie van dibenzalaceton, een hydrofobe en onoplosbare verbinding, te bevorderen. Tot nu toe is niet bekend welke negatieve effecten dibenzalaceton op het lichaam of het milieu kan hebben, behalve dat het irriterend is.

Eigendommen

Fysiek uiterlijk

Stoffige of kristallijn uitziende gelige vaste stof.

Molaire massa

234,29 g / mol

Isomeren

Dibenzalaceton komt voor als drie geometrische isomeren: trans-trans, trans-cis en cis-cis. Het trans-trans-isomeer is het meest stabiele van allemaal en wordt daarom het meest geproduceerd tijdens de synthese.

Smeltpunt

110-111 ° C. Dit bereik varieert afhankelijk van de zuiverheidsgraad van de gesynthetiseerde vaste stof.

Oplosbaarheid in water

Onoplosbaar.

Structuur

Moleculaire structuur van dibenzalaceton. Bron: Benjah-bmm27

De bovenste afbeelding toont het molecuul van het trans-trans-isomeer dibenzalaceton, weergegeven door een bolletjes- en staafmodel. In het midden ervan hebben we de carbonylgroep en aan de zijkanten enkele dubbele bindingen en twee aromatische benzeenringen.

Dibenzalaceton is in wezen apolair en hydrofoob, aangezien de gehele structuur praktisch is samengesteld uit koolstof- en waterstofatomen. De carbonylgroep geeft het slechts een klein dipoolmoment.

De structuur kan worden vergeleken met die van een blad, aangezien al zijn koolstofatomen sp ^2- hybridisatie hebben ; daarom rusten ze op hetzelfde vlak.

Fotonen van licht werken samen met het π-geconjugeerde systeem van dibenzalaceton; vooral die van UV-straling, die worden geabsorbeerd om gedelokaliseerde elektronen te exciteren. Deze eigenschap maakt dibenzalaceton een uitstekende absorbeerder van ultraviolet licht.

Reactiemechanisme van dibenzalaceton

Mechanisme van aldolcondensatie bij de synthese van dibenzalaceton. Bron: Izmaelt

In de bovenstaande afbeelding hebben we het mechanisme van de aldolcondensatie tussen benzaldehyde en aceton weergegeven, waardoor dibenzalaceton ontstaat; in het bijzonder zijn trans-trans-isomeer.

De reactie begint met aceton in een basisch medium. OH ^- deprotoneert een zuur proton van een van de twee methylgroepen, -CH ₃ , waardoor een enolaat ontstaat: CH ₃ C (O) CH ₂ ^- , dat zijn negatieve lading delokaliseert door resonantie (eerste rij van de afbeelding) .

Dit enolaat werkt dan als een nucleofiel agens: het valt de carbonylgroep van een benzaldehydemolecuul aan. De opname ervan in benzaldehyde genereert een alkoxide, dat, omdat het erg basisch is, een watermolecuul deprotoneert en een aldol wordt (tweede rij). Het aldol of β-hydroxyketon wordt gekenmerkt door de groepen C = O en OH.

Het basismedium dehydrateert dit aldol en er ontstaat een dubbele binding in zijn structuur, die benzylideenaceton genereert (derde rij). Vervolgens deprotoneert de OH ^- ook een van zijn zure waterstofatomen, waardoor een nieuwe nucleofiele aanval op een tweede benzaldehydemolecuul wordt herhaald. Dit keer vindt de aanval plaats met een lagere snelheid (vierde rij).

Het gevormde product deprotoneert een ander watermolecuul en ondergaat opnieuw dehydratie om de OH-groep te elimineren en een tweede dubbele binding tot stand te brengen (vijfde en zesde rij). Zo en tenslotte wordt dibenzalaceton geproduceerd.

Synthese

Reagentia

De reagentia voor het uitvoeren van de synthese van dibenzalaceton zijn de volgende:

- 95% ethanol.

- Benzaldehyde vers gedestilleerd uit bittere amandelolie.

- NaOH als basische katalysator in gedestilleerd water.

De te gebruiken hoeveelheden zijn afhankelijk van de hoeveelheid dibenzalaceton die moet worden gesynthetiseerd. Er wordt echter naar gestreefd dat er een overmaat aan benzaldehyde is, omdat een deel daarvan wordt geoxideerd tot benzoëzuur. Ook is gegarandeerd dat de reactie minder tijd kost en dat het ongewenste benzylideenketon in mindere mate wordt geproduceerd.

Ethanol werkt als een oplosmiddel voor benzaldehyde, anders lost het niet op in het basische NaOH-medium.

Werkwijze

Meng de ethanol met de benzaldehyde in een grote beker. Vervolgens wordt het basische NaOH-medium toegevoegd tijdens constant magnetisch roeren. In deze stap treedt de Cannizzaro-reactie in mindere mate op; dat wil zeggen, twee moleculen benzaldehyde die niet in verhouding staan ​​tot een van benzylalcohol en de andere van benzoëzuur, gemakkelijk herkenbaar aan zijn karakteristieke zoete geur.

Voeg ten slotte de aceton toe en wacht een half uur totdat de oplossing troebel en geeloranje van kleur is. Dibenzalaceton zal neerslaan als gevolg van water, dus wordt een aanzienlijke hoeveelheid water toegevoegd om de volledige neerslag te bevorderen.

Het dibenzalaceton wordt onder vacuüm afgefiltreerd en de gelige vaste stof wordt verschillende keren met gedestilleerd water gewassen.

Herkristallisatie

Een herkristalliseerd monster van dibenzalaceton zou moeten gloeien zoals de kristallen in deze afbeelding. Bron: Smokefoot

Om het dibenzalaceton te zuiveren, wordt 95% ethanol of hete ethylacetaat gebruikt, zodat bij elke herhaling van de herkristallisatie kristallen met een grotere zuiverheid worden verkregen. Het aanvankelijke geelachtige poeder zal dus worden omgezet in kleine gele kristallen van dibenzalaceton.

Toepassingen

Dibenzalaceton is een verbinding die niet veel toepassingen heeft. Vanwege het vermogen om ultraviolet licht te absorberen, wordt het gebruikt bij de formulering van zonnebrandmiddelen of elk ander product dat de incidentie van UV-stralen probeert te verminderen, of het nu gaat om coatings of verven.

Aan de andere kant wordt dibenzalaceton gebruikt in de organometaalsyntheses van palladium. Het werkt als een bindmiddel dat coördineert met de metallische palladiumatomen, Pd ⁰ , om het tris (dibenzylideenaceton) dipalladium (0) -complex te vormen.

Deze organometaalverbinding levert Pd ^0- atomen in verschillende organische syntheses, en daarom gedraagt ​​het zich als een homogene katalysator, omdat het oplost in veel organische oplosmiddelen.

Ook is dibenzalaceton als bindmiddel gemakkelijk te vervangen door andere organische bindmiddelen, waardoor de organometaalsyntheses van palladium zich snel kunnen ontwikkelen.

Risico's

Met betrekking tot de risico's is er niet veel informatie beschikbaar die rapporteert over de mogelijke effecten op de gezondheid of het milieu die dibenzalaceton kan veroorzaken. In zuivere staat is het een vaste stof irriterend bij inslikken, ademen of door direct contact met de ogen of de huid.

Het is echter blijkbaar niet voldoende irriterend dat het geen deel kan uitmaken van zonnebrandcrèmes. Aan de andere kant, omdat het zo onoplosbaar is in water, is de concentratie erin verwaarloosbaar en presenteert het zichzelf als een vaste verontreiniging. In die zin is het niet bekend hoe schadelijk de troebelheid die het veroorzaakt, is voor de mariene fauna of bodems.

Tot het tegendeel is bewezen, zal dibenzalaceton worden beschouwd als een relatief veilige verbinding, aangezien de lage reactiviteit ervan geen reden is voor risico's of grotere voorzorgsmaatregelen.

Referenties

1. Morrison, RT en Boyd, R, N. (1987). Organische chemie. 5e editie. Redactioneel Addison-Wesley Interamericana.
2. Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). Mc Graw Hill.
3. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. (10e editie.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2020). Dibenzylideenaceton. Hersteld van: en.wikipedia.org
5. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Dibenzylideenaceton. PubChem-database., CID = 640180. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Organische syntheses. (2020). Dibenzalaceton. Hersteld van: orgsyn.org
7. Dibenzalaceton door Aldol Condensation. Hersteld van: web.mnstate.edu