4023 Σύνθεση του κυκλοπεντανο-2-καρβοξυλικού αιθυλεστέρα από αδιπικό διαιθυλεστέρα

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "4023 Σύνθεση του κυκλοπεντανο-2-καρβοξυλικού αιθυλεστέρα από αδιπικό διαιθυλεστέρα"

Κύριλλος Δοξαράς
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 NP 4023 Σύνθεση του κυκλοπεντανο-2-καρβοξυλικού αιθυλεστέρα από αδιπικό διαιθυλεστέρα NaEt C 10 H 18 4 Na C 2 H 6 C 8 H 12 3 (202.2) (23.0) (46.1) (156.2) Ταξινόµηση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις ουσιών Αντίδραση καρβονυλίου σε παράγωγο καρβοξυλικού οξέος, Συµπύκνωση Dieckmann, αντίδραση κυκλοποίησης εστέρας καρβοξυλικού οξέος Μέθοδοι εργασίας Εργασία µε απόκλεισµό υγρασίας, θέρµανση µε επαναρροή ανάδευση µε αναδευτήρα KPG, ανάδευση µε µαγνητική ράβδο, στάγδην προσθήκη µε σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης, εκχύλιση, πλύση, διήθηση, εξάτµιση σε περιστρεφόµενο εξατµιστή, απόσταξη µε ελαττωµένη πίεση, θέρµανση σε ελαιόλουτρο. Σε εργασία κλίµακας 100 mmol ακαδευτήρας KPG Οδηγία (κλίµακα 10 mmol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 100 ml, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε εξισορρόπηση της πίεσης, εσωτερικό θερµόµετρο, ψυκτήρας επαναρροής (κατά προτίµηση µετάλλικός για λόγους ασφαλείας), σωλήνας ξήρανσης, διαχωριστικό χωνί, συσκευή απόσταξης Kugelrohr ή συσκευή µικροαποστάξεων, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, περιστρεφόµενος εξατµιστής, αντλία κενού, ελαιόλουτρο. Ουσίες αδιπικός διαιθυλεστέρας (bp 245 C) νάτριο τολουόλιο (απόλυτο) (bp 111 C) αιθανόλη (απόλυτος) (bp 78 C) διαιθυλαιθέρας (bp 35 C) υδροχλωρικό οξύ (πυκνό) θειϊκό νάτριο για ξήρανση 2.02 g (2.00 ml, 10.0 mmol) 0.25 g (11 mmol) 40 ml g (0.038 ml, 0.65 mmol) 60 ml 5 ml περίπου 1 g 1

2 NP Αντίδραση Σε µια τρίλαιµη φιάλη των 100 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε εξισορρόπηση της πίεσης, εσωτερικό θερµόµετρο και ψυκτήρα επαναρροής µε σωλήνα ξήρανσης φέρονται 20 ml απόλυτου τολουολίου. Προστίθενται 0.25 g (11 mmol) πρόσφατα τεµαχισµένων τεµαχιδίων νατρίου απαλλαγµένων από επιφανειακά οξείδια. Το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή και αναδεύεται πολύ ισχυρά µε µαγνητικό αναδευτήρα µέχρις ότου το νάτριο µετατραπεί σε ένα αιώρηµα. Όταν σχηµατιστεί το αιώρηµα η ανάδευση σταµατά και το αιώρηµα ψύχεται στους 80 ο C. Τότε προστίθεται στάγδην και µε ισχυρή ανάδευση σε 10 λεπτά ένα µίγµα από 2.02 g (2.00 ml, 10 mmol) αδιπικού διαιθυλεστέρα και 0.03 g απόλυτης αλκοόλης. Στη συνέχεια το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή. Μετά από 10 λεπτά αποβάλλεται ένα ογκώδες ίζηµα. Προστίθενται 20 ml απόλυτου τολουολίου και το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή και ανάδευση για 1.5 ώρες ακόµη. Επεξεργασία Το µίγµα της αντίδρασης ψύχεται, αποχύνεται σε 5 g πάγου και οξινίζεται µε 5 ml υδροχλωρικού οξέος. Η οργανική φάση διαχωρίζεται σε διαχωριστικό χωνί και η υδατική φάση ανακινείται τρείς φορές µε 20 ml διαιθυλαιθέρα κάθε φορά. Όλες οι οργανικές φάσεις ενώνονται, πλένονται δύο φορές µε 10 ml νερού κάθε φορά, και ξηραίνονται υπεράνω θειϊκού νατρίου. Στη συνέχεια το ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση και ο διαλύτης αποµακρύνεται σε περιστρεφόµενο εξατµιστή. Παραµένει ένα υγρό υπόλειµµα. Απόδοση ακάθαρτου προϊόντος: 1.34 g. Το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται υπό ελαττωµένη πίεση σε συσκευή απόσταξης Kugelrohr ή σε µια συσκευή µικροαποστάξεων. Απόδοση: 1.17 g (7.49 mmol, 75%); bp 110 C (25 hpa), άχροο υγρό; n 20 D = Σχόλια Το προϊόν θα χρησιµοποιηθεί στο πείραµα Νο 4024 σαν πρώτη ύλη. ιαχείρηση αποβλήτων Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατική φάση Εξατµισθέν µίγµα οργανικών διαλυτών Υπόλειµµα απόσταξης Θειϊκό νάτριο Απόρριψη Μίγµατα διαλύτη νερού, περιέχοντα αλογόνο Οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου ιάλυση σε µικρή ποσότητα ακετόνης και µετά: οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Χρόνος 5-6 ώρες. ιακοπή Μετά τις διαδικασίες πλύσεων. 2

3 NP Βαθµός δυσκολίας Μέτρια. Οδηγία (κλίµακα 100 mmol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 500 ml, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε εξισορρόπηση της πίεσης, εσωτερικό θερµόµετρο, ψυκτήρας επαναρροής (κατά προτίµηση µετάλλικός για λόγους ασφαλείας), σωλήνας ξήρανσης, διαχωριστικό χωνί, συσκευή απόσταξης, κινητήρας ανάδευσης µε αναδευτήρα KPG, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, περιστρεφόµενος εξατµιστής, αντλία κενού, ελαιόλουτρο Ουσίες αδιπικός διαιθυλεστέρας (bp 245 C) νάτριο τολουόλιο (απόλυτο) (bp 111 C) αιθανόλη (απόλυτος) (bp 78 C) διαιθυλαιθέρας (bp 35 C) υδροχλωρικό οξύ (πυκνό) θειϊκό νάτριο για ξήρανση 20.2 g (20.0 ml, 100 mmol) 2.5 g (110 mmol) 300 ml 0.30 g (0.38 ml, 6.5 mmol) 210 ml 15 ml περίπου 5 g Αντίδραση Σε µια τρίλαιµη φιάλη των 500 ml εφοδιασµένη µε αναδευτήρα KPG, σταγονοµετρικό χωνί προσθήκης µε εξισορρόπηση της πίεσης, εσωτερικό θερµόµετρο και ψυκτήρα επαναρροής µε σωλήνα ξήρανσης φέρονται 150 ml απόλυτου τολουολίου. Προστίθενται 2.5 g (110 mmol) πρόσφατα τεµαχισµένων τεµαχιδίων νατρίου απαλλαγµένων από επιφανειακά οξείδια. Το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή και αναδεύεται πολύ ισχυρά µε µαγνητικό αναδευτήρα µέχρις ότου το νάτριο µετατραπεί σε ένα αιώρηµα. Όταν σχηµατιστεί το αιώρηµα η ανάδευση σταµατά και το αιώρηµα ψύχεται περίπου στους 80 ο C. Τότε προστίθεται στάγδην και µε ισχυρή ανάδευση σε 10 λεπτά ένα µίγµα από 20.2 g (20.0 ml, 100 mmol) αδιπικού διαιθυλεστέρα και 0.3 g απόλυτης αλκοόλης. Στη συνέχεια το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή. Μετά από 10 λεπτά αποβάλλεται ένα ογκώδες ίζηµα. Προστίθενται 150 ml απόλυτου τολουολίου και το µίγµα θερµαίνεται µε επαναρροή και ανάδευση για 2.5 ώρες ακόµη. Επεξεργασία Το µίγµα της αντίδρασης ψύχεται, αποχύνεται σε 40 g πάγου και οξινίζεται µε 15 ml υδροχλωρικού οξέος. Η οργανική φάση διαχωρίζεται σε διαχωριστικό χωνί και η υδατική φάση ανακινείται τρείς φορές µε 70 ml διαιθυλαιθέρα κάθε φορά. Όλες οι οργανικές φάσεις ενώνονται, πλένονται δύο φορές µε 50 ml νερού κάθε φορά, και ξηραίνονται υπεράνω θειϊκού νατρίου. Στη συνέχεια το ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση και ο διαλύτης αποµακρύνεται σε περιστρεφόµενο εξατµιστή. Παραµένει ένα υγρό υπόλειµµα. Απόδοση ακάθαρτου προϊόντος 14.2 g. 3

4 NP Το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται υπό ελαττωµένη πίεση σε συσκευή απόσταξης Kugelrohr ή σε µια συσκευή µικροαποστάξεων. Απόδοση: 11.8 g (75.5 mmol, 75%); bp 113 C (36 hpa, ελαιόλουτρο 130 C), άχροο υγρό; n 20 D = Σχόλια Το προϊόν θα χρησιµοποιηθεί στο πείραµα Νο 4024 σαν πρώτη ύλη. ιαχείρηση αποβλήτων Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατική φάση Εξατµισθέν µίγµα οργανικών διαλυτών Υπόλειµµα απόσταξης Θειϊκό νάτριο Απόρριψη Μίγµατα διαλύτη νερού, περιέχοντα αλογόνο Οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου ιάλυση σε µικρή ποσότητα ακετόνης και µετά: οργανικοί διαλύτες, ελεύθεροι αλογόνου Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Χρόνος 6 ώρες. ιακοπή Μετά τις διαδικασίες πλύσεων. Βαθµός δυσκολίας Μέτρια Αναλυτικά δεδοµένα Έλεγχος πορεία αντίδρασης µε αέρια χρωµατογραφία (GC) Παρασκευή δείγµατος από το διάλυµα της αντίδρασης: Με τη βοήθεια σιφωνίου Pasteur λαµβάνονται 5 σταγόνες από το µίγµα της αντίδρασης, αραιώνονται µε 10 ml διχλωροµεθανίου και ανακινούνται µε 3 σταγόνες νερό. Η υδατική φάση διαχωρίζεται και η οργανική φάση ξηραίνεται µε θειϊκό νάτριο. Στη στήλη εισάγονται 0.2 µl από το διάλυµα. Παρασκευή δείγµατος από το αποµονωθέν προϊόν: Μια σταγόνα από το προϊόν διαλύεται σε 10 ml διχλωροµεθανίου. Στη στηλη εισάγονται 0.2 µl από το διάλυµα Συνθήκες GCστήλη: DB-1, 28 m, internal diameter 0.32 mm, film 0.25 µm είσοδος: on-column-injection φέρον αέριο: hydrogen (40 cm/s) φούρνος: 90 C (5 min), 10 C/min to 240 C (30 min) ανιχνευτής: FID, 270 C Η επί τοις % συγκέντρωση υπολογίστηκε από το εµβαδόν των κορυφών. 4

5 NP GC του ακάθαρτου προϊόντος Χρόνος συγκρατήσεως (min) Ουσία Εµβαδόν κορυφών % 6.4 προϊόν (κυκλοπεντανο-2-καρβοξυλικός αιθυλεστέρας) 98.7 Άλλα Άγνωστες προσµίξεις < 0.7 ανα κορυφή GC καθαρού προϊόντος Χρόνος συγκρατήσεως (min) Ουσία Εµβαδόν κορυφών % 6.6 προϊόν (κυκλοπεντανο-2-καρβοξυλικού αιθυλεστέρας)

6 NP Φάσµα 1 H NMR ακάθαρτου προϊόντος (300 MHz, CDCl 3 ) Φάσµα 1 H NMR καθαρού προϊόντος (300 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Πολλαπλότητα Αριθµόςf H Απόδοση 1.28 t 3 -CH 2 CH m 1 5-H a 2.14 m 1 5-H b 2.25 m 4 3-H, 4-H 3.15 dd 1 1-H 4.19 q 2 -CH 2 CH 3 6

7 NP Φάσµα 13 C NMR ακάθαρτου προϊόντος (75.5 MHz, CDCl 3 ) Φάσµα 13 C NMR καθαρού προϊόντος (75.5 MHz, CDCl 3 ) δ (ppm) Απόδοση 13.8 CH C C C C CH 2 CH C C διαλύτης 7

8 NP Φάσµα IR καθαρού προϊόντος (film) cm -1 (cm -1 ) Assignment 2980, 2886 εσµός C-H, αλκάνιο 1756 εσµός C=, εστέρας 1725 εσµός C=, κετόνη 8

Σχετικά έγγραφα

4006 Σύνθεση του 2-(3-οξοβουτυλο)κυκλοπεντανονο-2- καρβοξυλικού αιθυλεστέρα

NP 4006 Σύνθεση του 2-(3-οξοβουτυλο)κυκλοπεντανονο-2- καρβοξυλικού αιθυλεστέρα CEt + FeCl 3 x 6 H 2 CEt C 8 H 12 3 C 4 H 6 C 12 H 18 4 (156.2) (70.2) (270.3) (226.3) Ταξινόµηση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις