Prctica 4. Sntesis de Cumarinas

Integrantes de equipo: Alan Arizpe, Paola Estrada, Maria Jos Parra, Juan Stenner

29 de Enero de 2016

Materia: Laboratorio de Qumica Orgnica Aplicada

ANTECEDENTES

-La condensacin de Pechmann-Duisberg se descubri por Hans von Pechmann en 1896.

-La condensacin de Knoevanegel fue inventada por Emile Knoevanegel en 1889.

-Generalmente se usa para formar nitroalquenos (intermediarios valiosos para reaccin de Michael o Diels-Adler)

-Paso esencial en la produccin de lumefantrina; frmaco que combate malaria.

-Permite sintetizar cumarinas en vez de tener que aislarlas de plantas.

-Fenoles altamente activados como resorcinol permiten condiciones de reaccin menos extremas.

OBJETIVOS Estudiar los mtodos sintticos ms utilizados para la sntesis de cumarinas.

Obtener un indicador fluorescente utilizando la reaccin de Pechmann-Duisberg.

Sintetizar un colorante para dispositivos lser mediante la reaccin de condensacin de Knoevenagel.

Comparar las ventajas y desventajas de los mtodos utilizados.

Identificar las condiciones que hacen verde a este protocolo comparadas con las metodologas tradicionales.

Caracterizar el producto obtenido mediante las tcnicas espectroscpicas convencionales (IR, UV y RMN)

METODOLOGA (Reaccin Pechmann-Duisberg)

1. Colocar en un matraz de bola de 10mL equipado con un agitador magntico y un refrigerante, 1 mmol de resorcinol, 1 mmol de acetoacetato de etilo, 1.5 mL de tolueno y 100 mg de amberlita 15.

2. Calentar la mezcla a reflujo durante 45 minutos bajo agitacin constante cuidando de no calentar demasiado rpido.

3. Enfriar la mezcla de reaccin hasta temperatura ambiente.4. 4. Agregar 20 mL de MeOH tibio para disolver el precipitado blanco que se ha

formado.5. Filtrar al vaco para recuperar el catalizador cido de la mezcla de reaccin.6. Colocarlo en una charolita de plstico en la campana de extraccin hasta

sequedad.7. Desecharlo en el frasco etiquetado como Amberlita recuperada.

8. Transferir el filtrado a un vaso de precipitados de 50 mL.9. En la campana de extraccin calentar la mezcla hasta que se evapore por completo el disolvente.10. Agregar 2 mL de MeOH tibio al slido blanco obtenido del paso anterior hasta que se disuelva por completo y en seguida agregar a la mezcla 2 mL de agua destilada, agitar y coloca el vaso en un bao de hielo hasta que recristalice el producto.11. Finalmente, filtrar al vaco los cristales de la 7-hidroxi-4-metilcumarina hasta que se seque el producto, determinar el rendimiento de la reaccin y caracterizar el producto por IR y RMN 1H y 13C.

METODOLOGA (Reaccin Pechmann-Duisberg)

1. Dentro de la campana, colocar en un matraz Erlenmeyer de 10 mL equipado con un agitador magntico 2 mmoles de 4-(dietilamino)salicilaldehdo, 4 mmoles de acetoacetato de etilo y 3 gotas de piperidina.

2. Instalar el matraz sobre una parrilla y agitar vigorosamente de 20 a 30 min hasta que se forme una solucin viscosa amarillo/caf (si el 4-(dietilamino)salicilaldehdo no se disuelve de inmediato, calienta suavemente hasta que se disuelva y apaga el calentamiento).

3. Transcurrido este tiempo, realiza un anlisis de la mezcla por CCF utilizando como eluyente una mezcla 1:1 hexano:acetato de etilo.

4. Retirar el matraz de la parrilla y adicionar a este 5 mL. de EtOH absoluto, esto causar la formacin de un precipitado muy fino.

5. Calentar esta mezcla hasta que se disuelva el precipitado.6. Gradualmente llevarla hasta ebullicin.

METODOLOGA (Condensacin de Knoevenagel)

METODOLOGA (Condensacin de Knoevenagel) 7. Posteriormente enfriar la mezcla hasta temperatura ambiente. 8. Colocar la mezcla en un bao de hielo por 10 min. 9. Filtrar al vaco utilizando un embudo Hirsch. 10. Lavar el producto obtenido con dos porciones de 2.5 mL de EtOH absoluto fro para remover cualquier traza del aldehdo de partida y mantenlo al vaco por 10 min. 11. El crudo de reaccin se recristaliza fcilmente de EtOH absoluto para obtener un slido amarillo brillante. Pesar el producto, calcular el rendimiento de la reaccin y obtener los espectros de IR, RMN 1H y 13C y UV-visible.

12. Para determinar el espectro UV-Vis del compuesto obtenido, preparar una solucin stock en un matraz volumtrico de 10 mL disolviendo 29 mg del producto en 10 mL de acetona y transfiriendo 20 L de esta solucin a un matraz volumtrico de 10 mL y llevar al aforo con acetona. Esta solucin debe tener una absorbancia de 1.0 a una max de 436 nm.

ANLISIS DE REACTIVOS Y SUSTANCIAS

REACTIVO FRMULA DESCRIPCIN/USOINFORMACIN

DE SEGURIDAD

Acetato de Etilo C4H8O2 Lquido incoloro con olor dulce. Utilizado como eluyente para CCF.

Acetoaceato de Etilo C6H10O3 Lquido incoloro con olor dulce. Utilizado como base de la sntesis al reaccionar con resorcinol.

Amberlita-15 C18H18O3C6S Slido caf-gris. Utilizado como catalizador cido de intercambio inico.

Cloroformo CHCl3 Lquido denso, incoloro con olor dulce. Generalmente utilizado como solvente orgnico.

Etanol absoluto C2H6O Lquido incoloro con olor qumico. Utilizado para remover rastros del 4-(dietilamino)salicilaldehdo.

Metanol CH4O Lquido incoloro ligero con olor similar a etanol. Utilizado para la recristalizacin.

REACTIVO FRMULA DESCRIPCIN INFORMACIN DE SEGURIDAD

Hexano C6H14 Lquido incoloro sin olor. Utilizado para CCF como eluyente.

Resorcinol C6H6O2 Slido blanco que torna a rosa en contacto con el aire. Reacciona con el acetoacetato de etilo.

Tolueno C7H8 Lquido incoloro insoluble en agua. Utilizado como solvente en primera reaccin.

Piperidina C5H11N Lquido incoloro fumante con olor a amoniaco. Utilizado para catalizar la condensacin de Knoevenagel.

4-(dietilamino)salicilaldehdo C11H15NO2

Slido polvoso con color morado. Reacciona con el acetoato de etilo desprotonado por la piperidina.

Txico al inhalarse o hacer contacto con la piel.

ANLISIS Y EXPLICACIN DE MECANISMO 1*

ANLISIS Y EXPLICACIN DE MECANISMO 2En nuestro caso 4-(dietilamino)salicilaldehdo

FUENTES CONSULTADAS: R. Pratap, V. J. Ram, Chem. Rev. 2014, 114, 10476

R. Pal, T. Sarkar, S. Khasnobis, ARKIVOC 2012, (i), 570

J. Clayden, N. Greeves, S. Warren, Organic Chemistry 2012, Oxford University Press, NY.

J. A. Joule, K. Mills, Heterocyclic Chemistry 2010, John Wiley & Sons, UK

L. Krti, C. Czak, Strategic applications of named reactions in organic synthesis 2005, Elsevier Academic Press, USA.-http://courses.chem.psu.edu/chem36/Chem36H/IndivExpt1/804%20Pechman%20Rx.pdf