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Escrevi uma descrição detalhada da preparação do nitrostyrene substituído para aqueles que estão interessados em feniletilaminas do tipo 2C e têm alguns problemas com essa etapa(@Rabidreject) ou querem aumentar o rendimento e a pureza desse precursor.
** Isso é ~1,1 equivalente molar (~10% de excesso) de GAA em relação à etilenodiamina, pois precisamos de 2 moles para cada mol de amina para obter o sal de diacetato in situ. Um pouco de excesso é necessário para garantir a neutralização total, de modo que não haja amina livre na mistura da reação, pois isso induzirá a formação de subprodutos.
- NM (1,137 g/ml) => 4,4g / 1,137 = 3,87ml; 11g / 1,137 = 9,67ml
- EDA (0,9 g/ml) => 1,4g / 0,9 = 1,56ml
- GAA (1,05 g/ml) => 3,2g / 1,05 = 3,05ml
2) Como você já notou, aqui é fornecida uma ampla faixa de proporção de nitrometano para aldeído, o que é feito intencionalmente para demonstrar a confiabilidade dessa reação, já que excelentes rendimentos foram obtidos com apenas 1,2 equivalente (20% de excesso molar) de NM e permanecem estáveis dentro de toda essa faixa, portanto, se você tiver NM puro e seco e for difícil obtê-lo, não pegue um grande excesso, pois essa reação catalisada por EDDA economizará muito tempo e dinheiro.
3) Se você obtiver ótimos rendimentos com a qualidade atual dos precursores, nas próximas execuções você poderá reduzir a carga do catalisador em até duas vezes ou mais, até que isso não afete seus rendimentos, por exemplo, use 0,3/0,675 eq. ou 0,2/0,45 eq. de EDA e GAA, respectivamente.
4) No caso do metanol como solvente, a taxa de reação aumenta muito, 5 a 10 minutos a 60°C são suficientes. Isso também pode ser atribuído ao aumento da concentração de reagentes, pois o aldeído tem maior solubilidade em MeOH. Quando a cor vermelha escura é obtida, todo o aldeído é consumido em sua maior parte. Manter o produto nessa temperatura após a reação de todo o aldeído diminuirá o rendimento. Não use mais solvente do que o necessário. Mas o condensador de refluxo com fluxo de água nesse caso é obrigatório.
Adicione 1,4 g (1,6 ml) de EDA fumegante seco e, em seguida, lentamente, 3,2 g (3,1 ml) de GAA (fumaça). Quando tudo ficar homogêneo, adicione 4,4 g (3,9 ml) de NM e, de preferência, conecte o condensador de refluxo (pode ser sem fluxo de água) e mexa magneticamente ou agite de vez em quando com a mão, aquecendo suavemente em banho-maria ou placa de aquecimento, de modo que a temperatura interna permaneça próxima a 60 °C* por até 1 hora (5 a 10 minutos para o solvente MeOH). Resfrie até a temperatura ambiente e, na maioria dos casos, ocorrerá a cristalização; caso contrário, tente arranhar as paredes internas com um bastão de vidro e coloque-o na geladeira por algumas horas ou durante a noite. Quebre os cristais em uma massa de reação ainda fria com uma haste ou espátula ou agitando, filtre a vácuo o produto de nitroestireno (2,5-DMNS), lave com uma pequena quantidade de solução fria de IPA:água 1:1 v/v (ou MeOH:água 1:2 v/v) e seque ao ar. Os rendimentos são de até 95% (12 g, 1,2 w/w). O P.M. após a recristalização é de 118-120°C.**
* Por conveniência, você pode controlar apenas a temperatura externa do banho, que geralmente deve ser 5 a 10 °C mais alta, portanto, mantenha-a entre 65 e 70 °C.
** Na maioria dos casos, a recristalização não é necessária, mas pode ser feita com uma quantidade mínima de IPA quente ou solução de IPA-água.
Se houver tempo suficiente para o crescimento dos cristais, você obterá um material cristalino fino de cor laranja a laranja-avermelhado, que às vezes lembra lã de vidro ou apenas agulhas longas.
ADVERTÊNCIA: Irritante para a pele! Use luvas e óculos e evite a poeira desse produto.
@Rabidreject, desejo a você os melhores rendimentos e aguardo seu feedback.
trans-2,5-Dimetoxi-beta-nitrostyrene (2,5-Dimetoxinitrostyrene, 2,5-DMNS, CAS 40276-11-7)
Controle de qualidade preliminar.
É possível obter rendimentos melhores de até 95% nessa reação se a pureza dos precursores, especialmente o aldeído e o NM, for suficientemente alta.- O p.m. do 2,5-dimetoxibenzaldeído (2,5-DMBA) deve ser de 50°C ou próximo disso. Se ele foi feito por você ou por outro cozinheiro e o valor de p.m. estiver longe disso ou se você não conseguir obter altos rendimentos, é melhor purificá-lo por destilação a alto vácuo ou por meio de aduto de bissulfito ou, pelo menos, recristalizá-lo uma vez.
- O b.p. do nitrometano (NM, MeNO2) deve ser 101°C a 760 mmHg. Se não for do frasco original, redestile-o e colete a fração intermediária com o intervalo mais estreito possível, de preferência dentro de 1°C, por exemplo, 101+-0,5°C, que pode se desviar +-2°C dos dados da literatura, dependendo da pressão atm. em sua região.
- A etilenodiamina (EDA) deve soltar fumaça ao ar livre; se não houver fumaça, é porque está altamente contaminada com água ou não é o que você pensa. Você pode secá-la com NaOH/KOH, decantá-la e, em seguida, secá-la ainda mais com metal de sódio ou peneiras moleculares e, então, destilá-la ou tentar preparar o sal de diacetato (EDDA) em éter dietílico seco e frio. É um sal muito higroscópico. O EDA puro tem b.p. de 117°C a 760 mm.
- O ácido acético glacial (GAA) também deve estar o mais seco possível. Coloque-o na geladeira a 2-5°C e aguarde a cristalização; se ela não ocorrer dentro de 1-2 dias, isso significa excesso de água. Nesse caso, coloque-o no freezer. Se ele se tornar apenas parcialmente sólido, decante o líquido e guarde a massa cristalina, obtendo assim um GAA relativamente seco. Isso só funciona se o teor de ácido acético já for de pelo menos 80% ou mais.
- Os solventes alcoólicos (metanol, isopropanol), na maioria dos casos, são suficientemente secos para essa reação diretamente dos fornecedores comerciais, mas, em caso de dúvida, é melhor comprar de outra fonte ou destilar (somente para metanol) por meio da coluna Vigreux.
Você precisa de.
- 2,5-DMBA - [MW = 166,17 g/mol] - 1 eq.
- Nitrometano - [MW = 61,04 g/mol] - 1,2-3 eq. (0,44-1,1 w/w; 0,39-0,97 v/w)
- Etilenodiamina - [MW = 60,10 g/mol] - 0,4 eq. (0,14 p/p; 0,16 p/p)*
- GAA (ácido acético) - [MW = 60,05 g/mol] - 0,9 eq. (0,32 p/p; 0,31 p/p)**
- Solvente - abs. iPrOH (IPA) (x7 v/w) ou abs. MeOH (metanol) (x3 v/w)
- 2,5-DMNS (produto) - [MW = 209,2 g/mol]
** Isso é ~1,1 equivalente molar (~10% de excesso) de GAA em relação à etilenodiamina, pois precisamos de 2 moles para cada mol de amina para obter o sal de diacetato in situ. Um pouco de excesso é necessário para garantir a neutralização total, de modo que não haja amina livre na mistura da reação, pois isso induzirá a formação de subprodutos.
Observações.
1) As proporções são dadas por peso (w/w = peso por peso) em relação ao aldeído, exceto para o solvente, portanto, por exemplo, se você começar com 10 g de 2,5-DMBA, precisará de 4,4-11 g de NM, 1,4 g de EDA, 3,2 g de GAA e 70 ml de IPA ou 30 ml de MeOH. Se quiser medir NM, EDA e GAA por volumes, que é uma técnica menos precisa, mas mais rápida, com pipeta/seringa, divida os valores de peso por suas densidades relativas para compostos puros a 20°C:- NM (1,137 g/ml) => 4,4g / 1,137 = 3,87ml; 11g / 1,137 = 9,67ml
- EDA (0,9 g/ml) => 1,4g / 0,9 = 1,56ml
- GAA (1,05 g/ml) => 3,2g / 1,05 = 3,05ml
2) Como você já notou, aqui é fornecida uma ampla faixa de proporção de nitrometano para aldeído, o que é feito intencionalmente para demonstrar a confiabilidade dessa reação, já que excelentes rendimentos foram obtidos com apenas 1,2 equivalente (20% de excesso molar) de NM e permanecem estáveis dentro de toda essa faixa, portanto, se você tiver NM puro e seco e for difícil obtê-lo, não pegue um grande excesso, pois essa reação catalisada por EDDA economizará muito tempo e dinheiro.
3) Se você obtiver ótimos rendimentos com a qualidade atual dos precursores, nas próximas execuções você poderá reduzir a carga do catalisador em até duas vezes ou mais, até que isso não afete seus rendimentos, por exemplo, use 0,3/0,675 eq. ou 0,2/0,45 eq. de EDA e GAA, respectivamente.
4) No caso do metanol como solvente, a taxa de reação aumenta muito, 5 a 10 minutos a 60°C são suficientes. Isso também pode ser atribuído ao aumento da concentração de reagentes, pois o aldeído tem maior solubilidade em MeOH. Quando a cor vermelha escura é obtida, todo o aldeído é consumido em sua maior parte. Manter o produto nessa temperatura após a reação de todo o aldeído diminuirá o rendimento. Não use mais solvente do que o necessário. Mas o condensador de refluxo com fluxo de água nesse caso é obrigatório.
Procedimento para 10 g de aldeído.
Em um balão de 250 ml, dissolva 10 g de 2,5-DMBA em 70 ml de abs. IPA (ou 30 ml de MeOH em um frasco de 100-250 ml), aquecendo e mexendo/agitando um pouco.Adicione 1,4 g (1,6 ml) de EDA fumegante seco e, em seguida, lentamente, 3,2 g (3,1 ml) de GAA (fumaça). Quando tudo ficar homogêneo, adicione 4,4 g (3,9 ml) de NM e, de preferência, conecte o condensador de refluxo (pode ser sem fluxo de água) e mexa magneticamente ou agite de vez em quando com a mão, aquecendo suavemente em banho-maria ou placa de aquecimento, de modo que a temperatura interna permaneça próxima a 60 °C* por até 1 hora (5 a 10 minutos para o solvente MeOH). Resfrie até a temperatura ambiente e, na maioria dos casos, ocorrerá a cristalização; caso contrário, tente arranhar as paredes internas com um bastão de vidro e coloque-o na geladeira por algumas horas ou durante a noite. Quebre os cristais em uma massa de reação ainda fria com uma haste ou espátula ou agitando, filtre a vácuo o produto de nitroestireno (2,5-DMNS), lave com uma pequena quantidade de solução fria de IPA:água 1:1 v/v (ou MeOH:água 1:2 v/v) e seque ao ar. Os rendimentos são de até 95% (12 g, 1,2 w/w). O P.M. após a recristalização é de 118-120°C.**
* Por conveniência, você pode controlar apenas a temperatura externa do banho, que geralmente deve ser 5 a 10 °C mais alta, portanto, mantenha-a entre 65 e 70 °C.
** Na maioria dos casos, a recristalização não é necessária, mas pode ser feita com uma quantidade mínima de IPA quente ou solução de IPA-água.
Se houver tempo suficiente para o crescimento dos cristais, você obterá um material cristalino fino de cor laranja a laranja-avermelhado, que às vezes lembra lã de vidro ou apenas agulhas longas.
ADVERTÊNCIA: Irritante para a pele! Use luvas e óculos e evite a poeira desse produto.
@Rabidreject, desejo a você os melhores rendimentos e aguardo seu feedback.