Síntese de fenilacetona (P2P) a partir de 1-fenil-2-nitropropeno (P2NP) via FeCl3

WillD

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Reagentes:
  • 1-fenil-2-nitropropeno (P2NP; cas 705-60-2) 1,63 g, 10 mmol;
  • Ferro em pó (Fe) 3 g;
  • FeCl3 0,6 g;
  • Ácido clorídrico (HCl 36% aq.) conc. 4 ml;
  • Tolueno 15 ml;
  • Água 55 ml;
  • Ácido clorídrico 3N (10,45%) HCl 25 ml;
  • Bicarbonato de sódio (NaHCO3);
  • Sulfato de magnésio (MgSO4);
Equipamentos e vidraria:
Esquema de reação:
O8UfdzDGSj
Síntese:
1. Uma mistura de 1-fenil-2-nitropropeno (P2NP) 1,63 g, 10 mmol, ferro em pó 3 g, FeCl3 0,6 g e ácido clorídrico (HCl 36% aq.) concentrado 4 ml em tolueno 5 ml e água 5 ml é agitada vigorosamente a 75 °C por 18 h em um balão de 50 ml com condensador de refluxo.
2. A suspensão verde-escura resultante é resfriada à temperatura ambiente e filtrada. As camadas são separadas.
3. A camada aquosa é lavada com uma porção adicional de 10 ml de tolueno, e os extratos de tolueno são combinados e
lavados com 25 ml de ácido clorídrico 3N (10,45%) HCl, 25 ml de água, 25 ml de bicarbonato de sódio saturado (NaHCO3) aq. 25 ml e 25 ml de água, sucessivamente, até atingir umpH neutro de 7.
4. A solução de tolueno é filtrada e seca sobre
sulfato de magnésio anidro (MgSO4). A mistura é filtrada dos sólidos.
5. O solvente de tolueno é
evaporado da mistura. Afenil-2-propanona (P2P; cas 103-79-7) é obtida como um óleo laranja. O rendimento é de aproximadamente 75%.
 
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btcboss2022

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Olá,

Experimentei esse sintetizador, mas é praticamente impossível mover o agitador magnético, pois todo o ferro fica preso nele, não permitindo que se mova (isso é normal em relação ao ímã).

Obrigado.

 

G.Patton

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agitador superior
 

ASheSChem

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vejo muito tamanho para esse reagente; alguma importância?

Tenho para vender:
300 mesh (36 µ)
75 µm
90 μm
100-300 µm
 

G.Patton

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Olá, desculpe-me pela resposta longa. ~75%
 

KokosDreams

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Obrigado por me informar.
 

cokemuffin

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De preferência, pelo menos 80-100 mesh.
 

ali.co

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Hi
desculpe, mas esse detalhe não corresponde às proporções
Outras proporções em reagentes
Outras proporções na síntese
Estou pensando em verificar esta síntese
Síntese longa
 

G.Patton

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Olá, o que você quer dizer com proporções?
 

CrystalBee

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P2np para p2p



Adicione a um balão de ebulição de fundo redondo (RBF) de 500 ml com 3 gargalos
O gargalo central tem um agitador suspenso - IMPORTANTE: tem de ser um agitador suspenso e tem de ser potente o suficiente para evitar que o pó de ferro se deposite no fundo; não é possível usar agitação magnética, pois ela não tem potência suficiente para manter o pó de ferro na solução e o ferro atrapalha a agitação magnética de qualquer forma.
o gargalo lateral tem um condensador de refluxo longo com água fria fornecida
O segundo gargalo lateral tem um funil de adição de equalização de pressão preenchido com 0,197 mol de ácido clorídrico conc. 35,5% no exemplo abaixo, o que equivale a 20,2 ml

O RBF está em um banho de água ou óleo para manter a temperatura interna da reação entre 85 e 95 graus Celsius.

Adicione ao RBF:
0,1 mol de P2NP (P2NP 163,2 g/mole) = 16,23 g de P2NP
0,715 mol de ferro (Fe 55,85 g/mole) = 40 g de ferro (Fe) - ferro fundido ou, idealmente, pó de ferro de 40 mesh (pó com tamanho de 0,4 mm)
Observação: A ativação de um metal normalmente envolve enxaguá-lo com um ácido mineral forte, como o ácido clorídrico, ou com uma solução alcalina, como o hidróxido de sódio, por alguns minutos, para remover qualquer camada de oxidação que o impeça de reagir.
Entretanto, nessa redução de nitroalceno a cetona, o ácido clorídrico é um dos reagentes e, portanto, a ativação pode ocorrer in situ.

75 ml de água destilada
0,1 g de cloreto férrico - atua como um catalisador de inicialização - ajuda a reação a começar mais rapidamente

O ácido do funil de adição é adicionado lentamente durante 5 a 6 horas, de modo a manter a reação em andamento, mas não de forma explosiva; o refluxo nunca deve ultrapassar a metade do condensador de refluxo.
No final, a mistura da reação foi basificada com solução de NaOH a 25% até o pH 11 e, em seguida, o óleo P2P foi destilado a vapor em um receptor.
O rendimento deve ser de 75 a 77% de P2P a partir do P2NP, ou seja, P2P 134,3 g/mol, portanto, 0,1 mol é 13,42 g e 0,75 a 0,77% de rendimento = 10 g (9,94 ml) a 10,3 g (10,24 ml) (a densidade do P2P é 1,006 g/mL).

Essa reação pode ser escalonada até um tamanho bastante grande, os equivalentes molares são:
razão molar de Fe/alceno = 7,15
razão molar de HCl/Alceno = 1,97
1,97 x 0,1 mol de p2NP=0,197 moles de HCl x HCl 36,458 g/mol = 7,18g de HCl
Se você tem ácido clorídrico concentrado a 35,5%, isso significa que ele tem 355g/L, ou 35,5g/100ml, portanto, 718g / 0,355 = 20,2ml de ácido clorídrico concentrado a 35,5% a ser adicionado por meio de um funil de adição

Portanto, uma reação de 1 mol usaria um RBF de 5L com 163,2 g de P2NP, 7,15 moles de Fe (7,15 x 55,85 g/mol) = 400 g de pó de ferro, 750 ml de água destilada, 1 g de cloreto férrico e 202 ml de ácido clorídrico concentrado a 35,5%
O rendimento seria de 100g (99,4 ml) a 103g (102,4 ml) de P2P


Observação: Para um agitador suspenso barato:
No ebay, você pode obter um rolamento de agitador de PTFE barato para se ajustar ao tamanho correto do gargalo central do seu frasco de ebulição, pode obter um agitador de aço revestido de PTFE para protegê-lo do ácido, pode obter uma fonte de alimentação de bancada que forneça 0-30V 0-3A por cerca de £30 e pode obter um motor CC de certos liquidificadores portáteis baratos que você pode desmontar e conectar o eixo do motor ao eixo do agitador, O eixo do agitador passa por um rolamento (lubrifique previamente o anel interno do rolamento com vaselina para ajudar a reduzir o atrito), conecte o motor à fonte de alimentação da bancada, ajuste a corrente alta o suficiente para fornecer ao motor e, em seguida, varie a velocidade aumentando/diminuindo a tensão.

Tampa padrão de PTFE Adaptador de rolamento de agitador de laboratório Acessório de agitador nº 29
https://www.ebay.co.uk/itm/313672059695
£10.84
Ele se encaixa em um soquete 29/32 em um frasco de ebulição e usa um eixo de agitador de 8 mm de diâmetro
Encontrar um agitador revestido de PTFE com diâmetro de eixo de 8 mm é complicado, a maioria no ebay é de 7 mm, portanto, talvez seja melhor encomendar ambos os itens da laborxing, que leva duas semanas para chegar, mas eles têm equipamentos de alta qualidade.

https://www.laborxing.com/products/ptfe-stirrer-bearing-adapter-joint-stopper
https://www.laborxing.com/products/ptfe-stirring-blades-propeller-2-winged-length-250-mm-to-750-mm

Fonte de alimentação de bancada 0-30V 0-10A - potencialmente potente o suficiente para executar reações eletroquímicas e módulos de resfriamento peltier
https://www.amazon.co.uk/dp/B09ZQBFZ4C
£44.99
Você deve conseguir encontrar uma mais barata porque só precisa de 0-3A, talvez se o motor que você pegar for de alto torque, então 0-5A
 

Rollin88

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Tentei essa reação com essas proporções exatas e simplesmente não consigo obter nenhum p2p. Estou seguindo exatamente o procedimento - por mais difícil que seja fazer com que meu funil de adição goteje tão lentamente, estou combinando todos os parâmetros. A RBF é uma bagunça que mal consigo ver. Não sei se estou agitando demais ou não, mas há pedaços de ferro presos nas conexões de vidro esmerilhado do funil de adição e do condensador de reflexo. Não tenho certeza se isso é normal... Quando basifico, já passei um pouco de 11 uma vez, o que pareceu produzir um pouco de fumaça no frasco. Acrescentei mais algumas gotas de Hcl para reduzir a temperatura para 11 e tudo ficou bem. Inundei o mesmo RBF sujo com ferro ainda lá dentro com água e executei uma destilação a vapor de 1 frasco na mistura de reação, que está muito escura nesse ponto, com as partículas pretas de ferro manchando tudo. O destilado que vem depois é sempre claro, com uma névoa ou nebulosidade, mas sem cor real. Nada de laranja. Imagino que se trate de uma mistura de óleo e água, mas quando extraio com DCM (o ph foi verificado duas vezes aqui e é 11,1), ele permanece na água mais tarde e o DCM parece apenas um DCM cristalino, talvez com uma leve coloração rosa. Se o DCM estiver claro, isso me diz que não há P2P? Não quero perder mais tempo com isso, prefiro tentar novamente. Não sei quais parâmetros alterar. Estou usando p2np triplamente recristalizado comprado de um fornecedor respeitável no exterior, estou usando "limalhas de ferro para síntese" que parecem legítimas, comprei FeCl3 da science company.com e o hcl é de grau acs da alliance chemical. Estou usando vidraria de alta qualidade, um agitador suspenso da Vevor com eixo e pá de PFTE. Eu estava pensando em tentar em seguida com zinco em pó e ZnCl2 para iniciar a reação, já que esta é a quarta vez que faço isso sem aparentemente chegar a lugar algum. As duas primeiras tentativas foram com 0,1M e a última com 0,2M, pois achei que um recipiente maior seria mais tolerante, mas todas as três falharam. Este último ficou com uma bela cor verde depois de 18h, mas havia uma espécie de lodo verde formado na parte interna do recipiente de vidro que tornava quase impossível ver acima da linha d'água.

Qualquer ajuda é bem-vinda.
 

Charlie3

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Alguém já experimentou esse método e o ampliou? Tentei hoje, usei
32,6 g de p2np
60 g de Fe
12 g de FeCL
88 ml de HCI 33%
300 ml de tolueno
1100 ml de água
500 ml de HCI a 10,45%.

Não parece muito prático se eu estiver tentando fazer 1 kg p2np, pois não terei vidrarias grandes o suficiente.
Alguém tem proporções melhores?
Esse método é muito mais simples, mas a desvantagem é que ele mancha muito a porcelana quando se despeja a camada indesejada.
 

Cardboard1234

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Estou um pouco curioso para saber qual é a finalidade da água na etapa 3? Ela parece passar direto pela solução de tolueno e permanece separada.
 

G.Patton

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Olá, ele é utilizado para se livrar dos sais solúveis em água que se formam durante essa reação.
 

Cardboard1234

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Olá, só quero ter certeza de que entendi isso corretamente.

Etapa 2: após filtrar a suspensão verde-escura, tenho uma solução levemente verde apenas com algumas gotas de solução marrom. Que camadas você quer separar?

Etapa 3: tenho que despejar tolueno na camada aquosa e extrair a solução de tolueno algumas vezes antes de misturar os extratos de tolueno com ácido clorídrico, água, solução de bicarbonato de sódio e água sucessivamente.

Etapa 4: a camada de tolueno (superior) é separada novamente e adiciona-se MgSO4 por cerca de uma hora para remover qualquer água na solução.

Etapa 5: ferver a solução a 110°C para evaporar o tolueno.

Isso está correto?
 

G.Patton

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É óbvio no texto que há duas camadas: aquosa e orgânica
Vale a pena usar a destilação a vácuo (rotovap). Além disso, recomendo que você destile o P2P antes de fazer a síntese.
 

Cardboard1234

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Consegui seguir as etapas até a etapa 4, mas assim que comecei a aquecer a solução para evaporar o tolueno, a mistura ficou vermelha assim, com uma cor muito escura. Alguma ideia?
 

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A reação com SnCl2 e ácido clorídrico em acetato de etila produz um óleo mais limpo.
Com Fe, a reação não é tão clara
 

Cardboard1234

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Posso substituir o Tolueno por outros solventes, como DCM ou éter de petróleo?
 

SelfExper1menter

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1. O Fe é crucial ou outro metal pode ser usado em seu lugar (como Zn, Mg ou Al)? Ouvi dizer que o Zn/HCl também reduz o P2NP a oxima.
2. O ácido sulfúrico (em quantidade e concentração adequadamente escolhidas) pode ser usado em vez do clorídrico? E, se não puder, por quê?
 
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