5013 Síntesis de 2,6-dimetil-4-fenil-1,4-dihidropiridina

5013 Síntesis de 2,6-dimetil-4-fenil-1,4-dihidropiridina

NOP
5013
http://www.oc-praktikum.de
Síntesis de 2,6-dimetil-4-fenil-1,4-dihidropiridina-3,5dicarboxilato de dietilo
O
O
NH4HCO3
+
H
CH5NO3
(79.1)
OC2H5
+ 2
O
C7H6O
(106.1)
H5C2O
OC2H5
H3C
CH3
O
O
N
CH3
H
+ 4 H2O
+ CO2
C6H10O3
C19H23O4N
(130.1)
(329.4)
Literatura
Hinkel, L. E., Ayling, E. E. Morgan, W. H., J. Chem. Soc., 1931, 1835
Clasificación
Tipos de reacción y clases de productos
reacción del grupo carbonilo en aldehidos, reacción del grupo carbonilo en cetonas, síntesis de
Hantzsch, reacción de cierre de anillo
éster de ácido carboxílico, aldehido, cetona, heterociclo, aromáticos
Métodos o técnicas de trabajo
reacción con ayuda de microondas, calefacción a reflujo, filtración, evaporación con
rotavapor, agitación con barra de agitación magnética, salida de gases
Instrucciones (escala 100 mmol)
Equipo
Sistema de microondas ETHOS 1600, matraz de dos bocas de 500 mL, matraz de fondo
redondo de 50 mL, agitador magnético, barra de agitación magnética, refrigerante de reflujo,
tubo de vidrio (40 cm, NS 29), adaptador con boca esmerilada y acoplamiento de tubos de
goma, matraz Kitasato, embudo Büchner (diámetro 6 cm), rotavapor, desecador
Productos
benzaldehido (peb 179 °C)
acetoacetato de etilo (p eb 180 °C)
hidrógeno carbonato amónico
etanol (p eb 78 °C)
tert-butil metil eter (p eb 55 °C)
10,6 g (10,1 mL, 100 mmol)
28,6 g (27,8 ml, 220 mmol)
9,88 g (125 mmol)
100 mL
40 mL
1
March 2006
NOP
http://www.oc-praktikum.de
Reacción
El montaje de la reacción está constituido por un matraz de dos bocas de 500 mL equipado
con barra de agitación magnética, control electrónico de temperatura y refrigerante de reflujo.
El refrigerante de reflujo se conecta con un adaptador con boca esmerilada y acoplamiento
para tubos de goma para evacuar los gases que se formen durante la reacción. La salida se
conecta con un frasco de seguridad vacío, conectado a su vez a otro frasco lavador lleno con
unos 300 mL de agua.
En el matraz de reacción se introducen 10,6 g (10,1 mL, 100 mol) de benzaldehido, 28,6 g
(27,8 mL, 220 mmol) de acetoacetato de etilo, 9,88 g (125 mmol) de hidrógeno carbonato
amónico y 40 mL de etanol. El aparato para la reacción se instala con el tubo de vidrio en el
sistema de microondas (ver "Instrucciones técnicas: Aparato estandar para reflujo en sistemas
de microondas") y se trata durante 40 minutos: La mezcla se calienta con 900 W en 2 minutos
a 80 °C y se mantiene esta temperatura durante 20 minutos con 400 W, luego con 700 W con
una rampa de temperatura se pasa en 3 minutos de 80 °C a 88 °C hasta que el reflujo sea
contínuo y se mantiene esta temperatura durante 15 minutos con 500 W. A continuación la
mezcla de reacción se agita durante otros 30 minutos sin suministro adicional de energía.
Elaboración
La mezcla de reacción enfriada se guarda en el frigorífico hasta el día siguiente para que haya
cristalizado completamente el producto bruto como un sólido amarillo pálido. El producto
bruto se tritura en el matraz y se filtra con un embudo Büchner. En el mismo embudo se lava
con 10 mL, 20 mL y 10 mL de etanol y se filtra
A partir del filtrado puede obtenerse una segunda fracción del producto:
Se evapora el disolvente del filtrado en el rotavapor y el resíduo cristalino aceitoso se agita
con 30 mL de tert-butil metil eter durante 15 minutes. Se filtra el sólido con un filtro de
pliegues y se lava varias veces con 10 mL de tert-butil metil eter. El resíduo amarillento se
transfiere a un matraz de 50 mL y se agita con 20 mL de etanol durante 15 minutos,
filtrándose a continuación con un embudo Büchner, lavándolo con menos etanol y filtrándolo
de nuevo.
Las dos fracciones de producto se secan en el desecador a presión reducida.
Rendimiento (total): 21,1 g (64,1 mmol, 64%); pf 156-158 °C; pureza según GC de ambas
fracciones 100%. La primera fracción del producto es incolora y con cristales finos, la
segunda es de color amarillo pálido.
Comentarios
No se emplea una disolución acuosa de amoniaco en la reacción ya que la elevada
concentración de agua en el sistema es inconveniente para la reacción. se libera el amoniaco
necesario para la reacción a partir del hidrógeno carbonato amónico empleado en el rango de
temperaturas cercano a los 80 °C. Un mayor exceso de amoniaco no conduce a un aumento
del rendimiento.
2
March 2006
NOP
http://www.oc-praktikum.de
Manejo de resíduos
Reciclado
El etanol evaporado se recoge y se redestila.
Eliminación de resíduos
Resíduo
filtrado de tert-butil metil eter
filtrados etanólicos y disoluciones de lavado
Eliminación
disolventes orgánicos, libres de halógenos
disolventes orgánicos, libres de halógenos
Tiempo
2 - 3 horas (sin tiempo de secado)
Pausa
Antes de la elaboración
Después de aislar la primera fracción de producto
Grado de dificultad
Fácil
Analíticas
GC
Preparación de muestras:
Se disuelven 50 mg de muestra en1 mL de diclorometano, y se inyectan 3 µL de esta disolución.
Condiciones de GC:
columna:
inyección:
gas portador:
horno:
detector:
HP-5; longitud 30 m, diámetro interno 0,32 mm, capa 0,25 µm
inyección partida 194:1
H2, presión precolumna 31 kPa
3 min isoterma a 50 °C, luego con 8 °C/min hasta 320 °C
300 °C
Los porcentajes de concentración se calcularon a partir del área de los picos.
GC del producto puro
Tiempo de retención del producto = 29 min. No se detectaron impurezas.
3
March 2006
NOP
http://www.oc-praktikum.de
Espectro 1H NMR del producto (300 MHz, CDCl3)
7.3
7.2
7.1
4.1
(ppm)
7.0
4.0
(ppm)
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
(ppm)
10
9
11
8
12
O
H5C2O
H3C
O
7
4
3
5
1
2
N
6
OC2H5
CH3
H
δ (ppm)
1,22
2,32
4,08
4,99
5,72
7,07-7,30
Multiplicidad
t
s
m
s
s
m
Número de H
6
6
4
1
1
5
4
Asignación
CH2-CH3
CH3 (en el anillo)
CH2-CH3
4-H
NH
CH areno
March 2006
NOP
http://www.oc-praktikum.de
Espectro 13C NMR del producto (300 MHz, CDCl3)
160
140
120
100
80
60
40
20
(ppm)
δ (ppm)
167,65
147,76
143,87
127,99, 127,82
126,09
104,14
59,72
39,62
19,55
14,24
76,5-77,5
Asignación
C=O
C-7
C-2, C-6
C-8, C-12, C-9, C11
C-10
C-3, C-5
O-CH2C-4
CH3 en el anillo
CH3-CH2disolvente
10
9
11
8
12
O
H5C2O
H3C
O
7
4
3
5
1
2
N
6
OC2H5
CH3
H
5
March 2006
NOP
http://www.oc-praktikum.de
Espectro IR del producto (KBr)
Date: 09.07.03
16,6
16
15
14
8 2 9 ,3 7
3 0 5 7 ,9 7
2 8 9 8 ,5 5
3 2 3 9 ,1 3
6 3 7 ,8 7
5 0 0 ,5 8
7 3 5 ,4 3
2 9 8 5 ,5 0
7 7 1 ,5 6
13
1 1 6 5 ,3 8
1 4 5 4 ,4 2
12
%T
1 3 2 4 ,3 5
1 3 7 1 ,3 2 1 2 4 8 ,4 8
11
1 0 4 9 ,7 6
1 0 2 0 ,8 6
7 0 2 ,9 1
1 2 9 9 ,0 6
10
9
8
7
1 1 2 2 ,0 2
Hantzsch-Synthese
Zielprodukt
1 4 8 6 ,9 4
1 0 8 9 ,5 1
1 6 8 9 ,2 7
3 3 4 0 ,5 7
1 6 5 3 ,1 4
1 2 0 8 ,7 4
6,4
4000,0
3000
2000
1500
1000
450,0
cm-1
(cm-1)
3340
3080, 3060
2985, 2900
1690
1655
1490
Asignación
tensión N-H
tensión C-H, areno
tensión C-H, alcano
tensión C=O, ester
tensión C=C, alqueno
tensión C=C, areno
6
March 2006