Una síntesis multietapa incorporando una bromación verde de un anillo aromático

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bromado acetanilida

La acetanilida y bromuro de sodio se mezclaron en una solución de ácido acético y etanol, y después se enfrió en un baño de hielo. Se añadió la cantidad apropiada de cloro a la solución enfriada de tal manera que había aproximadamente 5% de exceso molar de hipoclorito de sodio. Después de un período máximo de reacción de 25 min, la reacción se inactivó con tiosulfato de sodio e hidróxido de sodio. La adición de tiosulfato de sodio e hidróxido de sodio precipitó el producto. 4-Bromoacetanilide es soluble en ácido acético, y neutralizando el ácido acético con hidróxido de sodio, la recuperación del producto se incrementó. El producto bruto se recristalizó usando 50% de etanol en pureza relativamente alta (punto de fusión experimental del producto se encontró que era 166 a 167 ° C). El 4-bromoacetanilide se hizo en un rendimiento del 88% por un químico experimentado y un rendimiento del 50% por los estudiantes

(29 a 73% a partir de nueve ensayos estudiantiles; rendimientos reportados usando acetanilida como reactivo limitante).

PELIGROS

anhídrido acético y ácido acético son corrosivos y pueden causar quemaduras. La anilina es nocivo si se inhala. Acetona, ácido acético, etanol, anhídrido acético y se inflamable. El hipoclorito de sodio es un agente oxidante y puede liberar gases tóxicos y se debe utilizar en una campana de humos. la protección adecuada para los ojos, guantes y una bata de laboratorio deben ser utilizados con el fin de evitar quemaduras químicas y el contacto con los ojos y la piel.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El experimento se incorpora en un programa de laboratorio de química orgánica segundo-año y se puede completar en dos períodos de 3-h de laboratorio. Sin embargo, el experimento se puede acortar a un periodo mediante la eliminación de la etapa de blanqueo de valoración y por lo tanto el uso de un ligero exceso de hipoclorito de sodio (la solución se puede teñir una débil marrón-amarillo cuando un ligero exceso está disponible).

Las habilidades técnicas que resulten de este experimento incluyen recristalización, filtración al vacío, valoración redox, registro y análisis de los espectros IR, las mediciones del punto de fusión, la preparación de soluciones, los cálculos de rendimiento por ciento, y el análisis espectral de RMN. Se hicieron numerosos intentos para determinar cromatografía en capa fina apropiada (TLC) las condiciones para la acetanilida separada y 4-bromoacetanilide; Sin embargo, todos los intentos fracasaron. Dos referencias bibliográficas recientes mencionan que eran capaces de separar los dos por TLC.13 Los autores siempre que sus condiciones de TLC para nosotros para probar, pero la separación demostraron ser infructuosos.

Cabe mencionar que el uso del procedimiento en el presente documento, rendimiento de 4-bromoacetanilide del estudiante no puede ser tan alta como síntesis previas (84%) que habían utilizado conditions.9 más peligrosos Los rendimientos globales para el experimento más verde son alrededor del 66% de un químico con experiencia y 34% para los estudiantes universitarios. El rencia di ff en los rendimientos globales entre el estudiante y el experimento de la farmacia con experiencia puede ser debido a una mala decisión hecha en el volumen de disolvente para la recristalización del producto final. Los estudiantes tienen una tendencia de utilizar el exceso de disolvente, y por lo tanto minimizando la recuperación 4-bromoacetanilide.

Una tarea en este experimento fue determinar el volumen de cloro a utilizar ya que la concentración real de hipoclorito de sodio Ered di ff de la concentración registrada. Este paso en el procedimiento revisado una técnica de laboratorio (titulación) se enseña en el plan de estudios de química general. La titulación era un aspecto interesante para el experimento global, ya que hizo hincapié en la importancia de una técnica de laboratorio enseñado en otro lugar y trajo una técnica analítica en el laboratorio de química orgánica.

Los estudiantes deducen del patrón de sustitución y la pureza de la bromoacetanilide a partir de datos del punto de fusión y el espectro 1H NMR and13C suministrado (disponible en la información de apoyo). En los datos típicos de los estudiantes, los resultados de punto de fusión apoyaron un isómero. Los estudiantes registran un espectro IR, lo que revela la identidad de grupo funcional, pero nada acerca de la pureza o la identidad de isómeros pueden ser con fi temente indicado. El estudiante de grado por lo general se esperaría observar dos dobletes en la región aromática del espectro 1H NMR para parasubstitution. Los estudiantes normalmente esperan que el espectro de RMN 1H a ser una herramienta esencial para la resolución de la estructura; sin embargo, en este

Journal of Chemical Education Laboratorio Experimento

dx.doi.org/10.1021/ed200579w | J. Chem. Educ. 2012, 89, 1061 a 10631062

situación, el espectro 1H NMR es poco fiable a causa de segundo orden de acoplamiento spin-spin en la región aromática (cuando se utiliza CDCl3 como disolvente). Cuando se utiliza acetona-d6 como disolvente, es posible resolver los dobletes; sin embargo, la resonancia CH3 acetilo se oculta bajo la señal de disolvente de acetona residual en el espectro de 1H RMN. El producto bromoacetanilide también es soluble en acetona-d6 (a diferencia de CDCl3), que ayuda con la adquisición de datos de RMN 13C. Por lo tanto, para sorpresa de los estudiantes, el espectro de 13C RMN se vuelve importante en la identificación del isómero. Sustitución en orto, se espera posiciones meta y para con respecto a dar lugar a seis, seis y cuatro resonancias en la región aromática del espectro de RMN 13C, respectivamente. En el espectro de RMN 13C proporcionado de bromoacetanilide, es obvio que hay cuatro carbonos aromáticos. El ejercicio de examinar el espectro de 13C RMN permite a los estudiantes para ver cómo la equivalencia química y magnética en la espectroscopia de RMN se puede utilizar para distinguir los isómeros estructurales de los compuestos orgánicos.

Muchos de los experimentos a nivel de segundo año son reacciones OneStep. Debido a que esta reacción se compone de dos pasos de anilina, que proporciona una oportunidad para enseñar a los estudiantes cómo calcular los rendimientos globales de una síntesis de múltiples pasos (es decir, como el producto del rendimiento de cada paso).

La evaluación de los alumnos para este experimento se dividió en tres partes: la calidad