4006 Sintesis etil 2-(3-oksobutil)siklopentanon-2-karboksilat

Transkripsi

1 NP 4006 Sintesis etil 2-(3-oksobutil)siklopentanon-2-karboksilat CEt + FeCl 3 x 6 H 2 CEt C 8 H 12 3 C 4 H 6 C 12 H 18 4 (156.2) (70.2) (270.3) (226.3) Klasifikasi Tipe reaksi dan penggolongan bahan Adisi alkena, adisi Michael ester karboksilat, keton, katalis asam Teknik Laboratorium Bekerja dengan gas inert, pengadukan dengan batang pengaduk magnet, penambahan bertetes dengan corong tetes, ekstraksi, penggojogan, evaporasi dengan rotavapor, distilasi pengurangan tekanan, pemanasan dengan penangas minyak Instruksi (skala batch 10 mmol) Peralatan Labu leher-dua 10 ml, penyedia gas inert, corong tetes dengan pengatur tekanan, pengaduk magnet dengan pemanas, batang pengaduk magnet, peralatan distilasi mikro, penangas air, pompa vakum, penangas minyak. Bahan Etil Siklopentanon-2-karboksilat (td C) metil vinil keton (distilasi) (td C) Besi(III) klorida heksahidrat 1,56 g (1,45 ml, 10,0 mmol) 0,981 g (1,15 ml, 14,0 mmol) 54 mg (0,20 mmol) Reaksi Etil siklopentanon-2-karboksilat 1,56 g (1,45 ml, 10,0 mmol) dan 54 mg (0,20 mmol) besi(iii) klorida heksahidrat dimasukan ke dalam labu leher-dua 10 ml, untuk menjaga temperatur tetap konstan, maka diletakkan dalam penangas air pada suhu kamar dan dilengkapi dengan corong tetes dengan pengatur tekanan, batang pengaduk magnet dan penghubung gas nitrogen. Peralatan dialiri dengan gas nitrogen. Metil vinil keton 0,981 g (1,15 ml, 14,0 mmol) ditambahkan sambil diaduk selama satu jam. Selanjutnya campuran reaksi diaduk selama 4 jam pada temperatur kamar. Reaksi dapat diamati baik dengan kromatografi lapis tipis atau kromatografi gas (lihat analisis) 1

2 NP Penyelesaian Corong tetes dan penghubung nitrogen dilepas, peralatan distilasi mikro dipasang dan produk didistilasi dengan pengurangan tekanan. Hasil: 1,73 g (7,64 mmol, 76%); temperatur distilasi 86 C ( hpa, temperatur penangas minyak 135 C), cairan tidak berwarna; n 20 D = 1,4656 Manajemen limbah Pembuangan limbah Residu distilasi Waktu 8-9 jam Limbah Pembuangan Dilarutkan dalam sedikit aseton, kemudian: pelarut organik, mengandung halogen Penghentian sementara Sebelum destilasi Tingkat kesulitan Mudah Instruksi (skala batch 100 mmol) Peralatan Labu leher-dua 50 ml, penyedia gas inert, corong tetes dengan pengatur tekanan, pengaduk magnet dengan pemanas, batang pengaduk magnet, peralatan distilasi, penangas air, pompa vakum, penangas minyak. Bahan Etil siklopentanon-2-karboksilat (td C) metil vinil keton (distilasi) (td C) Besi(III) klorida heksahidrat tert-butil metil eter (td 55 C) Natrium sulfat untuk pengering 15,6 g (14,5 ml, 100 mmol) 9,81 g (11,5 ml, 140 mmol) 0,54 g (2,0 mmol) 40 ml Reaksi Etil siklopentanon-2-karboksilat 15,6 g (14,5 ml, 100 mmol) dan 0,54 g (2,0 mmol) besi(iii) klorida heksahidrat dimasukan ke dalam labu leher-dua 50 ml, untuk menjaga temperatur tetap konstan, maka diletakkan dalam penangas air pada suhu kamar dan dilengkapi dengan corong tetes dengan pengatur tekanan, batang pengaduk magnet dan penghubung gas nitrogen. Peralatan dialiri dengan gas nitrogen. Metil vinil keton 9,81 g (11,5 ml, 140 mmol) ditambahkan sambil diaduk selama satu jam. Selanjutnya campuran reaksi diaduk selama 4 jam pada temperatur kamar. Reaksi dapat diamati baik dengan kromatografi lapis tipis atau kromatografi gas (lihat analisis). 2

3 NP Penyelesaian Campuran reaksi dipindahkan dengan 25 ml tert-butil metil eter ke dalam corong pisah dan digojok empat kali masing-masing dengan 15 ml air. Gabungan fasa air kembali digojog dengan 15 ml tert-butil metil eter. Fasa organik digabung, dikeringkan dengan natrium sulfat, disaring dan pelarut dievaporasi pada rotavapor. Hasil kotor: 22,2g Produk kotor didistilasi pengurangan tekanan menggunakan peralatan distilasi sederhana. Hasil: 18,0 g (79,5 mmol, 80%); temperatur distilasi 90 C ( hpa, temperatur penangas minyak 120 C), cairan tidak berwarna; n 20 D = 1,4658 Komentar Tahap ekstraksi selama langkah penyelesaian membantu penghilangan garam besi dari larutan produk. Jika tahapan ini tidak dilakukan, maka dekomposisi produk akan terjadi selama distilasi Manajemen limbah Daur ulang tert-butil metil eter dikumpulkan dan diredistilasi Pembuangan limbah Residu distilasi Natrium sulfat Waktu jam Limbah Pembuangan Dilarutkan dalam sedikit aseton kemudian: pelarut organik, mengandung halogen Limbah padat, bebas dari merkuri Penghentian sementara Sebelum penggojokan dan sebelum distilasi Tingkat kesulitan Mudah 3

4 NP Analisis Pengamatan reaksi dengan KLT Preparasi sampel: Dengan menggunakan pipet tetes, satu tetes dari campuran reaksi diencerkan dengan 1 ml diklorometana. Kondisi-KLT: adsorben: KLT-aluminium foil (silika gel 60) eluen: petroleum eter (60-80 C) : tert-butyl metil eter = 6 : 4 Reagen penampak: Plat KLT-aluminium dicelupkan ke dalam 2N H 2 S 4 dan dikeringkan dengan pengering udara panas R f (produk) 0,21 R f (reaktan). 0,50 Pengamatan reaksi dengan GC Preparasi sampel: Dengan menggunakan pipet tetes, satu tetes dari produk kotor atau produk murni di diencerkan dengan 10 ml diklorometana dan digojog dengan 2 ml air. Fasa air dipisahkan dan fasa organik dikeringkan dengan natrium sulfat. Setelah penyaringan zat pengering, 0,2 µl larutan ini diinjeksikan. Kondisi-GC: colom: DB-1, 28 m, internal diameter 0,32 mm, film 0,25 µm inlet: on-column-injection Gas pembawa: hidrogen (40 cm/detik) oven: 90 C (5 menit), 10 C/menit sampai 240 C (30 menit) detektor: FID, 270 C Persen konsentrasi dihitung dari luas puncak. GC produk kotor GC produk murni Waktu retensi (min) Senyawa Luas puncak % Produk kotor Produk murni 13,7 produk 94,6 99,8 18,3 pengotor 2,4 18,6 pengotor 3,0 4

5 NP Spektrum 13 C NMR produk murni (75,5 MHz, CDCl 3 ) Spektrum 13 C NMR produk murni (75,5 MHz, CDCl 3 ) CCH 2 CH 3 δ (ppm) Keterangan 214,46 C-1 207,37 C-8 171,07 CCH 2 CH 3 61,10 CH 2 CH 3 58,70 C-5 38,58 C-2 37,66 C-7 33,97 C-6 29,59 C-9 26,74 C-4 19,29 C-3 13,79 CH 2 CH 3 76,5-77,5 pelarut 5

6 NP Spektrum 1 H NMR produk murni (300 MHz, CDCl 3 ) CCH 2 CH 3 δ (ppm) Multiplisitas Jumlah H Keterangan 1,23 t 3 CH 2- CH 3 1,82-2,13 m 5 2-H, 3-H, 6-H a 2,12 s 3 9-H 2,24-2,52 m 4 7-H, 4-H 2,69 ddd 1 6-H b 4,14 q 2 CH 2- CH 3 Spektrum IR produk murni (film) cm -1 (cm -1 ) Keterangan 2976 Ikatan C-H, alkana 1749 Ikatan C=, ester 1719 Ikatan C=, keton 6