Obtención de γ-terc-butil-ε-caprolactona mediante oxidación de 4-terc-butilciclohexanona

Written by José | Last Updated on 1 mes

Objetivo

Sintetizar un producto químico a granel (γ-terc-butil-ε-caprolactona) a partir de una materia prima renovable (4-terc-butilciclohexanona) mediante reacción de oxidación.

Oxidación de la 4-terc-butilciclohexanona para dar γ-terc-butil-ε-caprolactona
Oxidación de la 4-terc-butilciclohexanona para dar γ-terc-butil-ε-caprolactona

Antecedentes

La oxidación Baeyer-Villiger es una transformación de reordenación de cetonas para dar ésteres. Se trata de un método adecuado y eficaz para sintetizar lactonas a partir de cetonas cíclicas en una reacción de un solo paso. En este experimento, la 4-terc-butilciclohexanona se transforma en γ-terc-butil-ε-caprolactona utilizando ácido m-cloroperoxibenzoico (m-CPBA) como reactivo oxidante en condiciones sin disolventes.

Procedimiento experimental

En un matraz de fondo redondo de 50 ml, añada 0,5 g (3,2 mmol) de 4-terc-butilciclohexanona y 1,12 g (6,5 mmol) de ácido m-cloroperoxibenzoico. Acoplar inmediatamente un refrigerante de reflujo al matraz. Tras aproximadamente 2 min de calentamiento, la reacción en bruto empezará a calentarse y burbujeará. Una vez iniciada la reacción, agitar la mezcla cada 5 min durante 30 min. Transcurrido este tiempo, tratar la mezcla de reacción con una solución acuosa de bisulfito sódico (20 ml de NaHSO3 al 20 %). Pasar la mezcla a un embudo de decantación y enjuagar el matraz de reacción con éter (2 × 20 ml). Transferir de nuevo los extractos de éter al embudo de decantación y lavar con porciones de una solución acuosa de bicarbonato sódico (1,1 g de NaHCO3 en 200 ml de H2O) en un embudo de decantación (4 × 50 ml). Se seca la capa de éter sobre sulfato sódico anhidro Na2SO4. Se elimina el desecante por filtración por gravedad en un matraz de fondo redondo tarado. Se elimina el éter por destilación a vacío (rotavapor) para dar un residuo sólido. Se lava el residuo blanquecino con una pequeña cantidad de pentano frío y se recoge el sólido por filtración a vacío (p.f. = 57,5-58,5 ºC). Los rendimientos esperados se sitúan entre el 50 y el 80 %.

Propiedades físico-químicas

La siguiente tabla recoge los datos de peso molecular (Mw), punto de fusión (P.F.) punto de ebullición (P.E.) y densidad de los reactivos y compuestos utilizados en este experimento de laboratorio.

Name Mw (g/mol) M.p. (ºC) B.p. (ºC) Density (g/ml)
Éter dietílico74.12-11634.60.71
Hexano86.18-95690.659
MgSO4120.371124 -1.070
NaHSO3104.06 - -1.48
NaHCO384.01300 -2.160
Pentano72.15-13036.10.626
Ácido m-cloroperbenzoico172.5769-71 - -
4-terc-Butilciclohexanona154.25113-117225.1 -
4-terc-Butil-ε-caprolactona170.2557.5-58.5 - -

GHS pictogramas

Los pictogramas de peligro forman parte del Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (GHS) y se recogen en la siguiente tabla para los compuestos químicos utilizados en este experimento.

Name GHS
Éter dietílico ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
Hexano ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs08  Advertencia de peligro Pictograma de riesgos sistémicos para la salud ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma ghs09  Advertencia (para cat. 1) (para cat. 2 sin palabra de advertencia) Pictograma de peligro para el medio ambiente
MgSO4 No peligroso
NaHSO3 ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
NaHCO3 No peligroso
Pentano ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs08  Advertencia de peligro Pictograma de riesgos sistémicos para la salud ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma ghs09  Advertencia (para cat. 1) (para cat. 2 sin palabra de advertencia) Pictograma de peligro para el medio ambiente
Ácido m-cloroperbenzoico ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
4-terc-Butilciclohexanona ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
4-terc-Butil-ε-caprolactona ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma

Identificador Químico Internacional

Los identificadores IUPAC InChI key de los principales compuestos utilizados en este experimento se proporcionan para facilitar la nomenclatura y formulación de los compuestos químicos y la búsqueda de información en Internet de los mismos.

Éter dietílicoRTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N
HexanoVLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N
MgSO4CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L
NaHSO3DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M
NaHCO3UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M
PentanoOFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N
Ácido m-cloroperbenzoicoNHQDETIJWKXCTC-UHFFFAOYSA-N
4-terc-ButilciclohexanonaYKFKEYKJGVSEIX-UHFFFAOYSA-N
4-terc-Butil-ε-caprolactonaXFKCBMHHCWKGMQ-UHFFFAOYSA-N