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

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.

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 (M_w), punto de fusión (P.F.) punto de ebullición (P.E.) y densidad de los reactivos y compuestos utilizados en este experimento de laboratorio.

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
Hexano
MgSO4	No peligroso
NaHSO3
NaHCO3	No peligroso
Pentano
Ácido m-cloroperbenzoico
4-terc-Butilciclohexanona
4-terc-Butil-ε-caprolactona

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.