Reacción de Diels-Alder entre butadieno y anhídrido maleico

Written by José | Last Updated on 1 mes

Objetivo

El objetivo de esta práctica es la realización de una cicloadición de Diels-Alder entre un dieno y un alqueno para obtener un derivado del ciclohexeno altamente funcionalizado.

Antecedentes

La reacción de Diels-Alder es una de las reacciones químicas más notables descubiertas en el siglo XX. Los autores de esta reacción ganaron el premio Nobel en 1950. Es un poderosa herramienta para construir anillos de 6 miembros y ha sido usada para la síntesis de muchas moléculas complejas.

Una cicloadición [4+2], se suele realizar a temperaturas moderadas o altas, e incluso a presión. Es una reacción estereoespecífica con respecto tanto al dieno como al dienofilo. En este experimento, se describe dos ejemplos de reacciones Diels-Alder, en el primer caso el dieno se prepara «in situ» a partir del 3-sulfoleno, y en el segundo caso se emplea un dieno funcionalizado.

Procedimiento experimental

Cicloadición [4+2] entre el anhídrido maleico y buta-1,3-dieno

En un matraz redondo de 100 ml se introducen 10 g de 3-sulfoleno (buta-1,3-dieno sulfona) y 5 g de anhídrido maleico en polvo. Se le añaden posteriormente 10 ml de xileno y se somete a reflujo con agitación magnética durante 45 min. Como en la reacción se produce desprendimiento de SO2 , al final del condensador colocamos una trampa de gases conteniendo una disolución de NaOH al 5 %.

Enfriar la disolución a temperatura ambiente y añadir 50 ml de tolueno, y carbón activo para decolorar la disolución. Filtrar por gravedad. Al filtrado añadirle 25-30 ml de hexano, calentar a 80 ºC. Enfriar la disolución primero hasta temperatura ambiente y luego en un baño de hielo. Filtrar a vacío los cristales formados.

Cicloadición [4+2] entre el anhídrido maleico y E,E-2,4-hexadien-1-ol

Una mezcla de 0.40 g de anhídrido maleico y 0.40 g de E,E-2,4-hexadien-1-ol en 5 ml de tolueno se calienta a reflujo durante 5 min. Se deja enfriar la disolución lentamente hasta alcanzar la temperatura ambiente, con lo que comenzará a aparecer un sólido en las paredes del matraz.

Para asegurar la total precipitación del producto, ácido (3aR,4S,5S,7aR)-5-methyl-3-oxo-1,3,3a,4,5,7a-hexahydro-2-benzofurano-4-carboxílico, enfriamos en un baño de hielo durante 10 min. Se filtra a vacío y seca al aire. Puede recristalizarse de tolueno. (punto de fusión 156–159 ºC).

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)
Sulfito sódico126.04 - -2.630
Buta-1,3-dieno54.09-1094.50.62
p-Xileno106.1713.0138.40.860
3-Sulfoleno118.1564-67 - -
cis-1,2,3,6-Anhídrido tetrahidroftálico150.14797-103 - -
2,4-hexadien-1-ol98.1427-33800.871
HCl36.46-30>1001.200
Anhídrido maleico98.0651-562001.480
Hexano86.18-95690.659
NaOH40.003181,3902.130
SO264.06-73-10 -
Tolueno92.14-93110.60.867

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
Sulfito sódico No peligroso
Buta-1,3-dieno ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs04  Advertencia Pictograma de gas comprimido ghs08  Advertencia de peligro Pictograma de riesgos sistémicos para la salud
p-Xileno ghs02  Peligro Advertencia Pictograma inflamable ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
3-Sulfoleno ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma
cis-1,2,3,6-Anhídrido tetrahidroftálico ghs08  Advertencia de peligro Pictograma de riesgos sistémicos para la salud ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma
2,4-hexadien-1-ol ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
HCl ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma ghs07  Advertencia Tóxico cat. 4 Irritante cat. 2 o 3 Peligros sistémicos inferiores para la salud pictograma
Anhídrido maleico ghs08  Advertencia de peligro Pictograma de riesgos sistémicos para la salud ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma 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
NaOH ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma
SO2 ghs04  Advertencia Pictograma de gas comprimido ghs06  Peligro Tóxico cat. 1-3 pictograma ghs05  Peligro Advertencia Corrosivo cat. 1 pictograma
Tolueno 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

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.

Sulfito sódicoGEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L
Buta-1,3-dienoKAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N
p-XilenoURLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N
3-SulfolenoMBDNRNMVTZADMQ-UHFFFAOYSA-N
cis-1,2,3,6-Anhídrido tetrahidroftálicoKMOUUZVZFBCRAM-OLQVQODUSA-N
2,4-hexadien-1-olMEIRRNXMZYDVDW-MQQKCMAXSA-N
HClVEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N
Anhídrido maleicoFPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N
HexanoVLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N
NaOHHEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M
SO2RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N
ToluenoYXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N

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