Синтез на фенилацетон (P2P) от 1-фенил-2-нитропропен (P2NP) чрез FeCl3

[WillD]

Реагенти:

• 1-фенил-2-нитропропен (P2NP; cas 705-60-2) 1,63 g, 10 mmol;
• Желязо на прах (Fe) 3 g;
• FeCl3 0,6 g;
• Солна киселина (HCl 36% aq.) конц. 4 ml;
• Толуол 15 ml;
• Вода 55 ml;
• Солна киселина 3N (10,45 %) HCl 25 ml;
• Натриев бикарбонат (NaHCO3);
• Магнезиев сулфат (MgSO4);

Оборудване и стъклария:

• Кръглодънна колба 50 ml;
• Стойка за реторта и скоба за закрепване на апаратурата;
• Чипове за варене;
• Кондензатор за обратен поток;
• Стъклена пръчка и шпатула;
• Разделителна фуния;
• Нагревателна плоча;
• Лабораторен термометър;
• Лабораторна везна (подходяща за 0,1-200 g);
• мерителен цилиндър от 20 ml;
• Фуния;
• Филтърна хартия;
• Ротационна машина (по избор);
• Източник на вакуум (по избор);
• Индикаторна хартия за pH;
• чаши 100 ml x2 и 200 ml;

Схема на реакцията:

Синтез:

1. Смес от 1-фенил-2-нитропропен (P2NP) 1,63 g, 10 mmol, желязо на прах 3 g, FeCl3 0,6 g и солна киселина (HCl 36% aq.), концентрирана 4 ml в толуол 5 ml и вода 5 ml, се разбърква енергично при 75 °C в продължение на 18 h в 50 ml колба с обратен хладник.
2. Получената тъмнозелена суспензия се охлажда до стайна температура и се филтрира. Слоевете се разделят.
3. Водният слой се промива с допълнителна порция толуол 10 ml, а толуеновите екстракти се комбинират и се промиват последователно със солна киселина 3N (10,45%) HCl 25 ml, вода 25 ml, наситен натриев бикарбонат (NaHCO3) aq. 25 ml и вода 25 ml до неутрално pH 7.
4. Разтворът на толуол се филтрира и се изсушава над безводен магнезиев сулфат (MgSO4). Сместа се филтрира от твърдите частици.
5. Толуеновият разтворител се изпарява от сместа. Фенил-2-пропанонът (P2P; cas 103-79-7) се получава като оранжево масло. Добивът е ~75 %.

 

[btcboss2022]

Здравейте,

Опитах този синтезатор, но на практика е невъзможно да се движи магнитната бъркалка, цялото желязо се залепва за нея, което не позволява да се движи( нормално ли е за магнита) хахаха как да поправите това?

Благодаря.

 

[G.Patton]

Топ бъркалка

 

[KokosDreams]

Какъв е полученият добив в P2P от този синтез?
@btcboss2022
@G.Patton

 

[ASheSChem]

Виждам много размери за този реагент; има ли някакво значение?

Имам да видя да продавам :
300 меша (36 µ)
75 µm
90 μm
100-300 μm

 

[G.Patton]

Здравейте, съжалявам за дългия отговор. ~75%

 

[KokosDreams]

Благодаря ви, че ме уведомихте.

 

[cokemuffin]

За предпочитане е да е с размер поне 80-100 мери.

 

[ali.co]

Здравейте
Съжалявам, но такава подробност пропорциите не съвпадат
Други пропорции в реактивите
Други пропорции в синтеза
Мисля да проверя този синтез
Дълъг синтез

 

[G.Patton]

Здравейте, какво имате предвид за пропорциите?

 

[CrystalBee]

Превод от английски на английски



Добавете в 500ml кръглодънна колба за кипене (RBF) с 3 гърла
централното гърло е с горна бъркалка - ВАЖНО трябва да е горна бъркалка и да е достатъчно мощна, за да не позволява на железния прах да се утаява на дъното, не може да се използва магнитна бъркалка, тъй като тя няма достатъчно мощност, за да задържи железния прах нагоре в разтвора, а желязото така или иначе обърква магнитната бъркалка.
страничното гърло има дълъг рефлуксен кондензатор с подадена студена вода
Втората странична гърловина има изравняваща налягането добавъчна фуния, пълна с 0,197 мола концентрирана солна киселина 35,5 % в примера по-долу, което е 20,2 ml

RBF е на водна или маслена баня, за да се поддържа вътрешната температура на реакцията от 85 до 95 градуса по Целзий.

Добавя се към RBF:
0,1 мола P2NP (P2NP 163,2 g/мол) = 16,23 g P2NP
0,715 мола желязо (Fe 55,85 g/мол) = 40 g желязо (Fe) - чугунени стружки или в идеалния случай железен прах с размер 40 меша (прах с размер 0,4 mm)
Забележка: Активирането на метала обикновено включва изплакването му със силна минерална киселина като солна киселина или алкален разтвор като натриев хидроксид за няколко минути, за да се отстрани всеки слой окисление, който пречи на реакцията, след което се изплаква два пъти с дестилирана вода и се използва веднага или се съхранява под неполярна течност до момента на готовност за използване.
При тази редукция на нитроалкан до кетон обаче солната киселина е един от реагентите, поради което активирането може да стане на място.

75 ml дестилирана вода
0,1 g железен хлорид - действа като инициализиращ катализатор - помага за по-бързото започване на реакцията

Киселината от фунията за добавяне се добавя бавно в продължение на 5-6 часа, така че реакцията да продължи, но не експлозивно, рефлуксът никога не трябва да достига повече от половината път до рефлуксния кондензатор.
Накрая реакционната смес се базифицира с 25 % разтвор на NaOH до рН 11 и след това маслото P2P се дестилира с пара в приемник.
Добивът трябва да бъде 75 до 77 % P2P от P2NP, т.е. P2P 134,3 g/mol, така че 0,1 мола е 13,42 g и 0,75 до 0,77 % добив = 10 g (9,94 ml) до 10,3 g (10,24 ml) (плътността на P2P е 1,006 g/mL)

Тази реакция може да бъде изчислена в доста голям размер, като моларните еквиваленти са:
Моларно съотношение Fe/алкохол = 7,15
Моларно съотношение HCl/алкен = 1,97
1,97 x 0,1 мола p2NP = 0,197 мола HCl x HCl 36,458 g/mol = 7,18 g HCl
Ако имате концентрирана солна киселина 35,5%, това означава, че тя има 355g/L, или 35,5g/100ml, така че 718g / 0,355 = 20,2ml концентрирана солна киселина 35,5%, която трябва да се добави чрез фуния за добавяне

Така че за реакция с 1 мол ще се използва 5L RBF със 163,2 g P2NP, 7,15 мола Fe (7,15 x 55,85 g/mol) = 400 g желязо на прах, 750 ml дестилирана вода, 1 g железен хлорид и 202 ml концентрирана солна киселина 35,5%.
Добивът ще бъде 100 g (99,4 ml) до 103 g (102,4 ml) P2P


Забележка: За евтина горна бъркалка:
От ebay можете да се сдобиете с евтин PTFE лагер за бъркалка, който да пасва на правилния размер на централното гърло на колбата за варене, можете да се сдобиете със стоманена бъркалка, покрита с PTFE, за да я предпазите от киселината, можете да се сдобиете с настолно захранване, което подава 0-30V 0-3A за около £30, и можете да се сдобиете с евтин DC мотор от някои ръчни блендери, който можете да разглобите и да свържете вала на мотора с вала на бъркалката, валът на бъркалката минава през лагер (предварително намажете вътрешния пръстен на лагера с вазелин, за да намалите триенето), свържете двигателя към захранването на стенда, задайте достатъчно висок ток, за да захранвате двигателя, след което променяйте скоростта чрез увеличаване/намаляване на напрежението.

PTFE стандартна запушалка Лабораторен адаптер за лагери на бъркалки Аксесоар за бъркалки № 29
https://www.ebay.co.uk/itm/313672059695
£10.84
Този механизъм ще пасне на гнездо 29/32 на колба за варене, използва се вал за бъркалка с диаметър 8 mm.
Findind a PTFE coated stirrer with shaft diameter 8mm tricky most on ebay 7mm so it maybe best to order both items from laborxing that's 2 weeks to arrive but they have high quality equipment.

https://www.laborxing.com/products/ptfe-stirrer-bearing-adapter-joint-stopper
https://www.laborxing.com/products/ptfe-stirring-blades-propeller-2-winged-length-250-mm-to-750-mm

Захранващ блок 0-30V 0-10A - потенциално това е достатъчно мощно за провеждане на електрохимични реакции и охлаждащи модули на Пелтие
https://www.amazon.co.uk/dp/B09ZQBFZ4C
£44.99
Би трябвало да можете да намерите по-евтин, защото ви трябват само 0-3A, може би ако двигателят, който вземете, е с голям въртящ момент, тогава 0-5A

 

[Rollin88]

Опитах тази реакция с тези точни съотношения и просто не мога да получа никакъв p2p. Спазвам точно процедурата - колкото и да ми е трудно да накарам фунията за добавяне да капе толкова бавно, отговарям на всеки параметър. разтворът ми става зелен. РБФ е една каша, в която почти не мога да видя. Не знам дали прекалявам с разбъркването или не, но в шлифованите стъклени фитинги за добавъчната фуния и рефлексния кондензатор има заклещени железни парчета. Не съм сигурен дали това е нормално... Когато базирам, един път съм минавал малко над 11, което като че ли доведе до доста дим в колбата. Добавих още няколко капки Hcl, за да се върна до 11 и изглеждаше добре. Заливам същата мръсна RBF с все още намиращо се в нея желязо с вода и провеждам парна дестилация на реакционната смес в една колба, която в този момент е много тъмна, а черните железни частици оцветяват всичко. Дестилатът, който се получава след това, винаги е бистър, с мъглявина, но без реален цвят. Няма оранжев цвят. Смятам, че това е смес от масло и вода, но когато екстрахирам с DCM (ph е проверено два пъти тук и е 11,1), той остава във водата по-късно и DCM изглежда просто като кристално чист DCM, може би със супер лек розов оттенък. Ако DCM е бистър, това означава ли, че няма P2P? Не искам да губя повече време за това, предпочитам просто да опитам отново. Не знам какви параметри да променя. Използвам тройно прекристализиран p2np, закупен от реномиран чуждестранен верндор, използвам "железни стърготини за синтез", които изглеждат легитимни, FeCl3 купих от science company.com, а hcl е acs клас от alliance chemical. Използвам висококачествена стъклария, горна бъркалка от вевор с PFTE вал и лопатка. Мислех да пробвам следващия път с цинков прах и ZnCl2, за да започна реакцията, като се има предвид, че това е четвъртият ми път, без да се получи нищо. Първите два опита бяха с 0,1 М, а последният - с 0,2 М, тъй като реших, че може би по-голям съд ще е по-щадящ, но и трите се провалиха. Последният получи хубав зелен цвят след 18 часа, но от вътрешната страна на стъкленицата се образува зелена слуз, която направи почти невъзможно да се види над водолинията.

Всяка помощ е благодарна.

 

[Charlie3]

Някой изпробвал ли е този метод и мащабирал ли го е нагоре? Опитах го днес, използвах
32,6 g p2np
60g Fe
12g FeCL
88ml 33% HCI
300ml толуол
1100ml вода
500ml 10,45% HCI.

Не изглежда много практично, ако се опитвам да постигна 1kg p2np, няма да имам достатъчно големи стъкленици.
Има ли някой по-добри пропорции.
Този метод е много по-прост, но недостатъкът е, че наистина оцветява порцелана, когато излива нежелания слой.

 

[Cardboard1234]

Малко ми е любопитно за каква цел служи водата в стъпка 3? Изглежда, че тя преминава направо през разтвора на толуола и остава отделена.

 

[G.Patton]

Здравейте, Използва се, за да се отървем от водоразтворимите соли, които се образуват по време на тази реакция.

 

[Cardboard1234]

Здравейте, просто искам да се уверя, че разбирам правилно.

Стъпка 2: след филтриране на тъмнозелената суспензия имам само леко зелен разтвор с няколко капки кафяв разтвор. Какви слоеве имате предвид да разделите?

стъпка 3: трябва да налея толуол във водния слой и да екстрахирам разтвора на толуол няколко пъти, преди да смеся екстрактите на толуол последователно със солна киселина, вода, разтвор на натриев бикарбонат, вода.

стъпка 4: толуеновият (горен) слой се отделя отново и се добавя MgSO4 за около час, за да се отстрани водата в разтвора.

стъпка 5: разтворът се кипва до 110, за да се изпари толуолът.

Това правилно ли е?

 

[G.Patton]

От текста е видно, че има два слоя: воден и органичен
Заслужава си да се използва вакуумна дестилация (ротовап). Също така ви препоръчвам да дестилирате P2P преди да последва синтез.

 

[Cardboard1234]

Успях да следвам стъпките до стъпка 4, но щом започна да нагрявам разтвора, за да изпаря толуола, сместа става червена като тази с много тъмен цвят. Има ли някакви идеи?

 

[w2x3f5]

Реакцията със SnCl2 и солна киселина в етилов ацетат дава по-чисто масло.
С Fe не е толкова ясна реакцията

 

[Cardboard1234]

Мога ли да заменя толуола с други разтворители като DCM или петролен етер?

 

[SelfExper1menter]

1. Fe ли е от решаващо значение, или вместо него може да се използва друг метал (например Zn, Mg или Al)? Чувал съм, че Zn/HCl също редуцира P2NP до оксим.
2. Може ли да се използва сярна киселина (с правилно избрано количество и концентрация) вместо солна? И ако не може, защо?