Tetrahedron Letters j o u r n a l h o m e p a g e : w w w . e l s e v i e r . c o m
Obtención del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol Ingrid Vanessa Vargas Horta UDCA, Bogotá DC ,
[email protected] , Colombia , Colombia
ARTICLE INFO
ABSTRACT Synthesis of Faal Knorr was carried out to obtain 1-phenyl-2,5-dimethylpyrrole from a condensation between acetonylacetone and aniline using HCl as catalyst. 0.4339 g of white crystals were obtained in about 15% yield, their melting point between 49-50 ° C very close to the theoretical data. The product obtained was characterized by infrared analysis showing C-N stretch strips characteristic of tertiary amines at 1380 cm -1, benzene C-H stretches at 3099 cm -1, and resonances of both the benzene and pyrrole cycles 1598-1519 and 1494-1402 cm-1 respectively.
Keywords: Pirroles 1,4-dicarbonyl Condensation Amines Dehydration
1. Introducción El pirrol es una molécula de un gran alto interés biológico, encontrados en la clorofila de las plantas y en algunos alcaloides como la nicotina y la cocaína, Se ha estudiado en gran medida los anillos pirrolicos debido a que este compuesto presenta un heteroátomo, el Nitrógeno, lo que le da la posibilidad de comportarse como un compuesto básico o un compuesto acido, es decir, un compuesto anfótero.
Para la formación de anillos pirrolicos se obtienen prácticamente mediante cicloadiciones y ciclocondensaciones por lo general se usa la síntesis de PaalKnorr, que parte de un compuesto dicarbonílico enolizable que se trata con el derivado de una amina; el compuesto dicarbonílico sufre una condensación con la amina primaria para obtener el pirrol. (Knorr, 2010)
H3C H3C
CH3 + O
N
CH3
H2N
O
hexane-2,5-dione
aniline
2,5-dimethyl-1-phenyl-1H -pyrrole -pyrrole
Figura 1. Reacción de Paal-Knorr. Síntesis Síntesis de 1-fenil-2,5-difenilpirrol
Existen otras maneras de sintetizar sistemas pirrolicos, por ejemplo usando furano con amoniaco en presencia de un catalizador ácido. La síntesis de pirroles de Hantzsch es un método para la obtención de pirroles sustituidos usando Bcetoésteres con alfa-haloacetonas en presencia de amoniaco descrita por primera vez por el químico Arthur Rudolf Hantzsch. (Venkataraman Amarnath, 1991) El pirrol es una sal importante en la industria farmacéutica, un ejemplo es el N-metilpirrol es un precursor del ácido Nmetilpirrolcarboxílico, el cual se usa como precursor para la fabricación de algunos medicamentos, además se usa también en la industria alimentaria alimentaria como el 2-acetil-pirrol que da sabor a nuez y avellanas (Química de Heterociclos., s.f ). 2. Experimental
Para la formación del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol, se llevo a cabo mezclando en un balón redondo de 50 mL, 2 mL de acetonilacetona, 1.6 mL de anilina, 15 mL de Etanol al 96% aprox. y 2 gotas de HCl HCl concentrado, se sometió sometió a reflujo reflujo por una hora, la mezcla se vertió en un Erlenmeyer que contenía 50mL de agua destilada y 3 mL de HCl conc, se Mezcló y se adicionó unas gotas de NaOH conc, para neutralizar la mezcla, posteriormente se llevó a Frio para acelerar la formación de cristales, luego se realizaron lavados
con agua destilada para eliminar trazas de solvente. El producto se recristalizó usando Etanol: agua en una proporción de 4:1, posterior su filtración a presión reducida y finalmente se sometió a un secado en estufa 40°C para que el producto quedara libre de agua y poder tomar el punto de fusión. 3. Resultados y discusión
Para la formación del precipitado se llevaron a cabo dos ensayos el primero adicionando NaCl, esto con el fin de deshidratar y que se concentre la solución, lo que permite mayor precipitación o si no se disuelve completamente toda la sal, los granos que quedan por disolver, puede acutuar como micronucleos de crsitalizaciòn para iniciar la cristalización.
3.1 Obtención del 1 -fenil-2,5-dimetilpirrol Tabla 1. Resultados experimental Vs Datos teóricos
Experimental 49-50°C 0.4339 g
Punto de Fusión Cantidad obtenida
O
Teórico 51-52°C 2.907 g
O CH3
H3C
+
H3C H2N
O
+
N
H
-
O
H
CH3
HO
H3C
H
H3C
HO
CH3
N
H
O
+
N
N
OH
H
CH3
H -
O
HO CH3
CH3
CH3
+
N
catalizador promoviendo la protonación de la molécula del compuesto dicarbonílico y con ello a deshidratación. Durante los 10 minutos del reflujo, se pudo observar, un cambio de color de la solución a amarillenta lo que indica que la reacción se llevó a cabo. Después del reflujo, se le agrego agua destilada acidulada a la solución con HCl para neutralizar un posible exceso de anilina, formándose una pequeñas gotas aceitosas en la solución.
2 H2O
CH3
Figura 2, Mecanismo de reacción del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol. Tomado de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TEMA2UNIDAD2_27081.pdf
La síntesis de Paal Knorr se lleva a cabo usando dicarbolinos junto con aminas sustituidas en medio acido, el mecanismo de reacción que se muestra en la figura 2, inicia con un ataque nucleofílico del nitrógeno de la amina a uno de los carbonilos de la acetonilacetona deslocalizando la carga en el oxígeno, posteriormente por una trasferencia de protones se estabilizan las cargas tanto del nitrógeno que tenia carga positiva y del oxígeno que tenia carga negativa, luego se emite un segundo ataque nucleofílico al segundo carbonilo de manera intermolecular seguido de una deshidratación formando el pirrol. (Química del pirrol, furano y tiofeno, s.f) Para llevar a cabo la obtención del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol, en esta práctica se realizó mediante la condensación de un compuesto 1,4-dicarbonílico (2 mL de 2,5 hexanodiona) y anilina (1.6 mL), por el método de reflujo, utilizando como disolvente 2mL de etanol y 2 gotas de HCl concentrado, aplicando calor, donde el medio ácido funciona como
El segundo ensayo se adicionò hidróxido de sodio para neutralizar el pH de la solución y con està se evidenciò una rápidamente la turbidez esperada, asi que una vez adicionado el Hidròxido se llevó a nevera donde se formó el precipitado, lo que indica la formación de cristales de pirrol, ya filtrado el precipitado, se realizó una recristalización con etanol-agua para purificar el producto, obteniendo un punto de fusión experimental de 49°-50°C, muy cercano al teórico, po r lo que se puede deducir que si se logró obtener el pirrol; se obtuvo 0.4339 g de cristales de color blanco característicos del pirrol, sin embargo el rendimiento de la reacción resultó muy baja (14.92%), esto probablemente a la corta cantidad de tiempo en que se dejó la reacción en el reflujo que hiciera que no reaccionara por completo los reactivos o falta de tiempo en el enfriamiento. Otra posible causa se debe a la incorrecta manipulación del material durante la recristalización o pérdida en el filtrado al vacio. . También se realizó lectura en IR dando como resultado las siguientes bandas más importantes en el espectro Bandas (cm-1) 3099 2927 1598 1519 1494 1402 1380
Descripción Estiramiento -CH (Benceno) Dimetilos (-CH3) Resonancia pirrol Resonancia pirrol Resonancia benceno Resonancia benceno Estiramiento C-N en aminas terciarias
Según la literatura el anillo pirrolico sale en una banda en 3490 cm-1, banda que no aparece en el espectro IR sin embargo se evidencian estiramiento de las aminas terciarias cerca a 1380 cm-1 4. Conclusiones
Se logró obtener el producto deseado 1-fenil-2,5dimetilpirrol mediante una condensación por medio de la síntesis de Paal Knorr usando como catalizador HCl, esto basándonos en el punto de fusión experimental que fue de 4950°C dando un resultado muy cércanos al dato teórico.
Para la formación de los cristales se debe tener presente que la solución debe estar en un pH neutro, de lo contario no se formara ningún precipitado. Para obtener mayor producto de cristales, se debe dejar por lo menos más tiempo en el proceso de reflujo y así mismo en el enfriamiento de esta manera los reactivos reaccionen completamente. La temperatura también es un factor importante ya que al momento de recristalizar al tener altas temperaturas podemos fundir el compuesto completamente sin dejar produ cto final Bibliografía
Knorr, R. d. (09 de Octubre de 2010). Química orgánica III. Recuperado el 01 de Abril de 2017, de https://tenshinoakuma.wordpress.com/2008/10/09/ reacciones-paal-knorr/ Química de Heterociclos. (s.f ). Ampliaciòn de química orgánica avanzada. Obtenido de Capitulo 2. Heterocilos de 5 miembros : https://riuma.uma.es/xmlui/bitstream/handle/1063 0/7274/Tema_2.Heterociclos_aromaticos_cinco_ miembros.pdf?sequence=1 Química del pirrol, furano y tiofeno. (s.f). Recuperado el 02 de Abril de 2017, de Unidad 2, Heteroiclos de 5 miembros: http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/TEM A2UNIDAD2_27081.pdf Venkataraman Amarnath, D. C. (29 de April de 1991). Intermediates in the Paal-Knorr Synthesis of Pyrroles. J. Org, Chem, 56, 6924-6931.
