Trabajo preparatorio

Procedimientos para aislar y purificar productos de una reacción química.

En química , el término preparación se refiere a la serie de manipulaciones necesarias para aislar y purificar el producto o los productos de una reacción química . ^[1] El término se utiliza coloquialmente para referirse a estas manipulaciones, que pueden incluir:

desactivar cualquier reactivo que no haya reaccionado extinguiendo una reacción.
enfriar la mezcla de reacción o agregar un antidisolvente para inducir la precipitación , y recolectar o eliminar los sólidos mediante filtración , decantación o centrifugación .
cambiando el estado de protonación de los productos o impurezas añadiendo un ácido o una base.
separando la mezcla de reacción en capas orgánicas y acuosas mediante extracción líquido-líquido .
eliminación de disolventes por evaporación .
purificación por cromatografía , destilación o recristalización .

Los pasos de preparación necesarios para una reacción química determinada pueden requerir una o más de estas manipulaciones. Los pasos de preparación no siempre se muestran explícitamente en los esquemas de reacción. Los procedimientos experimentales escritos describirán los pasos de preparación, pero por lo general no se hará referencia a ellos formalmente como una preparación.

Ejemplos

Aislamiento del ácido benzoico

La reacción de Grignard entre el bromuro de fenilmagnesio ( 1 ) y el dióxido de carbono en forma de hielo seco da lugar a la base conjugada del ácido benzoico ( 2 ). El producto deseado, el ácido benzoico ( 3 ), se obtiene mediante el siguiente proceso: ^[2]

La mezcla de reacción que contiene el reactivo de Grignard se deja calentar a temperatura ambiente en un baño de agua para permitir que se evapore el exceso de hielo seco.
Cualquier reactivo de Grignard restante se extingue mediante la adición de agua.
Se añade ácido clorhídrico diluido a la mezcla de reacción para protonar las sales de benzoato, así como para disolver las sales de magnesio. Se obtienen sólidos blancos de ácido benzoico impuro.
Se decanta el ácido benzoico para eliminar las impurezas de la solución acuosa, se añade más agua y se lleva a ebullición la mezcla añadiendo más agua para dar una solución homogénea.
Se deja enfriar la solución lentamente a temperatura ambiente y luego en un baño de hielo para recristalizar el ácido benzoico.
Los cristales de ácido benzoico recristalizados se recogen en un embudo Buchner y se dejan secar al aire para obtener ácido benzoico puro.

Deshidratación de 4-metilciclohexanol

Esta reacción de deshidratación produce el alqueno deseado ( 3 ) a partir de un alcohol ( 1 ). La reacción se lleva a cabo en un aparato de destilación, de modo que el producto de alqueno formado se pueda destilar y recolectar a medida que avanza la reacción. El agua producida por la reacción, así como algo de ácido, se destilarán conjuntamente, dando una mezcla destilada ( 2 ). El producto se aísla de la mezcla mediante el siguiente procesamiento: ^[3]

Se añade a la mezcla una solución concentrada de cloruro de sodio en agua, conocida como solución de salmuera , y se deja que las capas se separen. La salmuera se utiliza para eliminar cualquier ácido o agua de la capa orgánica. En este ejemplo, la capa orgánica es el producto, que es un líquido a temperatura ambiente.
La capa acuosa inferior se retira con una pipeta y se desecha.
La capa superior se transfiere a un matraz Erlenmeyer donde se trata con sulfato de sodio anhidro para eliminar el agua restante.
El sulfato de sodio se filtra dejando el producto líquido puro.

Síntesis de una amida

La reacción entre una amina secundaria ( 1 ) y un cloruro de acilo ( 2 ) produce la amida deseada ( 4 ), como se muestra a continuación. El cloruro de acilo se añade lentamente a una solución de la amina y trietilamina en diclorometano a 0 °C. La reacción se deja calentar a temperatura ambiente y se agita durante 14 horas. A continuación, se realizan las siguientes manipulaciones en la mezcla de reacción cruda ( 3 ) para aislar el producto deseado: ^[4]

Se añade una solución concentrada de bicarbonato de sodio a la mezcla de reacción. Esto promoverá la migración de impurezas y subproductos a la capa acuosa y dejará el producto en el diclorometano (capa orgánica). Se deja que las capas acuosa y orgánica se separen. Este proceso se realiza normalmente en un embudo de decantación .
La capa acuosa se recoge y se extrae una vez con diclorometano.
La fase orgánica se recoge y se seca con sulfato de sodio anhidro.
El sólido se filtra y la capa orgánica se concentra bajo presión reducida para obtener la amida deseada.
Una purificación adicional se logra mediante cromatografía en columna flash .

Referencias

^ Stevenson, Angus; Lindberg, Christine A., eds. (2010). "Workup". New Oxford American Dictionary (3.ª ed.). Oxford University Press. ISBN 9780199891535.
^ Donald L. Pavia (2004). Introducción a las técnicas orgánicas de laboratorio: un enfoque a pequeña escala . Thomson Brooks/Cole. págs. 312–314. ISBN 0-534-40833-8.
^ Pavia, Donald L.; Lampman, Gary M.; Kriz, George S.; Engel, Randall G. (2011). Un enfoque a pequeña escala para las técnicas de laboratorio orgánico (3.ª ed.). Belmont, CA: Brooks/Cole . pp. 179–182. ISBN 978-1-4390-4932-7.
^ Kaiser, Daniel; Teskey, Christopher J.; Adler, Pauline; Maulide, Nuno (15 de noviembre de 2017). "Acoplamiento intermolecular quimioselectivo de tipo enolato cruzado de amidas". Revista de la Sociedad Química Americana . 139 (45): 16040–16043. doi :10.1021/jacs.7b08813. ISSN 0002-7863. PMC 5691317 . PMID 29099184.

[1] Stevenson, Angus; Lindberg, Christine A., eds. (2010). "Workup". New Oxford American Dictionary (3.ª ed.). Oxford University Press. ISBN 9780199891535.

[2] Donald L. Pavia (2004). Introducción a las técnicas orgánicas de laboratorio: un enfoque a pequeña escala . Thomson Brooks/Cole. págs. 312–314. ISBN 0-534-40833-8.

[3] Pavia, Donald L.; Lampman, Gary M.; Kriz, George S.; Engel, Randall G. (2011). Un enfoque a pequeña escala para las técnicas de laboratorio orgánico (3.ª ed.). Belmont, CA: Brooks/Cole . pp. 179–182. ISBN 978-1-4390-4932-7.

[4] Kaiser, Daniel; Teskey, Christopher J.; Adler, Pauline; Maulide, Nuno (15 de noviembre de 2017). "Acoplamiento intermolecular quimioselectivo de tipo enolato cruzado de amidas". Revista de la Sociedad Química Americana . 139 (45): 16040–16043. doi :10.1021/jacs.7b08813. ISSN 0002-7863. PMC 5691317 . PMID 29099184.