Hidrogenación Ni-Raney
Enviado por Pabloreylrs • 25 de Marzo de 2019 • Síntesis • 2.231 Palabras (9 Páginas) • 315 Visitas
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Laboratorio de Química Orgánica Aplicada
Universidad Iberoamericana
Práctica 5: Hidrogenación Ni-Raney
María Jacques, Héctor Murrieta, Pablo Reyes
Departamento de Ciencias Químicas, Laboratorio de Química Orgánica Aplicada, Universidad Iberoamericana: Prolongación Paseo de la Reforma 880, Santa Fe, Contadero, CP 01219, Ciudad de México
INFORMACIÓN DEL ARTÍCULO | A B S T R A C T |
Article history: First Session: 26/02/2019 Hand-In Date: 05/03/2019 | This test presents a reaction of Hydrogenation of Cyclohexanone catalysed by Ni-Raney in an acid medium to obtain Cyclohexanol. It was realized with a conventional reflux to help the reaction, and after this step, the products were cleaned with decantation and the Cyclohexanol was separated from the solution with a simple distillation. It was proposed a green alternative where the products obtained from the reaction are biodegradable or cleaner for the environment. And it was proved that this process requires to be realized carefully because if the solution is contaminated the final product won't be the expected. |
Keywords: Hydrogenation, Ni-Raney, Catalyzer, Cyclohexanone, Transfer of carbonyl compounds. |
- Introducción
El Níquel Raney es un catalizador usado en diferentes procesos industriales y en síntesis orgánicas, gracias a su estabilidad y actividad catalítica a temperatura ambiente. Su mayor uso es en la reducción de compuestos con enlaces múltiples (insaturados) como alquenos, alquinos, compuestos aromáticos, nitrados, dienos y carbonilos. Además de también reducir enlaces heteroatómicos como el enlace N-O del grupo nitro. Otro uso industrial es la alquilación reductiva de aminas, y en la aminación de alcoholes. (Ashenhurts, 2011)
Es un catalizador sólido compuesto por granos finos de una aleación de níquel y aluminio. Hoy en dia es un catalizador utilizado en síntesis orgánicas, principalmente en hidrogenaciones. (Ashenhurts, 2011)
Este catalizador es producido tratando un bloque de la aleación Ni-Al con una solución concentrada de NaOH. Este proceso se le denomina activación, pues disuelve la mayor parte del aluminio en el bloque, dejando una estructura de Ni porosa con un mayor tamaño de área superficial, lo cual genera su actividad catalítica. Un catalizador de Ni-Raney tiene un 85% en masa de níquel, por lo que se tienen dos átomos de Ni por cada uno de Al. El aluminio sobrante de la activación ayuda a preservar la estructura porosa del catalizador. (Ashenhurts, 2011)
Debido a la cantidad de hidrógeno que se posee, este catalizador es denominado pirofórico, por lo que se debe manejar con cuidado, manteniéndolo en una atmósfera tipo inerte, Se encuentra disperso en un 50% de agua. (Ashenhurts, 2011)
El proceso de hidrogenación catalizada por Ni-Raney fue probado para la reducción del grupo carbonilo de la Ciclohexanona añadiendo 2-Propanol catalizada por Ni-Raney y Ácido clorhídrico. (Ashenhurts, 2011)
[pic 3]Figura 1. Reacción general de la hidrogenación de Ciclohexanona catalizada por Ni-Raney propuesta en clase
El mecanismo de reacción para la Hidrogenación propuesto en clase consta de varios pasos. En primer lugar el oxígeno el ácido acético se “enlaza” con el catalizador Níquel-Raney, posteriormente el hidrógeno del grupo hidroxi se lleva el par de electrones y se enlaza con el catalizador, formando el hidruro β-Níquel, dejando al oxígeno con carga positiva.
Para la segunda parte de la reacción, al añadirse la ciclohexanona, el oxígeno del grupo carbonilo se protona por el medio ácido, en este paso del mecanismo el oxígeno queda con carga positiva que se elimina cuando uno de los hidrógenos enlazados al Níquel, utiliza sus electrones para enlazarse al carbono del grupo carbonilo, eliminando el doble enlace y recuperando la carga neutra el oxígeno.
Como reacción paralela, otro hidrógeno enlazado al níquel, ataca al protón unido al carbono que tiene el oxigeno con carga positiva, los electrones del enlace forman un doble enlace con el oxígeno, perdiendo su carga positiva y formando acetona, posteriormente la acetona se separa del níquel.
Sin embargo, se pudo observar que la reacción propuesta y el mecanismo tenían ciertas inconsistencias, pues el mecanismo indica que no se regenera el ácido clorhídrico, y para que el mecanismo funcione hacen falta más hidrógenos que se le agreguen al catalizador, y que no se soluciona con un cambio en la estequiometría, por lo que se propuso otra reacción junto con un nuevo mecanismo
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Figura 2. Nueva reacción general de la hidrogenación de Ciclohexanona catalizada por Ni-Raney propuesta.
La nueva reacción cuenta con el mismo principio de la reacción propuesta en clase, pero no se genera Hidrógeno molecular y si se regenera el ácido clorhídrico.
El mecanismo igualmente cuenta con varios pasos. El primero es igual al propuesto en clase
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La segunda parte del mecanismo funciona de la misma manera
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Para la tercera parte, el agua actúa como nucleófilo,
y se roba el protón del carbono unido al oxígeno del antiguo isopropanol que al tener al oxígeno tan cerca, este es un portón muy ácido, dando lugar a la nueva formación del grupo carbonilo y el retorno del protón al medio.
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2. Resultados y Discusión
El objetivo principal de la práctica era sintetizar ciclohexanol a partir de ciclohexanona utilizando una hidrogenación catalítica con Níquel-Raney e isopropanol en medio ácido.
La primera parte de la sesión se utilizó para limpiar el catalizador con agua destilada e isopropanol, se realizó la limpieza ya que el catalizador viene en una solución especial para estabilizar el catalizador ya que el Ni-Raney es pirofórico. Posteriormente se llevó a cabo la hidrogenación catalítica al poner reaccional isopropanol y ciclohexanona con el catalizador en un medio ácido con ácido clorhídrico.
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