Dean-Stark Tuzağı

Dean-Stark tuzağı, organik reaksiyonların dengesini ürün tarafına kaydırmak için kullanılır.

Le Chätalier'in ilkesine göre, reaktanlardan birinin fazlası kullanılarak, ürünlerden birinin sürekli olarak çıkarılmasıyla veya reaksiyonun gerçekleştirildiği sıcaklık veya basıncın değiştirilmesiyle ürünlere doğru bir denge sürülebilir. Belki de en sık karşılaşılan denge reaksiyonları, bir ürün olarak suyu içeren reaksiyonlardır.

Daha önce belirtildiği gibi, bu suyun uzaklaştırılması reaksiyonun tamamlanmasını sağlayabilir. Dean-Stark tuzağı, kimyasal bir reaksiyonda oluşan suyu sürekli olarak uzaklaştırmak için kullanılan özel bir cam eşya parçasıdır.

Bu video, cihazın kullanıldığı bir laboratuvar prosedürü olan Dean-Stark tuzağının ilkelerini ve çeşitli uygulamaları gösterecektir.

Boronik asidin bir estere dönüştürülmesi gibi reaksiyonlar, esteri aside geri hidrolize edebilen ve toplam verimi azaltabilen su oluşumuna neden olur.

Reaksiyon ilerledikçe, reaksiyonda üretilen su, bir Dean-Stark tuzağı kullanılarak şişeden sürekli olarak çıkarılabilir. Bunu yapmak için, önce reaksiyon bileşenlerini toluen gibi bir hidrokarbon ile birlikte bir şişeye ekleyin ve karışımı ısıtın. Reaksiyon ilerledikçe su serbest bırakılır. Şimdi sırasıyla 110 ve 100 derecede kaynayan toluen ve su, 84 derecede kaynayan bir azeotrop oluşturur. Kondansatörde soğuduktan sonra, çözücü buharları tekrar yoğunlaşarak sıvıya dönüşür, bu da kapanın toplama kabına damlar ve herhangi bir taşma reaksiyon kabına geri döner.

Yoğunlaştırılmış sıvı karışım sonunda, daha yoğun bileşen altta olacak şekilde birbirine karışmayan iki katmana ayrılır. Bu genellikle daha sonra boşaltılan su tabakasıdır. Aynı işlem, reaksiyonun tamamlandığını gösteren daha fazla su üretilmeyene kadar devam eder.

Şimdi Dean-Stark tuzağının ilkelerini tartıştığımıza göre, cihazın kullanıldığı bir laboratuvar prosedürüne bakalım.

Bu prosedürde, reaktif aldehiti çok aşamalı bir sentezde daha fazla kimyasal reaksiyondan koruyan bir asetal koruma grubu elde etmek için bir aromatik aldehiti etilen glikol ile reaksiyona sokacağız. Başlamak için, 250 mL'lik yuvarlak tabanlı bir şişeye bir karıştırma çubuğu, 7.5 g 3-nitrobenzaldehit, 75 mL toluen ve etilen glikol ekleyin. Ardından Dean-Stark tuzağını şişeye ve tuzağın üstüne bir geri akış kondansatörü takın.

Şişeyi ve içindekileri bir yağ banyosuna indirin, kondansatördeki suyu açın ve 170 derecede karıştırın. Azeotropik karışımın yoğunlaşmasına ve tuzakta toplanmasına izin verin ve su oluşumu durana kadar devam edin. İki katman ayrıldıktan sonra, üretilen su miktarını ölçün ve bunu teorik verimle karşılaştırın. Reaksiyonun tamamlandığını doğrulamak için, başlangıç malzemesini ve ürünleri bir TLC plakası üzerinde çalıştırın.

Reaksiyon tamamlandığında, şişeyi ısı kaynağından çıkarın ve oda sıcaklığına ulaşmasına izin verin. Dean-Stark tuzağının içindekileri, herhangi bir ürün içermemesi gerektiği için atın ve şişenin içeriğini bir döner buharlaştırıcı ile düşük basınç altında konsantre edin.

Safsızlıkları gidermek için, sarı kalıntıyı 8 mL sıcak etanol içinde çözün ve oda sıcaklığına soğumaya bırakın, böylece ürünün kristalleşmesine izin verin. Daha sonra katıyı süzün, soğuk etanol ile durulayın ve vakum altında kurutun.

Artık bir laboratuvar prosedürü gördüğümüze göre, Dean-Stark tuzağının kullanıldığı bazı uygulamalara bakalım.

Enaminler, alfa ila karbonil gruplarına karbon-karbon bağları oluşturmak için yararlı olan ikame edilmiş vinilamin bileşikleridir. Enaminler, pirolidin gibi ikincil bir amin ve bir aldehit veya ketonun ısıtılması ve su yan ürününün bir Dean-Stark tuzağı ile uzaklaştırılmasıyla hazırlanır.

Suya ek olarak, diğer bileşikleri toplamak için bir Dean-Stark tuzağı kullanılabilir. Burada, benzoik asit ile aynı zamanda reaksiyon çözücüsü olan 1-bütanol arasındaki bir esterleştirme reaksiyonunun ürününü toplamak için kullanıldı. 1-bütanol, ürünle karışmaz ve üründen daha az yoğundur ve reaktöre geri akar. Hidrofobik olan esterleştirme ürünü de su yan ürününden kolayca ayrılır.

Dean-Stark tuzakları için ek bir kullanım, gıda maddelerindeki su içeriğinin belirlenmesidir. Bu, yiyeceğin bilinen bir miktarını yerleştirerek ve bir hidrokarbon çözücü içinde kaynatarak gerçekleştirilir. Damıtılmış üründen toplanan suyun hacmi ölçülür ve nem yüzdesini hesaplamak için gıda maddesinin ağırlığına bölünür.

JoVE'nin Dean-Stark Tuzakları ile Sürüş Dengesi'ne girişini izlediniz. Artık Dean-Stark tuzaklarının prensiplerini, bir laboratuvar prosedürünün nasıl gerçekleştirileceğini ve bazı uygulamalarını anlamalısınız. İzlediğiniz için teşekkürler!