DIBENZALACÉTONE: PROPRIÉTÉS, MÉCANISME DE RÉACTION, UTILISATIONS, RISQUES - CHIMIE - 2025

La dibenzalacétone (dba) est un composé organique dont la formule moléculaire est C ₁₇ H ₁₄ O. C'est un solide jaunâtre qui, en fonction de sa pureté, peut se présenter sous forme de cristaux. Il est utilisé dans les écrans solaires et dans les synthèses organométalliques dans lesquelles le palladium est utilisé comme catalyseur.

Bien que sa synthèse soit un processus relativement simple, assez récurrent dans les laboratoires d'enseignement pour expliquer la condensation aldolique, son mécanisme est assez étendu, et plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Le benzaldéhyde utilisé, qui se condensera avec de l'acétone, doit être fraîchement distillé pour garantir sa faible oxydation au contact de l'air.

Échantillon de dibenzalacétone dans un récipient en verre. Source: Stephanb

De même, un milieu basique éthanol-eau est utilisé pour solubiliser les réactifs et, en même temps, favoriser la précipitation finale de la dibenzalacétone, composé hydrophobe et insoluble. Jusqu'à présent, on ne sait pas quels effets négatifs la dibenzalacétone peut avoir sur le corps ou l'environnement, à part être un irritant.

Propriétés

Aspect physique

Solide jaunâtre d'aspect poussiéreux ou cristallin.

Masse molaire

234,29 g / mol

Isomères

La dibenzalacétone se présente sous la forme de trois isomères géométriques: trans-trans, trans-cis et cis-cis. L'isomère trans-trans est le plus stable de tous et, par conséquent, celui qui est le plus produit lors de la synthèse.

Point de fusion

110 à 111 ° C Cette gamme varie en fonction du degré de pureté du solide synthétisé.

Solubilité dans l'eau

Insoluble.

Structure

Structure moléculaire de la dibenzalacétone. Source: Benjah-bmm27

L'image du haut montre la molécule de l'isomère trans-trans dibenzalacétone, représentée par un modèle de sphères et de barres. Au centre de celui-ci, nous avons le groupe carbonyle, et sur ses côtés, quelques doubles liaisons et deux cycles benzéniques aromatiques.

La dibenzalacétone est essentiellement apolaire et hydrophobe, car toute sa structure est pratiquement composée d'atomes de carbone et d'hydrogènes. Le groupe carbonyle ne lui donne qu'un petit moment dipolaire.

La structure peut être comparée à celle d'une feuille, puisque tous ses atomes de carbone ont une hybridation sp ²; par conséquent, ils reposent sur le même plan.

Les photons de lumière interagissent avec le système π-conjugué de la dibenzalacétone; en particulier ceux du rayonnement UV, absorbés pour exciter des électrons délocalisés. Cette propriété fait de la dibenzalacétone un excellent absorbeur de la lumière ultraviolette.

Mécanisme de réaction de la dibenzalacétone

Mécanisme de condensation d'aldol dans la synthèse de la dibenzalacétone. Source: Izmaelt

Dans l'image ci-dessus, nous avons représenté le mécanisme de la condensation d'aldol entre le benzaldéhyde et l'acétone, pour ainsi engendrer la dibenzalacétone; plus précisément, son isomère trans-trans.

La réaction commence avec de l'acétone en milieu basique. OH ^- déprotone un proton acide de l'un de ses deux groupes méthyle, -CH ₃, donnant naissance à un énolate: CH ₃ C (O) CH ₂ ^-, qui délocalise sa charge négative par résonance (première ligne de l'image).

Cet énolate agit alors comme un agent nucléophile: il attaque le groupement carbonyle d'une molécule de benzaldéhyde. Son incorporation dans le benzaldéhyde génère un alcoolate qui, parce qu'il est très basique, déprotonise une molécule d'eau et devient un aldol (deuxième rangée). L'aldol ou β-hydroxycétone est caractérisé en ce qu'il a les groupes C = O et OH.

Le milieu basique déshydrate cet aldol et une double liaison se forme dans sa structure, ce qui génère la benzylidèneacétone (troisième rangée). Ensuite, OH ^- déprotone également l'un de ses hydrogènes acides, répétant une autre attaque nucléophile sur une deuxième molécule de benzaldéhyde. Cette fois, l'attaque se déroule à une vitesse plus lente (quatrième ligne).

Le produit formé déprotone une autre molécule d'eau et subit à nouveau une déshydratation pour éliminer le groupement OH et établir une deuxième double liaison (cinquième et sixième rangées). Ainsi et finalement, la dibenzalacétone est produite.

Synthèse

Réactifs

Les réactifs pour réaliser la synthèse de la dibenzalacétone sont les suivants:

- 95% d'éthanol.

- Benzaldéhyde fraîchement distillé à partir d'huile d'amande amère.

- NaOH comme catalyseur basique dans l'eau distillée.

Les quantités à utiliser dépendent de la quantité de dibenzalacétone à synthétiser. Cependant, on cherche à ce qu'il y ait un excès de benzaldéhyde, car une partie de celui-ci est oxydée en acide benzoïque. Il est également garanti que la réaction prend moins de temps et que la benzylidèneacétone indésirable est produite dans une moindre mesure.

L'éthanol agit comme un solvant pour le benzaldéhyde, sinon il ne se dissoudrait pas dans le milieu NaOH basique.

Processus

Dans un grand bécher, mélanger l'éthanol avec le benzaldéhyde. Ensuite, le milieu NaOH basique est ajouté sous agitation magnétique constante. Dans cette étape, la réaction de Cannizzaro se produit à un degré moindre; c'est-à-dire, deux molécules de benzaldéhyde disproportionnées en l'une d'alcool benzylique et l'autre d'acide benzoïque, facilement reconnaissables par son odeur sucrée caractéristique.

Enfin, ajoutez l'acétone et attendez une demi-heure pour que la solution devienne trouble et de couleur jaune-orange. La dibenzalacétone précipitera à cause de l'eau, donc un volume considérable d'eau est ajouté pour favoriser sa précipitation complète.

La dibenzalacétone est filtrée sous vide et son solide jaunâtre est lavé plusieurs fois à l'eau distillée.

Recristallisation

Un échantillon recristallisé de dibenzalacétone doit briller de la même manière que les cristaux de cette image. Source: Smokefoot

Pour purifier la dibenzalacétone, on utilise de l'éthanol à 95% ou de l'acétate d'éthyle chaud, de sorte que des cristaux de plus grande pureté sont obtenus à chaque fois que la recristallisation est répétée. Ainsi, la poudre jaunâtre initiale sera transformée en petits cristaux jaunes de dibenzalacétone.

Applications

La dibenzalacétone est un composé qui n'a pas beaucoup d'utilisations. En raison de sa capacité à absorber la lumière ultraviolette, il est utilisé dans la formulation d'écrans solaires, ou de tout autre produit qui cherche à atténuer l'incidence des rayons UV, qu'il s'agisse de revêtements ou de peintures.

D'autre part, la dibenzalacétone est utilisée dans les synthèses organométalliques du palladium. Il agit comme un liant qui se coordonne avec les atomes de palladium métalliques, Pd ⁰, pour former le complexe tris (dibenzylidèneacétone) dipalladium (0).

Ce composé organométallique fournit des atomes de Pd ⁰ dans différentes synthèses organiques, c'est pourquoi il se comporte comme un catalyseur homogène, car il se dissout dans de nombreux solvants organiques.

De plus, la dibenzalacétone en tant que liant est facile à remplacer par d'autres liants organiques, ce qui permet aux synthèses organométalliques de palladium de se développer rapidement.

Des risques

En ce qui concerne les risques, il n'y a pas beaucoup d'informations disponibles qui rendent compte des impacts possibles sur la santé ou l'environnement que la dibenzalacétone peut causer. A l'état pur, c'est un irritant solide par ingestion, respiration ou par contact direct avec les yeux ou la peau.

Cependant, il n'est apparemment pas suffisamment irritant pour ne pas pouvoir faire partie des formulations d'écran solaire. En revanche, étant si insoluble dans l'eau, sa concentration y est négligeable, se présentant comme un contaminant solide. En ce sens, on ne sait pas à quel point la turbidité qu'elle provoque est nocive pour la faune ou les sols marins.

Jusqu'à preuve du contraire, la dibenzalacétone sera considérée comme un composé relativement sûr, car sa faible réactivité n'est pas un motif de risque ou de plus grandes précautions.

Références

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