Sintesi del dietil-tereftalato

[zodd01]

Buonasera a tutti.

Quale modo migliore di festeggiare il mio ritorno sul forum se non con una bella sintesi ? Oggi facciamo il dietil estere dell'acido tereftalico ricavato da bottiglie di PET. E' un esempio di economia circolare e riciclo chimico.


Svolgimento

   

In un pallone a fondo tondo da 250 ml sono introdotti 5.82 g di acido tereftalico, un'ancoretta bella grande, 150 ml di etanolo e 2 ml di acido solforico concentrato. Il pallone é messo a riflusso in bagno d'olio a 80 gradi Celsius sotto forte agitazione per 4 giorni. Preciso che nel refrigerante non é stato fatto passare acqua, quindi come se fosse un refrigerante ad aria. Circa 50 ml di solvente evaporano durante il tempo di reazione.

La sospensione bianca iniziale diventa una soluzione limpida. Il pallone é rimosso dal bagno e lasciato raffreddare a temperature ambiente. Una volta fredda, la miscela di reazione é aggiunta ad una soluzione di 17 g di carbonato di potassio, sciolti in 300 ml di acqua. Si ha effervescenza e opalescenza. Finita l'effervescenza, il volume é ridotto a 300 ml scaldando su piastra a 60 gradi Celsius, poi si lascia raffreddare. Appare un precipitato bianco.

Si filtra alla pompa, si sciacqua il becher con abbondante acqua, si lava il residuo con la stessa. Si secca alla pompa per alcune ora, poi si pressa il prodotto su carta.

Si ottengono 3.25 g di un solido biancastro, di odore leggero di menta, corrispondenti ad una resa del 41.77 %.

La TLC mostra una macchia singola. Per guardare direttamente la procedura vi rimando al video sul canale:

       

p.f.: 40 - 42 Celsius

Discussione

Abbiamo ottenuto una resa di estere pari al 16.3 % della massa iniziale di bottiglia di plastica. Non é male ragazzi. Da tenere conto che il tempo di reazione si puó accorciare molto usando solo 50 ml di etanolo anziché 150 ml, e refrigerando con acqua. Una sintesi semplice, realizzabile a scuola come la precedente, adatta ad insegnare a ragazzi l'economia circolare e il riciclo chimico.

Il leggero odore di menta del prodotto é stato veramente una sorpresa, inaspettato proprio.

Se qualcuno ha la possibilitá, provi l'esterificazione con altri tipi di alcoli.

Riferimenti

1. Org. Syn., vol. 26, pp. 95, 1946

2. Eur. J. Chem. Med., vol. 44, pp. 3552 - 3559, 2009

[EdoB]

Bella la sintesi!
Non avendo mai avuto a che fare con questo estere, mi aspettavo fosse liquido a R.T. , e invece a quanto pare no! 
Non si può ignorare che in questa procedura non vengono usati solventi organici per fare estrazioni, il che è un gran vantaggio dal punto di vista ambientale ed economico. Peccato per l'uso di etanolo in quantità massiccia. Ha senso usarne un eccesso per spostare l'equilibrio, ma se poi viene fatto evaporare in parte, l'equilibrio si ri-sposta verso i reagenti con conseguente abbassamento della resa. Forse un vero e proprio refrigerante ad aria, o uno ad acqua con una bassissima portata di H2O refrigerante, sarebbe stato utile! Ho imparato, dai miei errori, che un liebig senza acqua non è un refrigerante ad aria. Infatti il trasferimento di calore all'aria è molto poco efficiente e si rischia di perdere il solvente (una volta ho perso circa 100 ml di toluene con una furbata del genere     ). Hai progetti per il prodotto? Hai pensato di recuperare l'acido non reagito/monoesterificato?

[zodd01]

Per motivi termodinamici hai ragione tu, ma cinetici no. Usare 50 ml di solvente come da riferimento conclude la reazione in molto meno tempo. In quel determinato giorno, non potevo riflussare per problemi all'impianto, quindi ho optato per quella soluzione.

Sí anche io me lo sarei aspettato liquido quell'estere ma a quanto pare solo il metile-tereftalato lo é. Io pensavo invece di usare questo tipo di esteri come solventi ad alto punto di ebollizione. Ovviamente in reazioni in cui non partecipino.

E' interessante preparare tutti gli esteri della serie.

[Sorge]

Innanzitutto complimenti per la bella sintesi, mi ha fatto venire voglia di provare a replicarla e magari provare con altri alcol. Vorrei solo delle precisazioni. L'alcool e l'acido solforico usati erano anidri o la miscela azeotropica? So bene che non meno acqua queste cose solitamente funzionano meglio, però vorrei sapere se questa reazione tollera piccole quantità d'acqua.

Poi riguarfo alla questione cinetica non capisco come un volume minore di alcol possa rendere la reazione più veloce. Amentandando la concentrazione la reazione va più veloce, però in questo caso l'acido è praticamente insolubile, quindi non credo si possa applicare quel principio ad un solido in sospensione. Un maggiore volume di alcol dovrebbe aiutare a solvatare meglio l'acido. Inoltre l'estere formato sarebbe più diluito e la reazione di decomposizione sarebbe più lenta.

C'è anche la questione del monoestere intermedio, la cui trasformazione a diestere forse è favorita da minori quantità di alcol.

Se ne sai qualcosa riguardo alle mie curiosità cinetiche mi faresti un gran favore, banalmente perché vorrei provare a replicare l'esperimento.

[zodd01]

Caro Sorge, le tue considerazioni riguardo il substrato in sospensione sono corrette. Peró alla esterificazione serve un catalizzatore, nel nostro caso l'acido solforico e quello essendo solubile nell'alcol, differenti volumi di questo danno differenti concentrazioni di catalizzatore. E questo sí che cambia la velocitá di reazione.