El documento describe un experimento de síntesis orgánica para producir estireno a partir de acetofenona en dos pasos. En el primer paso, la acetofenona se redujo a 1-feniletanol usando NaBH4. Luego, el 1-feniletanol se deshidrató en presencia de KHSO4 para producir el producto final deseado, estireno, con un rendimiento del 61.66%. El documento también analiza los mecanismos de reacción involucrados y discute los resultados obtenidos.

1. Departamento de Química
Licenciatura en Ciencias mención Química
Informe Nº1
Síntesis de estireno a partir de acetofenona
Alumno: Sabrina Kinney
Profesor: Bruce Cassels Kennedy
Fecha de entrega 20/09/2022

2. Resumen
El practico correspondiente tuvo como objetivo la síntesis de estireno a partir de
acetofenona, la cual se obtuvo en la primera sesión a partir de 1-feniletanol;
producto crudo que se empleó en la segunda sesión para obtener el producto final
deseado.
Introducción
La conversión de acetofenona a estireno es un proceso de dos pasos comúnmente
usado al hidrogenar la cetona mediante una reducción, formando el alcohol
secundario correspondiente. En el segundo paso, el alcohol procede a deshidratarse
formando un alqueno conjugado con un anillo benzoico. La deshidratación del
alcohol procede de forma catalítica al emplear cobre, el cual es usado ampliamente
en reacciones de catálisis orgánica debido a su bajo costo, baja toxicidad y buenos
resultados experimentales.
La producción industrial de estireno ocurre en su mayoría (80%) al deshidrogenar
etilbenceno (fig. 1), esto se logra con temperaturas de hasta 600ºC y con un
catalizador de óxido de hierro. Esta reacción es altamente endotérmica y reversible,
la cual produce un rendimiento que oscila entre 88-94%. Es importante notar que
el etilbenceno es altamente toxico, y que la temperatura necesitada para llevar a
cabo esta reacción es muy alta. Es por esto, que se emplean otros métodos para la
obtención de estireno a niveles micro. Como en este caso, laboratorios de docencia.
Fig. 1: Reacción de conversión de etilbenceno a estireno.
El método empleado en docencia resulta entonces útil para el objetivo principal de
este laboratorio, el cual consiste en emplear distintos métodos de síntesis orgánica,
entender las rutas favorecidas, la elección de los reactivos empleados, entre otras
cosas. Los rendimientos no se obtienen en cantidades estratosféricas, pero si
alcanzan a ser considerables.

3. Materiales y Método
Se empezó el practico al añadir 25 ml de EtOH 95% en un vaso precipitado de 150
mL, con 0.032 n de NaBH4, añadidos en gramos. Se procedió con la adición gota a
gota de 0.10 n de Acetofenona, controlando la temperatura para no alcanzar los 50ºC.
Al finalizar la adición de acetofenona, se observó un precipitado blanco. Luego, se
reposó la mezcla por 15 minutos a T amb. Pasado el tiempo de espera, se agregaron
10 mL de HCl al 10%, esto se hizo bajo campana por el desprendimiento de gases.
Al añadir el HCl el sólido comienza a disolverse. Después, el etanol se evaporó hasta
la visualización de dos fases liquidas. Teniendo el vaso pp. con las dos fases visibles,
se agregaron 20 mL de agua destilada. La mezcla se enfrió y se añadieron. 20 mL de
DCM. Luego, se procedió a transferir los contenidos del vaso pp. a un embudo de
decantación, en donde se realizó la separación de la fase acuosa de la orgánica. La
fase acuosa se extrajo con 20 mL más de DCM. La fase orgánica se recaudó y luego
se secó con MgSO4 anhidro. Finalmente, se decantó a un matraz seco la solución
restante después de secarlo nuevamente, para luego llevarlo a un balón pesado
previamente. El solvente se evaporó en el rotavapor y se procedió a pesar y calcular
el rendimiento del crudo de 1-feniletanol.
En la segunda sesión, se añadió 1.0 g de KHSO4 a los moles obtenidos de 1-
feniletanol en la primera sesión. Luego, se destiló la mezcla al calentar la solución
gradualmente, evitando que la temperatura sobrepasara los 130ºC. El destilado se
colectó en una probeta graduada y se calculó el rendimiento del estireno crudo.

4. Resultados
Durante la primera sesión, se obtuvieron 7.76 g de 1- feniletanol, lo que resulta en
0.06 moles. El practico requería por lo menos 0.09 moles de este, por lo que mi
crudo era deficiente en un 33,33 %. Por esta razón, procedí a añadir 0.66 g de
KHSO4 y no 1g. Mi intención era añadir equivalentes. Sin embargo, procedí a
agregar 1g de cobre en polvo, cuando la indicación era solo agregar 0.1g. Este
error puede explicarse por mi falta de atención y apresuramiento en situaciones de
prácticos. Después de esto, mi crudo parecía alquitrán. Consulté al ayudante sobre
mi problemática y procedí a destilar la mezcla en el balón. El destilado obtenido
fue de 4.3 mL de estireno (0.037 n); lo cual resultó en un rendimiento de 61.66%.
Mecanismos de reacción involucrados
1) Reducción de la cetona con MgSO4.
Fig., 2: Mecanismo de reducción de cetonas con NaBH4.

5. En la fig.2 podemos observar el ataque nucleofílico al carbono cargado
positivamente, el cual rompe el doble enlace del oxígeno, dejándolo cargado
negativamente en el estado de transición. También se observan cargas de sodio
cargadas positivamente circundantes al oxígeno. Luego, el oxígeno altamente
inestable ataca al hidrogeno del etanol en solución, formando finalmente el
alcohol. Los radicales de nuestra reacción son un anillo benzoico a la izquierda y
un CH3 a la derecha.
2) Deshidratación del alcohol para la formación de alquenos
Fig. 3: Mecanismo para la deshidratación de alcoholes secundarios.
En la figura 3 se ilustra lo que ocurre con los grupos funcionales activos en nuestra
síntesis. El alcohol se convierte en un buen grupo saliente al captar un hidrogeno
formando agua, dejando al carbono secundario cargado positivamente, el cual es
estable, pero no tanto como el terciario. Luego, se ilustran los posibles alquenos
que se pueden formar tomando en cuenta los rearreglos de la molécula. Si es que
existe el desplazamiento de alquilo, siguiendo la ruta vertical, se forma un
carbocatión terciario altamente estable, el cual produce alquenos en una mayor
cantidad que si el carbocatión secundario ilustrado horizontalmente no pasara por

6. un rearreglo. Nuevamente, no es la misma molécula, ya que nuestras moléculas
contienen anillos benzoicos. Sin embargo, el concepto es el mismo. Lo que hay
que tener en cuenta, es que para nuestra molécula solo se puede formar un
carbocatión secundario, lo que da paso al estireno. Aquí es donde podemos
introducir el concepto de resonancia. El estireno es altamente estable ya que posee
varias estructuras resonantes.
Fig. .4: resonancia del estireno.
Discusión y Conclusión
El producto se obtuvo con un rendimiento del 61.66%, lo que es aceptable.
Considerando que se necesitaban por lo menos 0.09 moles de 1-feniletanol para
realizar la conversión de esta a estireno, mi falta de 33.3% de crudo mínimo para
realizar la síntesis logró superar la barrera de lo que es un rendimiento aceptable en
las condiciones dadas. Cabe destacar que el estireno se forma gracias a la reacción
E1. Sin embargo, puede ocurrir una SN2 que formaría un carbocatión secundario al
cual se le podría añadir otro anillo benzoico. Esto se consideraría un producto
secundario, ya que claramente no es estireno. La única forma de diferenciar lo que
se obtuvo en el laboratorio seria mediante el análisis de un espectro de RMN
protónico. Cabe destacar que el agua es un muy buen grupo saliente, por lo cual la
reacción E1 se favorece y se asume que lo obtenido es estireno.
Durante el práctico, hubo ciertas improvisaciones que se alejaban del
procedimiento paso a paso de la guía. Esto ocurre con cualquier receta. Nos
ajustamos a las condiciones disponibles en el laboratorio para obtener nuestro
producto. Al dejar esto claro, a esto se le puede atribuir el “bajo” rendimiento de
mi producto. En el primer practico, hubo complicaciones con el sistema de vacío
para realizar la evaporación con el rotavapor, está claro que esto atrasó las cosas,

7. pero no podría decir si es que afectó las condiciones de la reacción o no. En la
segunda sesión, cabe destacar mi falla astronómica de añadir demasiado cobre. Sin
embargo, el cobre se empleó como catalizador para la síntesis de estireno y para
evitar la producción de reacciones secundarias, por lo que no creo que haya
estropeado tanto el procedimiento.
Para finalizar, encuentro que un rendimiento por sobre el 60% tomando en
consideración la poca cantidad de crudo que obtuve en la sesión 1 y el hecho de
que no estamos trabajando industrialmente con etilbenceno, es aceptable.
Bibliografía
1) Hunt, D. I. R. (n.d.). CH15: Reduction of aldehydes and ketones. Retrieved September
19, 2022, from https://www.chem.ucalgary.ca/courses/350/Carey5th/Ch15/ch15-2-
6.html
2) Wikimedia Foundation. (2022, September 1). Styrene. Wikipedia. Retrieved September
19, 2022, from https://en.wikipedia.org/wiki/Styrene#/media/File:StyreneProduction.svg
3) Copper catalysts. Copper Catalysts - Catalysts / Alfa Chemistry. (n.d.). Retrieved
September 19, 2022, from
https://www.alfachemic.com/catalysts/products/coppercatalysts.html
4) Wang, X., Venkataramanan, N. S., Kawanami, H., & Ikushima, Y. (2007, September
7). Selective oxidation of styrene to acetophenone over supported au–PD catalyst with
hydrogen peroxide in supercritical carbon dioxide. Green Chemistry. Retrieved
September 19, 2022,
fromhttps://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/gc/b703458j/unauth
5) Asymmetric Bioreductionof ketones with a pumpkin (cucurbita - researchgate. (n.d.).
Retrieved September 19, 2022, from https://www.researchgate.net/profile/nedjimi-Med-
Said-2/publication/337033415_asymmetric-bioreductionof-ketones-with-a-pumpkin-
cucurbita/links/5dc1e012299bf1a47b18fc4c/asymmetric-bioreductionof-ketones-with-
apumpkin-cucurbita.pdf
6) Supporting information - royal society of chemistry. (n.d.). Retrieved September 19,2022,
from https://www.rsc.org/suppdata/ra/c4/c4ra16660d/c4ra16660d1.pdf
7) Styrene(100-42-5) 1H NMR. Styrene(100-42-5) 1H NMR spectrum. (n.d.). Retrieved
September 19, 2022, from https://www.chemicalbook.com/SpectrumEN_100-42-
5_1HNMR.htm

8. 8) Anexo
Fig. 4: Espectro H-RMN de 1-feniletanol 0-13 ppm.
Fig. 5: Espectro H-RMN de acetofenona 0-10 ppm.

9. Fig. 6: Espectro H-RMN de estireno 0-10 ppm.