Manual Laboratorio Quimica Organica II 2012 2

5/21/2018 Manual Laboratorio Quimica Organica II 2012 2

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UNIVERSIDAD ANDRS BELLO

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUMICAS

MANUAL CURSO

LABORATORIO QUMICA ORGNICA II

QUI 121


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Manual de Laboratorio Curso Qumica Orgnica II, Semestre Primavera 2011

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NDICE

Normas de Trabajo en el Laboratorio........................................................... 3

Pauta para construir el Informe de Laboratorio.......................................... 7

Prctico n1: Oxidacin de alcoholes: Sntesis de ciclohexanona.................... 11

Prctico n2: Oxidacin de cetonas: Sntesis de cido adpico......................... 16

Prctico n3: Condensacin aldlica: Sntesis de dibenzalacetona.. 21

Prctico n4: Reaccin de Esterificaccin de Fischer: Sntesis de Aspirina 25

Prctico n5: Acetilacin de Aminas: Sntesis de Acetanilida.......................... 30

Prctico n6: Sustitucin Electroflica Aromtica: Sntesis dep-nitroaceta-

nilida... 34


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NORMAS DE TRABAJO EN EL LABORATORIO

Cada alumno debe cumplir una sesin de laboratorio obligatoria de cuatro mdulos de

duracin cada 15 das. Las secciones impares comienzan la segunda semana lectiva del

semestre y las pares la semana siguiente alternndose hasta completar seis laboratoriosobligatorios.

Deben presentarse en el Laboratorio de Qumica correspondiente el da y en el horario

asignados provisto de delantal, el Manual de Laboratorioy cuaderno de laboratorio. Se

exigir puntualidad y no se permitir realizar un trabajo prctico sin su delantal.

El alumno debe llegar al laboratorio habiendo preparado previamente el tema correspondiente

al trabajo prctico que se llevar a cabo. Esto se verificar previamente mediante un control

escrito al comienzo del mismo. El alumno que no haya rendido este control no podr realizar

el respectivo laboratorio y deber justificar en la Secretara de Estudios de la Carrera

correspondiente. Slo se podr recuperar un control y laboratorio previamente

justificados al final del semestre.

Una vez finalizada la sesin de laboratorio se deber entregar un informe del tema

desarrollado de acuerdo a la PAUTA DE INFORME que se encuentra detallado en la

pgina 6de este Manual. Este informe deber ser entregado a ms tardar la prxima sesin

de laboratorio.

La Nota Final de Laboratorio (NFL) corresponde al promedio ponderado de todos los

Controles de laboratorio ( C ) y de los Informes de Laboratorio ( I ), adems de un

Examen finalde laboratorio( E ). La ponderacin de cada actividad es:

NFL = 0.4 C + 0.3 I + 0.3 E

*IMPORANTE: El Examen final es OBLIGATORIO no existiendo eximicin en este

curso. Aquellas personas que no se presentan a este Examen sin justificacin

reprobarn automticamente este curso.


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MEDIDAS DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

PRECAUCIONES PARA EVITAR INCENDIOS:

1.- Siempre que use un mechero tenga en cuenta lo siguiente:

- No caliente nunca un disolvente inflamable de punto de ebullicin menor de 100C

(metanol, ter etlico, acetona, benceno, etanol, etc.) en un recipiente abierto.

- Si calienta un disolvente a reflujo cercirese de que todas las conexiones estn bien

ajustadas.

- No trasvase lquidos inflamables cerca de una llama.

- No reciba un destilado en un recipiente muy retirado del condensador o cerca de la llama

del mechero de su vecino. Por norma general, los recipientes deben quedar lo ms

alejados posible de los mecheros.

2.- No caliente nunca un sistema cerrado aunque vaya provisto de un condensador.

3.- Siempre que realice una operacin exotrmica tenga preparado un bao de hielo o de agua

fra para poder controlarla.

4.- No guarde disolventes en vasos abiertos y mantngalos lejos de la llama del mechero.

5.- No deje los recipientes de disolventes en el mesn de trabajo sino en una estantera lateral

o en la campana.

6.- No deje ningn objeto ajeno al trabajo en el mesn de trabajo (libros, cuadernos, carteras,

mochilas, etc.).

7.- Tenga siempre presente la ubicacin de los extintores del laboratorio y aprenda a usarlos.

Si por desgracia se produce un accidente con fuego siga las siguientes normas:

1.- Apague todas las llamas y retire todos los productos inflamables de las proximidades del

fuego.

2.- Si el fuego es pequeo sofquelo con un pao mojado. Si el fuego es mayor use un

extintor.

3.- Si se inflaman las ropas de alguna persona:

- Evite que corra

- Hgala rodar por el suelo para que el fuego no llegue a la cabeza.

- Cbrala con una manta o cualquier prenda que tenga a mano.

- Trate las quemaduras pequeas con un ungento. Las quemaduras mayores deben ser

atendidas por un mdico.

PRECAUCIONES EN EL MANEJO DE PRODUCTOS QUMICOS:

1.- No permita que se pongan en contacto con la piel o ropa.2.- No pruebe ningn slido, lquido o disolucin al menos que se le especifique hacerlo.


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3.- Evite inhalar, en lo posible, vapores de disolventes. Si quiere tomar el olor de algn

producto como criterio de identificacin, hgalo con cuidado y colocando el recipiente a 15

cm de la nariz.

4.- Limpie cualquier porcin de lquido que derrame. Si se trata de un cido, lave con agua,

neutralice con una disolucin de bicarbonato o carbonato de sodio al 5% y vuelva a lavar con

agua. Si es un lcali, lave con agua y neutralice con una disolucin de cido actico al 5%. En

lo posible use guantes para realizar esta operacin.

5.- NO VIERTA RESIDUOS ORGNICOS O INORGNICOS EN LOS LAVADEROS.

En cada Laboratorio encontrar recipientes para desechos de residuos qumicos que estn

rotulados con el tipo de residuo a desechar.

PRECAUCIONES EN EL MANEJO DE MATERIAL DE VIDRIO:

Para evitar cortaduras al tratar de introducir una varilla de vidrio o un termmetro en un

orificio de un tapn:

1.- Trate de que el orificio tenga un tamao adecuado.

2.- Lubrique la varilla con agua, disolucin jabonosa o glicerina.

3.- Proteja sus manos con un pao.

4.- Sostenga la varilla lo ms cerca de un extremo y aplique suavemente presin hasta pasarla

completamente.

5.- Si se trata de una varilla con ngulo, tmela desde la parte ms prxima al corcho o tapn

para hacer presin.

6.- No mantenga el tapn o corcho en la palma de su mano ni lo dirija hacia su mano o

cuerpo. Sostngalo entre el pulgar y el dedo ndice.

7.- No olvide ablandar en corcho antes de horadarlo.

QUEMADURAS CON PRODUCTOS QUMICOS:

Las reas de la piel que estn en contacto con productos qumicos corrosivos deben lavarse

bien con abundante agua. Si el producto es un cido, lave con una disolucin saturada de

bicarbonato de sodio y nuevamente con agua. Si se trata de un lcali, lave con agua y con una

disolucin de cido actico al 1% y finalmente, con agua.

Si saltan trozos de sodio a la piel, saque los pedazos con una pinza, lave con alcohol y luego

con una disolucin de cido actico al 1%. Finalmente, coloque una gasa con un ungento

apropiado.

Las quemaduras con bromo son especialmente delicadas. Debe lavar primero con agua y

empaparse con una disolucin de tiosulfato de sodio al 10%.


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Si el producto qumico, corrosivo o caliente, salta a sus ojos, lave con abundante agua de la

llave ms prxima tanto el globo ocular como el prpado. Nunca se restriegue los ojos o se

introduzca las manos a la boca sin antes de lavar prolijamente sus manos.

ENVENENAMIENTOS:

a.- Slidos y lquidos:

cidos:beber mucha agua y luego leche de magnesia. Tambin se puede tomar leche pero

nunca provocar el vmito manualmente o con emticos.

lcali: beber mucha agua y, despus, vinagre, jugo de limn o de naranja o disolucin de

cido ctrico. Se puede tomar leche pero nunca provocar el vmito manualmente o con

emticos.

Sales de metales pesados: beber leche o clara de huevo.

Arsnico o mercurio: dar un emtico inmediatamente (sulfato de zinc en un vaso de agua

tibia).

b.- Gases:

Sacar a la persona al aire libre y aflojarles las ropas del cuello. Si ha inhalado vapores de

bromo o cloro hacerle inhalar vapores de amoniaco.

NORMAS GENERALES DE TRABAJO EN EL LABORATORIO

Para evitar accidentes en el laboratorio debe seguir ciertas recomendaciones:

1.- Mantenga siempre las llaves de agua y de gas cerradas cuando no las est utilizando.

2.- Nunca tire desechos insolubles como papeles filtro, fsforos o similares a los lavaderos.

3.- Nunca trabaje solo en el laboratorio.

4.- No eche trozos de sodio metlico en los lavaderos o recipientes de la basura. Sumrjalos

en parafina y pregunte dnde y cmo deshacerse de ellos.

5.- El trabajo con productos irritantes o disolventes cancergenos (benceno, cloroformo,

diclorometano, tetracloruro de carbono) debe hacerse en campana.

6.- No mire por la boca de los matraces o tubos de ensayo cuando est llevando a cabo una

reaccin.

7.- Evite inundaciones sobre el mesn dando la presin suave de agua al refrigerante.

8.- Siempre lleve puestas sus antiparras y delantal en el laboratorio.

9.-Todo equipo armado por el o los estudiantes deber ser revisado por el profesor antes de

usarlo.

10.- Los reactivos de uso general debern permanecer en los lugares asignados a ellos. Todo

reactivo, luego de ser usado, debe ser tapado inmediatamente.


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11.- Las balanzas deben permanecer limpias y sin tara. Su uso exige proteccin del plato as

que utilice vidrio de reloj o cualquier otro recipiente adecuado.

12.- No ingiera alimentos ni bebidas en el laboratorio.

13.- No utilice los materiales de laboratorio para beber agua.

14.- Lave prolijamente sus manos antes de retirarse del laboratorio.

15.- Entregue sus bandejas al final de laboratorio y deje limpio su lugar de trabajo.

PAUTA PARA CONSTRUIR EL INFORME DE LABORATORIO

En todo trabajo experimental es de mucha utilidad contar con un cuaderno de laboratorio en

el cual se registran todos los datos y resultados de la experiencia realizada en una forma clara,

ordenada y legible. Para sacar el mximo provecho de los datos puestos en su cuaderno se

pueden adoptar las siguientes normas:

a) Anote la fecha y el nombre de la experiencia llevada a cabo. En lo posible anote los

datos experimentales tan pronto como sea posible, incluyendo los clculos

respectivos y las posibles modificaciones hechas al trabajo experimental en curso.

Anote todas las observaciones por insignificantes que parezcan.

b) Registre claramente los datos obtenidos y si es posible construya una Tabla de Datos,

para mayor claridad.

c) Anote todos los comentarios surgidos a la luz de sus observaciones experimentales.

Compare estos datos con datos bibliogrficos de referencia para enriquecer sus

discusiones.

Para escribir el Informe de Laboratorio tenga presente los siguientes criterios:

a) Escriba el informe lo antes posible mientras estn frescos los datos y observaciones

hechas. Recuerde que el Informe es responsabilidad de todos los miembros del grupo

de trabajo por lo que es recomendable escribirlo en conjunto y no repartirse los temas.

Si esto ltimo es lo decidido por el grupo, renase antes de la entrega y revise que

haya concordancia entre lo que ha escrito cada integrante.

b) Para la escritura del Informe debe usar un mismo tipo y tamao de letra. Evitar las

letras con colores y con efectos visuales. En lo posible utilizar Times New Romano

Arialtamao 12. Recuerde que el Informe es un documento formal.

c) Revise concienzudamente la ortografa y la redaccin. Si va a copiar ntegramente un

texto de un libro o de una pgina de Internet asegrese que concuerde con el resto del

texto escrito y con el tema del trabajo experimental.


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El informe de laboratorio debe ser confeccionado pensando que va a ser ledo por alguien que

no realiz su trabajo experimental, de tal forma que cuando lo lea, quede informado clara y

completamente sobre el tema.

El siguiente formato es el que deber seguir para hacer sus futuros informes de

laboratorio de Qumica. Entre parntesis y subrayado se indica el puntaje de cada parte

del informe que se considerar para la evaluacin.

1. Objetivos: Especifique los objetivos, es decir, las metas que se persiguen al trmino de

cada experimento realizado. Si estos no le son claros, debe leer tanto la gua de trabajo como

sus apuntes de cuaderno.....(0,5 puntos).

2. Introduccin o Complementacin Terica: En esta parte usted deber escribir en forma

breve (mximo una pgina) los aspectos tericos del tema sobre el cual usted experiment

(por ejemplo, principios, leyes y/o teoras de la Qumica).. (1,0 puntos).

3. Reactivos: Proponer una ecuacin balanceada que represente cada una de los experimentos

que realiz en el laboratorio. Para cada uno de los reactivos qumicos incluya sus Constantes

fsicas adems de Peso Molecular (M) Frmula molecular de reaccionantes y productos

usados/obtenidos durante el trabajo experimental...........(0,5 puntos).

4. Desarrollo Experimental o procedimiento: Hacer un resumen simple del trabajo prctico

realizado: si se mont algn equipo o us algo especial, hacer un esquema o Figura para

clarificar, discutiendo brevemente la incorporacin de estos en la discusin. No debe

reescribir la gua entregada, sino describir lo que Usted hizo....(0,5 puntos).

5. Resultados: Esta parte es la ms relevante del trabajo. Deber mostrar tabla de datos,grficos o ecuaciones balanceadas si fuera el caso. En algunos casos los resultados se pueden

expresar con palabras. Incluir clculos, si estos se repiten hacer al menos un ejemplo. Debe

tener en cuenta que los grficos en general satisfacen dos objetivos, (a) Proporcionan

informacin a partir de la cual se pueden obtener datos complementarios y necesarios para

los clculos, es decir, forman parte de los datos, y (b) Representan informacin derivada de

los clculos, esta vez hacen parte de los resultados ... (2,5

puntos).


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6. Discusiones y conclusiones: Aqu usted podr discutir respecto a los resultados logrados y

los esperados desde la teora. Especficamente Usted debera hacer una comparacin entre

los resultados obtenidos y los valores tericos que muestra la literatura qumica, exponiendo

las causas de las diferencias y el posible origen de los errores. Para finalizar su informe es

necesario exponer claramente las conclusiones a las que lleg...(1,5 puntos).

7. Bibliografa: Nombrar el material bibliogrfico (textos) al que recurri para la confeccin

de su informe. Se debe incluir el nombre de los autores, editorial, ao y pgina. Este Manual

o sus apuntes de clases no forman parte de la bibliografa ..(0,5 puntos).

Debe citar la bibliografa de la siguiente manera:

Libros

- Labra, A., Escobar, C.A. & Niemeyer, H. M. (2001). Chemical discrimination in Liolaemus

lizards: Comparison of behavioral and chemical data. En: Chemical signals in vertebrates, Vol

9. Marchlewska-Koj, A. Lepri, J. J. and Muller-Schwarze,D., Editores. Kluwer Academic /

Plenum Publichers.

- Vollhardt K., Peter C. "Qumica Orgnica: Estructura y Funcin" Ediciones Omega, S.A.

(2007), 5 edicin, pg. 89.

Revistas

- Escobar, C.A., Labra, A., Niemeyer, H. M. (2001) Chemical composition of precloacal

secretions ofLiolaemus lizards; Journal of the Chemical Ecology, 27: 1-14.

- Fraile, A.; Garcia Ruano, J.L.; Rosario-Martin, M.; Tito, A.; Asymmetric synthesis of 4-

ethoxy-1-p-tolylsulfonyl-3,6-dioxabicyclo[3.1.0]hexan-2-ones, Tetrahedron, 2010, 66 (1),

235-240.


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Universidad Andrs Bello

Facultad de Ciencias Exactas

Departamento de Ciencias Qumicas

Laboratorio de Qumica Orgnica II NRC XXXX

INFORME N 1

OXIDACIN DE ALCOHOLES:

SNTESIS DE CICLOHEXANONA

Nombres: Patricia Gonzlez M. Roberto Hernndez B.

Carrera: Qumica y FarmaciaSeccin: 1

Profesor: Roberto Prez B.

Fecha de entrega: 26 de Agosto de 2011


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PRCTICO N 1

OXIDACIN DE ALCOHOLES: SNTESIS DE CICLOHEXANONA.

Los alcoholes son reactivos muy verstiles puesto que son productos de partida de una gran

cantidad de compuestos orgnicos: alquenos, haluros de alquilo, compuestos carbonlicos

(cidos carboxlicos, cetonas, aldehdos), steres, teres.

OH

HXPX

3

X

O

..

OH

O

O

OR

O

O

R

R1 R2

R1 R2

X: Cl, Br

R2R1

R2= H : aldehido

CrO3 py HClKMnO4/

R1

cido carboxlico

K2Cr2O7

R2R1

R1, R2= H : cetona/

R2R1

H+

haluro de alquilo

alqueno

Na, RX

R1 R2

R1 R2ter

RCOCl

ster

1

En el caso de la obtencin de compuestos carbonlicos, los alcoholes sufren una reaccin de

oxidacin. El compuesto carbonlico que resulta de la oxidacin depende del nmero de

hidrgenos unidos al carbono hidroxlico y a las condiciones de oxidacin. As, alcoholesprimarios pueden oxidarse a aldehidos usando condiciones suaves de reaccin (clorocromato

de piridinio, CrO3*py*HCl, PCC) o a cidos carboxlicos usando oxidantes ms enrgicos

(KMnO4, K2Cr2O7), mientras que los alcoholes secundarios pueden generar cetonas en

condiciones suaves o formacin de cidos por rompimiento de enlaces C-C en condiciones

ms enrgicas usando KMnO4o K2Cr2O7. Los alcoholes terciarios, por no tener hidrgenos

en el carbono hidroxlico no se oxidan, sino que en medio cido se deshidratan generando

alquenos.


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12

El mecanismo de la oxidacin de un alcohol secundario puede ser explicado a travs de la

sntesis de ciclohexanona:

H

OH

H

O Cr

O

O

OH

O

Cr

O

OHO

H

O

H

Cr

O

O

OH

O

H

O Cr

O

O

OH

OH

H

O Cr

O

O

OH

OH2

H

O Cr

O

O

OH

HO

H

O

H

OH

H

O Cr

O

OH

Cr

O

O OH

Cr

O

O OH

H

O

H

Cr

O

OH

O

H

O Cr

O

OH

OH

H

O Cr

O

OH

OH2

H

O Cr

O

OH

HO

H

O

CrO OH

H2O + Cr2O7-2 2 HCrO4-

+

H+Cr (VI)naranja

- H2O

Etapa 1:

Etapa 2:

- +-

-

+

-

-

-

... .

+H

3

O+

+Cr (IV)

+

Etapa 3:

Etapa 4:

Diferentes intermediarios con distintos estados de oxidacin del Cr estn involucrados en esta reaccin. As, el Cr(VI) de color naranja es reducido a Cr (III) que es verde. El curso de la reaccin puede seguirse a travs de estoscambios de color.

-

-

+

-

+

-

H+

-- H2O

Etapa 5:

... .

+ H3O+ +

Cr (III) verde


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TRABAJO EXPERIMENTAL

1.- PRE-LABORATORIO

a.- Escriba la ecuacin inica neta balanceada de la reaccin de oxidacin del ciclohexanol

con dicromato de potasio en medio cido.

b.- Indique otros dos mtodos para preparar ciclohexanona a partir de ciclohexanol.

c.- Qu reaccin especfica podra llevar a cabo para asegurarse que se ha formado un

compuesto carbonlico? Explique brevemente.

d.- Dibuje un esquema de destilacin por arrastre de vapor. En qu casos es til esta tcnica

de separacin?

e.- Averige sobre los posibles efectos txicos de los reactivos de cromo y cmo tratarlos.

f.- Determine el rendimiento terico de la reaccin a partir de los datos proporcionados en la

Parte experimental.

2.- PRCTICO

Ud. deber sintetizar ciclohexanona a partir de ciclohexanol p.a.como intermediario para la

sntesis de cido adpico y determinar el porcentaje de rendimiento de la reaccin.

3.- MATERIALES Y REACTIVOS

MATERIALES REACTIVOS4 Matraces de Erlenmeyer de 125 mL Ciclohexanolp.a. 30 g aprox.1 matraz de fondo redondo de 250 mL Dicromato de sodio o potasio dihidratado

(Na2Cr2O7*2H2O o K2Cr2O7*2H2O) aprox. 30 g.1 matraz de fondo redondo de 100 mL cido actico aprox. 80 mL1 bagueta ter etlico aprox. 100mL.1 piceta con agua hielo1 balanza granataria Cloruro de sodiop.a.aprox. 10 g1 esptula Hidrxido de sodiop.a.aprox. 10 g1 placa calefactora Papel pH1 barra magntica Sulfato de sodio anhidro aprox. 10 g1 termmetro Papel filtro rpido plegado1 refrigerante simple o tipo Liebig

1 adaptador tipo Claisen1 adaptador de destilacin2 pinzas de tres dedos con nuez1 soporte universal1 probeta de 100 mL1 embudo de decantacin de 250 mL1 embudo analtico1 aro para embudo de decantacin1 rotavapor


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4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

En un matraz de Erlenmeyer de 125 mL disolver 15 g de dicromato de sodio (o de potasio)

dihidratado en 25 mL de cido actico con agitacin y calentamiento suave. Luego enfriar a

15 C en un bao de hielo. En otro matraz de Erlenmeyer de 125 mL disolver 15 g de

ciclohexanol (d= 0.96 g/mL, 99% pureza) y 10 mL de cido actico y enfriar en un bao de

hielo tambin hasta 15 C. Luego, verter la disolucin de dicromato sobre la mezcla

ciclohexanol-cido actico arrastrando toda la disolucin del dicromato con una pequea

porcin de cido actico. Sacar la mezcla del bao de hielo, la cual adquiere un color naranja

suave inicialmente. La reaccin es exotrmica por lo que la temperatura puede elevarse hasta

los 60 C y ser incontrolable. Para ello introducir el matraz en un bao de hielo evitando que

la reaccin alcance una temperatura mayor de 60 C. Dejar la reaccin durante 15 minutos a

esta temperatura. Despus de este tiempo dejar que la reaccin alcance unos 65 C como

mximo durante 25 a 30 minutos. Una vez que la disolucin adquiere un color verde la

reaccin ha finalizado. Dejar reposar durante unos 15 minutos ms para luego verter la

disolucin verdosa en un matraz de fondo redondo (baln) de 250 mL, lavar el matraz de

Erlenmeyer con 100 mL de agua y agregarlos al baln. Armar un equipo de destilacin y

destilar por arrastre de vapor hasta obtener cerca de 80 mL de destilado. A los 80 mL de

destilado recogidos en un matraz de Erlenmeyer agregar 200 mg de NaCl por mL de

destilado para disminuir la solubilidad de la ciclohexanona en agua (salting-out) Agitar hasta

solubilizar la sal para luego verter la mezcla en un embudo de decantacin, enjuagar el

matraz con ter etlico y agregarlos al embudo de decantacin. Agregar 30 mL de ter, agitar

y eliminar la fase acuosa. Lavar la fase etrea con 25 mL de NaOH 10% para remover el

cido actico y verificar con un papel pH que la mezcla tiene pH alcalino. Eliminar la fase

acuosa y lavar la fase etrea con una disolucin saturada de NaCl. Eliminar nuevamente la

fase acuosa y verter la fase etrea en un matraz de Erlenmeyer. Agregar sulfato de sodio

anhidro y se filtra sobre un baln de 100 mL. Eliminar el ter en un rotavapor y destilar el

residuo para su purificacin o puede ser utilizada directamente para el siguiente experimento.

Nota: Recuerde que este reactivo ser utilizado en la obtencin de cido adpico

(Prctico n 2) por lo que el rendimiento de ambas reacciones depender de la

prolijidad con que lleve a cabo esta experiencia.

5.- BIBLIOGRAFA:

1.- Morrison, R.T.; Boyd, R.N.; Qumica Orgnica, 5 edicin, Ed. Addison-WesleyIberoamericana, S.A.; 1990, pg. 544.


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2.- Smith, M.; March, J.; Marchs Advanced Organic Chemistry, 6 edicin, Ed. Wiley-

Interscience, 2007, pg. 1726

3.- Vogel, A.; Vogels: Texbook of Practical Organic Chemistry, 5 edicin, Longman

Scientific & Technical, UK, 1989, pg. 607

4.- Fieser, L.; Williamson, K.; Organic Experiments, 7 edicin, Ed. D.C. Heath and Co,

Lexington, 1992, pg. 261.


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PRCTICO N 2

OXIDACIN DE CETONAS: SNTESIS DE CIDO ADPICO.

Las cetonas son inertes a la mayora de los agentes oxidantes comunes a diferencia de los

aldehidos. La oxidacin de cetonas produce cidos carboxlicos con rompimiento de enlacescarbono-carbono y se debe llevar a cabo en condiciones muy vigorosas, a diferencia de los

aldehidos que son rpidamente oxidados. Esta diferencia de comportamiento es consecuencia

de las diferentes estructuras entre los dos grupos funcionales: los aldehidos tienen un protn-

CHO- que puede ser extrado con facilidad durante la oxidacin, pero no as las cetonas.

Uno de los agentes oxidantes que s reacciona con las cetonas es el permanganato de potasio

en medio alcalino y en caliente, aunque la reaccin es lenta.

RO

H

RO

OH

R

O

R'

R

O

OH

R'

O

OH

KMnO4

KMnO4+

aldehido

cetonacidos carboxlicos

cido carboxlico

NaOH,

El enlace carbono-carbono prximo al grupo carbonilo se rompe, y se producen fragmentos

de cidos carboxlicos. La reaccin slo es til para cetonas simtricas como la

ciclohexanona, puesto que a partir de cetonas no simtricas se forman mezclas de productos.

El cido adpico es un cido dicarboxlico (cido hexanodioico) que se utiliza industrialmente

en la fabricacin de una poliamida del tipo del nylon (Nylon 66).

COOH

COOHNH

2

NH2

NHNH

NH

NH

O

O

O

O

+

Nylon 66

cido adpico hexametilendiamina


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En pequeas dosis se utiliza en la elaboracin de gelatinas, concentrados de fruta en polvo,

bebidas embotelladas, como acidificante, saborizante, gelificante y amortiguador de pH para

prevenir la formacin de microorganismos.

La sntesis de un cido dicarboxlico a menudo se lleva a cabo utilizando las mismas

reacciones para la sntesis de un cido monocarboxlico. As, un cido dicarboxlico puede

generarse por oxidacin de un diol primario apropiado o por la hidrlisis cida de un dinitrilo

apropiado. Un mtodo til es a partir de la oxidacin enrgica de alcoholes o cetonas cclicas.

Los agentes oxidantes pueden ser variados. Para la obtencin de cido adpico a partir de la

ciclohexanona se puede usar KMnO4en medio cido o HNO3. La preparacin industrial de

cido adpico utiliza el cido ntrico como oxidante de acuerdo a la siguiente reaccin:

El mecanismo de la oxidacin de ciclohexanona con KMnO4 en medio bsico es el siguiente:

O

H

H

O

O

H

OH

Mn

O

O

O

OH

OH

OH

OMnO2

H

OH

OH

OH

O

H

MnO3

MnO3

H

OHO

H H

O

H

OH

Mn

O

O

OH

OH

OH

MnO4-

-

H2O

-

MnO4-

OH- -

OH-

-

Etapa 1:

-

H2

O

Etapa 2:

-

+

Etapa 3:-

O

+ 2 HNO3COOH

COOH+ 2 NO H2O+


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O

O

H

O

OH O

O O

OH

O

O

H

OH

O

O O

O

2 OH-

-

MnO4-

-

+ HMnO4-2

Etapa 4:-

Etapa 5:

3 HMnO4-2 H2O 2 MnO2 MnO4

- 5 OH-+ + +

OH-

-

-

adipato

PARTE EXPERIMENTAL

1.- PRE-LABORATORIOa.- Escriba la ecuacin inica neta balanceada de la reaccin de oxidacin de la

ciclohexanona con permanganato de potasio en medio bsico.

b.- En la primera etapa del mecanismo de oxidacin de ciclohexanona el NaOH abstrae un H

del carbono vecino al carbonilo. Averige por qu es posible esta reaccin cido-base.

c.- En la reaccin se obtiene la sal potsica o sdica del cido adpico (adipato de dipotasio o

de disodio) Qu se debe agregar para obtener cido adpico? Explique brevemente.

d.- Determine el rendimiento terico de la reaccin a partir de los datos dados en la Parteexperimental.

2.- PRCTICO

Ud. deber sintetizar cido adpico a partir de ciclohexanona obtenida en el prctico n 1 y

determinar el porcentaje de rendimiento de la reaccin y el punto de fusin del producto

como criterio de pureza.

3.- MATERIALES Y REACTIVOS


19/


19

MATERIALES REACTIVOS1 Matraz de Erlenmeyer de 500 mL Ciclohexanona aprox. 20 g1 vaso de precipitados de 100 mL Permanganato de potasio (KMnO4) aprox. 60 g1 vaso de precipitados de 400 mL Hidrxido de sodiop.a.aprox. 10 g1 bagueta cido clorhdrico concentrado aprox. 10 mL

1 piceta con agua Bisulfito de sodio (NaHSO3)p.a.aprox. 5 g1 balanza granataria Carbn activado1 esptula Hielo1 placa calefactora Papel pH1 barra magntica Sulfato de sodio anhidro (Na2SO4) aprox. 10 g1 termmetro Papel filtro rpido plegado1 embudo analtico Papel filtro rpido redondo1 embudo Bchner1 matraz Kitasato1 vidrio de relojEquipo para medir punto de fusin

Capilares1 gotario

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En un matraz de Erlenmeyer de 500 mL, agregar 10 g de ciclohexanona, 30,5 g de

permanganato de potasio y 250 mL de agua. Ajustar la temperatura a 30 C y luego agregar 2

mL de una disolucin de NaOH 10%. Cuando la temperatura alcanza unos 45 C (15

minutos) enfriar en un bao de hielo manteniendo la temperatura de la mezcla en 45 C

durante 20 minutos. Luego dejar reposar durante otros 20 minutos para luego calentar la

mezcla en una placa calefactora con agitacin constante para finalizar la oxidacin y coagular

el precipitado de MnO2. Para verificar la total conversin del permanganato sacar un resto de

dixido de manganeso con un varilla de vidrio y depositarla en un papel filtro. Si queda

permanganato aparecer un anillo violeta alrededor de los grnulos de MnO2. Si an persiste

agregar pequeas cantidades de bisulfito de sodio hasta que el test d negativo. Enfriar un

poco y filtrar al vaco lavando el precipitado de MnO2 con pequeas porciones de agua.

Verter en un vaso de precipitados de 400 mL para luego reducir el volumen de agua hasta

unos 70 mL con ayuda de una barra magntica. Si la disolucin no es transparente ni incolora

decolorar con carbn activado y evaporar de nuevo hasta 70 mL. Acidificar la disolucin

caliente con cido clorhdrico concentrado hasta pH 1-2, agregar 10 mL de exceso de HCl y

dejar que cristalice el cido adpico. Filtrar los cristales al vaco, lavar con pequeas

porciones de agua enfriada en el refrigerador, presionar los cristales en el papel filtro para

eliminar la mayor cantidad de agua y dejar secar. Experimentalmente se obtienen 6,9 g de

cido adpico cuyo punto de fusin es de 152-153 C.


20/


20

NOTA: Realice los clculos necesarios para llevar a cabo la reaccin tomando en cuenta

la cantidad de ciclohexanona que Ud. sintetiz en el laboratorio anterior.

5.- BIBLIOGRAFA:

1.- Morrison, R.T.; Boyd, R.N.; Qumica Orgnica, 5 edicin, Ed. Addison-Wesley

Iberoamericana, S.A.; 1990, pgs. 624, 1053.




Scientific & Technical, UK, 1989, pg. 667.

4.- Brewster, R.; Vanderwarf, C.; Mc Ewan, W.; Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2

edicin, Ed. Alhambra S.A., Madrid, 1970, pg 118.


Lexington, 1992,pg. 266.


21/


21

PRCTICO N 3

CONDENSACIN ALDLICA: SNTESIS DE DIBENZALACETONA.

La condensacin aldlica es la reaccin entre dos molculas de aldehdo o de cetona

catalizada por base o cidos diludos para generar un -hidroxialdehido o una -hidroxicetona. En todos los casos resulta el producto de la adicin de una molcula de

aldehido (o cetona) a una segunda, en forma tal que el carbono de la primera queda unido

al carbono carbonlico de la segunda. Si el aldehido o la cetona no contienen un hidrgeno

no se puede realizar una condensacin aldlica simple. Es el caso del benzaldehido,

difenilcetona, formaldehido, etc.

O OO OH

R1

R2

R3 R4+

R1

R2

R3

R4B:

aldehido o cetona aldehido o cetona aldol

La reaccin tambin puede realizarse entre una cetona y un aldehido (condensacin aldlica

cruzada). El nico inconveniente de esta reaccin es la autocondensacin, es decir,

condensacin de dos molculas de cetona y de dos molculas de aldehido, adems de la

condensacin de una molcula de aldehido y cetona, lo que hace disminuir el rendimiento.Para subsanar esto, la reaccin se lleva a cabo entre un aldehido y una cetona, careciendo uno

de ellos de hidrgenos , como es el caso del benzaldehido y la acetona para generar

dibenzalacetona.

Los aductos de la condensacin aldlica a aldoles se pueden deshidratar con mucha facilidad

en presencia de cidos diluidos y calentamiento, generando compuestos carbonlicos ,-

insaturados (y respecto del carbono carbonlico). Cuando se puede generar un alqueno

altamente conjugado, es ste el producto mayoritario de la reaccin aldlica y no el aldol.

El mecanismo de formacin de dibenzalacetona es una condensacin aldlica en mediobsico el cual comprende las siguientes etapas:

O H

CH3

CH3

O

O

+OH-

benzaldehido acetona dibenzalacetona


22/


22

CH3

H

O

CH3 CH2

O

CH3 CH2

O

CH3

CH2

O

OH

CH3

CH2

O

O

H

CH3

CH2

O

O

H

H HO

CH3

CH2

O

OH

H

CH3

CH

O

H

OH

H

CH

O

CH3

H

hidrgeno

OH--

-

Etapa 1: Abst raccin del H- ( H cido) por la base:El carbanin formado se estabiliza por resonancia con el carbonilo

- +-

-

+ -+

+

OH

H2O

Etapa 2: Ataque nucleoflico del carbanin sobre el carbonilo del aldehido:

Etapa 3: Protonacin del alcxido:El alcxido es una base fuerte por lo que abstrae un protn del agua para generar el alcohol respectivo

Etapa 4: Deshidratacin del alcohol:

Hay eliminacin de un nuevo protn al carbonilo favoreciendo la salida del OH como agua.

-OH

La adicin de la segunda molcula de benzaldehdo sigue el mismo mecanismo.

El grupo carbonilo cumple dos funciones en la condensacin aldlica: no slo proporciona la

unin no saturada en la cual se realiza la adicin (etapa 2), sino que tambin confiere acidez

a los hidrgenos para posibilitar la formacin del carbanin (etapa 1).


23/


23


1.- PRE-LABORATORIO.

a.- Escriba el mecanismo de condensacin aldlica en medio cido del benzaldehdo con

acetona.

b.- Cul es el producto de condensacin aldlica al utilizar benzaldehdo y acetona en

proporcin equimolar?

c.- Explique por qu la reaccin de adicin al carbonilo el nuclefilo ataca al tomo de

carbono y no al tomo de oxgeno.

d.- Indique cul es el producto secundario en la obtencin de dibenzalacetona.

e.- Explique por qu la deshidratacin est favorecida en la obtencin de dibenzalacetona.

f.- Averige si hay relacin entre la estructura qumica y la coloracin amarilla de la

dibenzalacetona.

g.- Calcule el rendimiento terico de la dibenzalacetona con las cantidades indicadas en el

procedimiento experimental.

h.- Si se quieren obtener 3 g de dibenzalacetona, considerando un rendimiento tpico para la

reaccin del 60%, cules seran las cantidades necesarias de los reactivos?

2.- PRCTICO.

Ud. deber sintetizar dibenzalacetona a partir de benzaldehdo y acetona y determinar el

rendimiento de la reaccin y el punto de fusin del producto como criterio de pureza.

3.- MATERIALES Y REACTIVOS.

MATERIALES REACTIVOS1 vaso de precipitados de 100 mL Benzaldehdop.a.aprox. 10 mL1 vaso de precipitados de 250 mL Acetonap.a.aprox. 10 mL1 matraz de Erlenmeyer de 125 mL Hidrxido de sodiop.a.aprox. 10 g1 bagueta Etanol absolutop.a.aprox. 200 mL1 piceta con agua Hielo1 balanza granataria Papel filtro rpido plegado

1 esptula Papel filtro rpido redondo1 placa calefactora1 barra magntica1 embudo analtico1 embudo Bchner1 matraz Kitasato1 vidrio de reloj1 termmetroEquipo para medir punto de fusinCapilares


24/


24


Mezclar 0,05 moles de benzaldehido con 0,025 moles de acetona en un vaso de precipitados

de 100 mL y agregar la mitad de la mezcla a una disolucin de 5 g de NaOH disuelto en 50

mL de agua y 40 mL de etanol en un vaso de precipitados de 250 mL a temperatura ambiente

(< 25 C). Despus de 15 minutos agregar la otra mitad de la mezcla y enjuagar el vaso de

precipitados con una alcuota de etanol. Despus de una media hora y con agitacin

constante, filtrar al vaco el slido formado. Desconectar el vaco y cuidadosamente lavar el

slido con 100 mL de agua. Conectar el vaco y eliminar el agua. Repetir esto unas tres veces

para eliminar el NaOH remanente. Finalmente, presionar el slido contra el papel filtro para

eliminar toda el agua posible. Recristalizar el producto de etanol en un matraz de Erlenmeyer

usando aproximadamente 10 mL de etanol por cada 4 g de dibenzalacetona impura obtenida.

El producto funde a 110-111 C y el rendimiento experimental de la recristalizacin debera

ser 4 g.

5.- BIBLIOGRAFA:

1.- Morrison, R.T.; Boyd, R.N.; Qumica Orgnica, Ed. Addison-Wesley Iberoamericana,

S.A.; 1990, pg.730.






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25

PRCTICO N 4

REACCIN DE ESTERIFICACCIN DE FISCHER:

SNTESIS DE ASPIRINA.

La reaccin de esterificacin de Fischer es una reaccin de adicin-eliminacin en medio

cido de un cido carboxlico con un alcohol o fenol para generar un ster.

Los steres ms voltiles tienen un aroma agradable por lo que suelen usarse en la

preparacin de perfumes y condimentos artificiales. Por ejemplo, el butanoato de metilo tiene

olor a pia y el acetato de octilo tiene olor a naranja.

La esterificacin o sntesis de steres puede realizarse mediante muchos mtodos. En general,

se debe activar el cido carboxlico ya sea en el medio de la reaccin o utilizando un derivado

de cido ms reactivo (cloruro de cido o anhidrido). La reaccin est ms favorecida si se

utilizan tanto alcoholes como cidos primarios. Mientras mayor sea el impedimento estrico

cerca del centro de reaccin, ms desfavorecida ser la reaccin de esterificacin.

O

OH

OH

OH

O

OH

O

O

O

O

fenol

butanoato de n-pentilo

pentanoato de fenilo

+

+

cido butanoico

cido pentanoico

cido carboxlico alcohol (fenol) ster+

1-pentanol

R OH

O

R Cl

O

RO

R

O

O

R

O

O

SOCl2

-H2O

H+

R2CH2OH R2


26/


26

La esterificacin es un mtodo muy utilizado en la Industria Farmacutica para la formacin

de prodrogas, compuestos farmacolgicamente inactivos que al metabolizarse en el

organismo generan la molcula bioactiva. Esta manipulacin se realiza ya sea porque el

compuesto bioactivo tiene caractersticas organolpticas indeseadas (mal sabor, mal olor), se

descompone fcilmente o tiene efectos dainos durante su administracin. En el arsenal

farmacolgico existen muchos ejemplos de prodrogas, siendo una de ellas la aspirina o cido

acetilsaliclico (AAS). El compuesto farmacolgicamente activo es el cido saliclico pero su

alta acidez (pKa = 3,0) produce acidez gstrica. La esterificacin disminuye la acidez del

cido (AAS pKa= 3,5)

Sin lugar a duda, la aspirina es uno de los medicamentos de uso ms generalizado. Desde que

en 1899 fue introducida por primera vez por Dreser como analgsico y antipirtico suave, su

empleo ha aumentado hasta convertirse en la principal defensa contra las pequeas

indisposiciones como resfriados y dolores de cabeza. Con el tiempo, nuevas propiedades

teraputicas le han sido asignadas. El compuesto con actividad farmacolgica es el cido

saliclico, siendo la aspirina su ster actico. El cido saliclico puede obtenerse de diversas

plantas (Salix fragilis, Filipendula ulmeria, Gaultheria shallon) como salicina, un glicsido

muy amargo formado por una molcula de alcohol saliclico y una molcula de glucosa. El

extracto de corteza de sauce blanco (Salix alba vulgaris) se utiliza desde la Antigedad para

el tratamiento de las fiebres y la gota. El alcohol saliclico puede ser convertido en cido

saliclico tanto in vivocomo por manipulacin qumica. Debido a lo amargo de la salicina se

intent estereficarla. Esto se logr mediante la acetilacin de la salicina en 1829 por Leroux,

siendo uno de los antecedentes ms antiguos de formacin de prodrogas.

O

OH

Glu

OH

OH

OH

OH O

OH

OO

O

CH3

H+

+ glucosa

salicina alcohol saliclico

cido saliclico

[ O ]

(CH3CO)2O

cido acetilsaliclico o aspirina


27/


27

La sntesis total del cido saliclico se logr en 1860 por Kolbe y Lautemann a partir de

fenxido de sodio y dixido de carbono a unas 5 atm de presin y a 125 C. As, el salicilato

de sodio se us para el tratamiento de la fiebre reumtica, adems de utilizarlo como

uricosrico en el tratamiento de la gota.

Debido a sus efectos nocivos sobre la mucosa gstrica Flix Hoffmann, un qumico de la

Bayer, pens que estos efectos podran ser alterados al esterificar el cido saliclico.

Basndose en un trabajo olvidado de Gerhardt de 1853, logr acetilar el cido saliclico. Trascomprobar los efectos beneficiosos y comparables con el salicilato de sodio, el nuevo

compuesto fue introducido en Medicina en 1899 por Dreser con el nombre de Aspirina,

nombre que derivara de Spiraea, la especie natural de la cual se prepar por primera vez el

cido saliclico, y por ser un derivado acetilado.

El mecanismo de reaccin para la obtencin de la aspirina es como sigue:

OH

O

OH

O

O

OH

CH3

CH3

O

O

OO

O

OH

OH

O

O HCH

3

OH

O

CH3

O

OH

O

OCH

3

OH

O

CH3

O

+

Etapa 1: protonacin del carbonilo del anhidrido actico.

H+

+

Etapa 2: Reaccin de adicin.

+ - H+

ONa

CO2

OH

ONa

O OH

OH

O

O

HO

OH

ONa

O

5 atm, 125C

H+

fenxido de sodio salicilato de sodio cido saliclico

Reaccin de Kolbe

O- Na+ O

O

C

O-Na+


28/3


28

OH

O

OOH

CH3 CH3 OH

OOH

O

OCH

3

OH

O

CH3

O

OH

O

OCH

3

OH

O

CH3

OH

OH

O

OO

CH3

+

Etapa 3: Reaccin de eliminacin.

H+

+

+

- H+



a.- De acuerdo al mecanismo de esterificacin indique el rol del cido sulfrico en la

obtencin de aspirina.

b.- Averige los cuidados que debe tener al trabajar con cido sulfrico y cido saliclico.

c.- La aspirina se recristaliza en benceno o tolueno, disolventes muy txicos. Para ello se

utiliza agua como disolvente para recristalizacin al igual que el cido saliclico. Cmo

afecta este disolvente en el rendimiento de la reaccin y en la pureza del producto?

4.- En ocasiones, un frasco de aspirina recin abierto puede tener un olor caracterstico a

vinagre. A qu se debe este olor con respecto al medicamento contenido en la muestra?

Qu efectos se podra esperar de la ingestin de la misma?

5.- Calcule el rendimiento terico de aspirina con los datos indicados en el procedimiento

experimental.

2.- PRCTICO.

Ud. deber sintetizar aspirina a partir de cido saliclico y determinar el rendimiento de la

reaccin y el punto de fusin del producto como criterio de pureza.


MATERIALES REACTIVOS1 matraz de Erlenmeyer de 100 mL cido saliclicop.a.aprox. 10 g1 bagueta Anhidrido acticop.a.aprox. 20 mL1 piceta con agua cido sulfrico concentrado aprox. 5 mL1 balanza granataria Hielo1 esptula Papel filtro rpido redondo1 placa calefactora Papel filtro rpido plegado1 barra magntica


29/


29

1 embudo analtico1 embudo Bchner1 matraz Kitasato1 vidrio de reloj1 termmetro

Equipo para medir punto de fusinCapilares


En un matraz de Erlenmeyer de 100 mL agregar, en el siguiente orden, 5 g de cido saliclico,

10 mL de anhdrido actico y 1-2 mL de cido sulfrico concentrado. Agitar suavemente la

mezcla; la temperatura se eleva hasta los 70-80 C y todo el cido saliclico se disuelve.

Despus de 15 minutos enfriar la disolucin a 35-40 C obtenindose una masa de cristales

de aspirina. Aadir 50 mL de agua fra, agitar la suspensin y recoger los cristales en un

embudo Bchner (filtracin al vaco). Presionar el producto contra el papel filtro para

eliminar la mayor cantidad de agua posible. Cuando la mezcla est lo suficientemente seca

recristalizar en agua. El rendimiento experimental es de unos 4g. El punto de fusin de la

aspirina vara de 130 a 135 C porque se descompone fcilmente. Si el aparato de medicin

se precalienta a 100-120 C se puede observar un punto de fusin de 134-135 C.

5.- BIBLIOGRAFA:

1.- Morrison, R.T.; Boyd, R.N.; Qumica Orgnica, 5 edicin, Ed. Addison-WesleyIberoamericana, S.A.; 1990, pg.692.

2.- Goodman-Gillman, A.; Goodman, L.S.; Rall, T.W.; Murad, F.;Las bases Farmacolgicas

de la Teraputica, 7 edicin, Ed. Mdica Panamericana, S.A.; Buenos Aires; 1988, pg.

643.



4.- Brewster, R.; Vanderwarf, C.; Mc Ewan, W.; Curso Prctico de Qumica Orgnica, 2edicin, Ed. Alhambra S.A., Madrid, 1970, pg 272.


Scientific & Technical, UK, 1989,pg. 269.


30/


30

PRCTICO N 5

ACETILACIN DE AMINAS: SNTESIS DE ACETANILIDA.

Los denominados analgsicos del alquitrn, la fenacetina y su metabolito activo, el

acetaminofeno o paracetamol (N-acetil-p-aminofenol), son eficaces alternativas a la aspirinacomo analgsico y antipirtico, aunque su actividad antiinflamatoria sea muy dbil y de poca

utilidad clnica. El acetaminofeno tiene menos toxicidad total y por ello se lo prefiere a la

fenacetina. Como el acetaminofeno es bien tolerado, no presenta muchos de los efectos

secundarios de la aspirina y es utilizado comnmente en nios y adultos. Sin embargo, la

sobredosis aguda causa daos hepticos fatales por lo que su uso debe ser controlado.

La acetanilida es el miembro original de los analgsicos derivados de la anilina. Fue

introducida en la medicina en 1886 con el nombre de antifebrina por Cahn y Hepp, quienesdescubrieron su accin antipirtica por casualidad. Sin embargo, la acetanilida result

excesivamente txica lo que oblig a buscar derivados menos txicos. Uno de estos

derivados satisfactorios fue la fenacetina que se introdujo en la teraputica en 1887,

utilizndose ampliamente en mezclas analgsicas hasta que fue implicada en la nefropata por

abuso de analgsicos.

NH

CH3

O

NH

CH3

O

OH

NH

CH3

O

OEt

NH2

OEt

NH2 N

HCH

3

O

OR

acetanilida

acetaminofeno fenacetina

anilina

acetaminofeno conjugadoR: glucoronato, sulfato

parafenetidina

metabolitos formadores de metahemoglobina y otros txicos

Otro derivado, el acetaminofeno, fue usado por primera vez por von Mering en 1893, pero su

popularidad data slo de 1949, cuando se descubri que era el principal metabolito activo de

la acetanilida y la fenacetina.


31/


31

La acetilacin de una amina es una reaccin cido-base del tipo de Lewis, en el que un grupo

amino bsico efecta un ataque nucleoflico sobre el tomo de carbono carbonlico, que es un

centro cido. La reaccin, en general, transcurre muy rpidamente con cloruros de cidos,

ms lentamente con anhdridos de cidos y tan lentamente con cidos mismos que para que se

produzca la reaccin se necesitan altas temperaturas. Por ejemplo, la fabricacin industrial de

acetanilida se realiza calentando una mezcla de anilina con cido actico durante un tiempo

de seis a ocho horas. Una disolucin caliente de anhdrido actico en cido actico reacciona

con las aminas a una velocidad tal que con frecuencia es adecuada para la realizacin en el

laboratorio. Las aminas primarias y secundarias reaccionan favorablemente con cloruros de

cidos dando amidas mono y disustituidas, respectivamente. Las aminas terciarias, a pesar de

ser muy bsicas, no producen amidas ya que no poseen un tomo de hidrgeno una vez

formado el enlace N-C para estabilizar el producto. El mecanismo de la reaccin es el

siguiente:

N

H

H O

O

OH

CH3

CH3

O

O

O OH

O

O

O O

OH

CH3

CH3

NH

HO O

OH

CH3

CH3

NH

O O

OH

CH3

CH3

NH

O OH

OH

CH3

CH3

NH

OH

CH3

N

H

O OH

CH3

O

CH3N

H

Etapa 1: protonacin del carbonilo del anhidrido actico.

H+

Etapa 2: Reaccin de adicin.

+

+

+- H+

+

Etapa 3: Reaccin de eliminacin.

H+

++

- H+

acetanilida


32/


32



a.- Explique por qu la reaccin de acetilacin de aminas no se debe hacer en un medio

fuertemente cido.

b.- Indique otros dos mtodos qumicos para formar acetanilida a partir de anilina.

c.- Por qu se utiliza como disolvente cido actico glacial (99,5% de pureza) y no cido

actico diluido en la formacin de acetanilida?

d.- Averige sobre los cuidados de que debe tener al trabajar con cido actico glacial,

anhdrido actico y anilina.

2.- PRCTICO.

Ud. deber sintetizar acetanilida a partir de anilina y anhdrido actico y determinar el

porcentaje de rendimiento de la reaccin y el punto de fusin del producto como criterio de

pureza.


MATERIALES REACTIVOS1 matraz de fondo redondo de 100 mL Anilinap.a.aprox. 20 mL1 vaso de precipitados de 250 mL Anhidrido acticop.a.aprox. 30 mL2 matraces de Erlenmeyer de 500 mL cido actico glacialp.a.aprox. 30 mL

1 bagueta Carbn activado1 piceta con agua Piedras de ebullicin1 balanza granataria Hielo1 esptula Papel filtro rpido redondo1 placa calefactora Papel filtro rpido plegado1 barra magntica1 embudo analtico1 refrigerante tipo Allinh o de bolas1 manto calefactor2 pinzas de tres dedos con nuez1 soporte universal

1 embudo Bchner1 matraz Kitasato1 vidrio de reloj1 termmetroEquipo para medir punto de fusinCapilares


En un matraz de fondo redondo (baln) de 100 mL poner 9 mL de anilina, 15 mL de cido

actico glacial y 15 mL de anhdrido actico. Al agregar el anhdrido se observar undesprendimiento de calor. Adaptar al baln un refrigerante tipo Allinh o de bolas y calentar la


33/


33

disolucin a ebullicin durante 10 minutos. Al final de este tiempo enfriar el baln en el agua

de la llave y verter el contenido en un vaso de precipitados de 250 mL que contiene 50 mL de

agua y 40-50 g de hielo. Agitar la mezcla y recoger los cristales de acetanilida por filtracin

al vaco. Sobre el filtro, lavar los cristales con un poco de agua fra. Poner los cristales en un

matraz de Erlenmeyer de 500 mL y agregar 200 mL de agua. Calentar la mezcla a ebullicin.

Si no se disuelve toda la acetanilida, agregar porciones de agua hasta disolver todo el slido.

Dejar enfriar el contenido un momento y agregar 1-2 g de carbn activado. Calentar

nuevamente la mezcla a ebullicin, agitar y filtrar en caliente. Enfriar el filtrado

exteriormente con hielo y filtrar los cristales al vaco prensando los cristales para eliminar la

mayor cantidad de agua posible. Secar en estufa a 50-60 C. Se obtiene un rendimiento

experimental de 8-10 g de cristales blancos cuyo punto de fusin es 115 C.

Nota: Recuerde que este reactivo ser utilizado en la obtencin de p-nitroacetanilida

(Laboratorio n 6) por lo que el rendimiento de ambas reacciones depender de la

prolijidad con que lleve a cabo ambas experiencias.

5.- BIBLIOGRAFA:


Iberoamericana, S.A.; 1990, pg.776.

2.- Goodman-Gillman, A.; Goodman, L.S.; Rall, T.W.; Murad, F.;Las bases Farmacolgicas

de la Teraputica, 7 edicin, Ed. Mdica Panamericana, S.A.; Buenos Aires; 1988, pg.

659.




Lexington, 1992, pg. 376.5.- Vogel, A.; Vogels: Texbook of Practical Organic Chemistry, 5 edicin, Longman

Scientific & Technical, UK, 1989, pg. 1273


34/


34

PRCTICO N 6

SUSTITUCIN ELECTROFLICA AROMTICA:

SNTESIS DEp-NITROACETANILIDA.

El grupo amino acta como activador orto y paraen la sustitucin electroflica aromtica,

efecto explicado por las estructuras resonantes I, II y III. El grupo acetamino, -NHCOCH3,

tambin es activante y director orto y para en la substitucin electroflica aromtica pero

menos poderoso que el grupo amino debido a la conjugacin del par electrnico libre sobre el

nitrgeno y el grupo carbonilo.

El problema de las aminas libres es que son demasiado reactivas dando mezclas de productos

orto y para, mono, di o trisustitudos. Adems, el cido ntrico oxida el anillo altamente

reactivo producindose una gran prdida de material de partida en forma de alquitrn. Como

la amina es muy bsica, en presencia de cido se protona generando un in anilinio que es

altamente desactivante orto-para, dirigiendo la reaccin a la obtencin de metaderivados.

Estas reacciones indeseadas se evitan protegiendo el grupo amino mediante acetilacin con

anhdrido actico. El producto mayoritario es el para derivado debido al efecto estrico delgrupo acetamino sobre la posicin orto.

Una vez obtenida la sustitucin, se puede hidrolizar el grupo acetamido recuperando el grupo

amino. Esta es la base de la obtencin de nitro y sulfanil derivados de la anilina.

La p-nitroacetanilida es el precursor de otros derivados de la anilina va la formacin de

sales de diazonio como es el caso del paracetamol o acetaminofeno.

Los sulfanil derivados son el material de partida para la obtencin de sulfanilamidas, familia

teraputica conocida como sulfonamidas o simplemente sulfas (sulfatiazol, sulfaguanidina),

agentes antibacterianos y antispticos que se vienen utilizando desde 1932.

NH2

NH2 NH2 NH2

NH

O

CH3 HN

O

CH3

-

-

-

+ + +

+

-

I II III


35/


35

El mecanismo de formacin de la p-nitroacetanilida es el siguiente:

HONO2 2 H2SO4 H3O 2 HSO4 NO2+ + ++ +-

in nitronio

Etapa 1: formacin del electrf ilo

Etapa 2: ataque del electrf ilo al anillo bencnico

NHCOCH3 NHCOCH

3

H NO2

NHCOCH3

H NO2

NHCOCH3

H NO2

NHCOCH3

H NO2

NO2+ +

+

+

+

+

NHCOCH3

NO2

NHCOCH3

H NO2

+

- H+

p-nitroacetanilida

Etapa 3: eliminacin de un protn para resti tuir el sistema aromtico


NH

O

CH3

ClSO3H

NH

O

CH3

SO2Cl

RNH2

NH

O

CH3

SO2NHR

HNO3

NH

O

CH3

NO2

NH

O

CH3

N2

NH

O

CH3

OH

NaNO2

NH

O

CH3

NH2

NH2

SO2NHR

HCl

+

Sn

HClCl- H2O

H+

acetanilida

sulfonamida

p-nitroacetanilidasal de diazonio paracetamol

H2O

H+


36/


36


a.- Por qu se utiliza cido sulfrico junto al cido ntrico?

b.- A pesar que el grupo amino es ms activante que el grupo acetamido por qu no se puede

nitrar directamente la anilina?

c.- Por qu las posiciones ortoy parason las posiciones ms activadas por un grupo dador

de electrones? Explique mediante estructuras resonantes.

d.- Qu otro producto se obtiene en la reaccin de nitracin de acetanilida? Cmo se

elimina?

e.- Ordene de mayor a menor las velocidades de nitracin de acetanilida, nitrobenceno,

bromobenceno y acetato de fenilo.

f.- Calcule el rendimiento terico de la reaccin con los datos dados en el procedimiento

experimental.

2.- PRCTICO.

Ud. deber sintetizarp-nitroacetanilida a partir de la acetanilida sintetizada en el prctico n 5

y determinar el porcentaje de rendimiento de la reaccin y el punto de fusin del producto

como criterio de pureza.


MATERIALES REACTIVOS

2 matraces de Erlenmeyer de 125 mL Acetanilida aprox. 15 g1 matraz de Erlenmeyer de 50 mL cido sulfrico concentrado aprox. 30 mL1 vaso de precipitados de 250 mL cido actico glacialp.a.aprox. 20 mL1 bagueta cido ntricop.a.aprox. 10 mL1 piceta con agua Bifosfato de sodio (Na2HPO4)p.a. aprox. 100 g1 balanza granataria Etanol absoluto aprox. 100 mL1 esptula Papel filtro rpido redondo1 placa calefactora Papel filtro rpido plegado1 barra magntica Piedras de ebullicin1 embudo analtico Hielo1 embudo Bchner

1 matraz Kitasato1 vidrio de reloj1 termmetroEquipo para medir punto de fusinCapilares


En un matraz de Erlenmeyer de 125 mL poner 6,5 g de acetanilida y agregar 10 mL de cido

actico glacial (PRECAUCIN: altamente irritante), calentar suavemente en una placa

calefactora bajo campana hasta la total solubilizacin de la acetanilida. Enfriar el matraz en


37/


37

un bao de hielo hasta unos 20 C y luego agregar 10 mL de cido sulfrico concentrado

enfriado en un bao de hielo. La temperatura de la mezcla no debe superar los 60 C. Enfriar

en un bao de hielo hasta unos 10 C hasta que la disolucin se ponga viscosa. Por otro lado,

en un matraz de Erlenmeyer de 50 mL mezclar 3,5 mL de cido ntrico concentrado y 5 mL

de cido sulfrico concentrado y enfriar en un bao de hielo. Una vez que ambas

disoluciones estn fras, agregar lentamente la disolucin HNO3-H2SO4 a la disolucin de

acetanilida agitando suavemente. Mantener la mezcla de reaccin en un bao de hielo

manteniendo la temperatura entre 10 y 20 C. La adicin total debe realizarse dentro de 15

minutos. Luego de agregada toda la disolucin HNO3-H2SO4 dejar reposar la reaccin a

temperatura ambiente durante 30 minutos con agitacin, monitoreando la temperatura para

que no supere los 20 C. Si fuera necesario bajar la temperatura con un bao de hielo, dejar

reposar a temperatura ambiente durante los 30 minutos despus del nuevo enfriamiento.

Verter la mezcla de reaccin en un vaso de precipitados de 250 mL que contiene 100 mL de

agua y 25 g de hielo picado. Filtrar al vaco y presionar el producto contra el papel filtro para

eliminar la mayor cantidad de agua posible (PRECAUCIN: los nitroderivados son txicos y

se pueden absorber a travs de la piel. Usar guantes en esta etapa del experimento). Transferir

el slido a un vaso de precipitados de 250 mL y agregar 100 mL de una disolucin acuosa de

Na2HPO4 al 15%. El precipitado es voluminoso por lo que transfiera con cuidado para no

perder material y bajar el rendimiento. Agitar y filtrar nuevamente al vaco. Lavar el slido

con dos porciones de 50 mL de agua fra y dejar secar. El producto se recristaliza de 30-60

mL de etanol absoluto con un punto de fusin de 214-216 C.

NOTA: Realice los clculos necesarios para llevar a cabo la reaccin tomando en cuenta

la cantidad de acetanilida que Ud. sintetiz en el laboratorio anterior.

5.- BIBLIOGRAFA:


Iberoamericana, S.A.; 1990, pgs.357, 786.2.- Goodman-Gillman, A.; Goodman, L.S.; Rall, T.W.; Murad, F.;Las bases Farmacolgicas

de la Teraputica,7 edicin, Ed. Mdica Panamericana, S.A.; Buenos Aires; 1988, pg. 659.

3.- Fessenden, J.; Fessenden, R.; Thecniques and Experiments in Organic Chemistry, PWS

Publisher, USA, 1983, pg. 266.


Scientific & Technical, UK, 1989, pg. 919.

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