PRCTICA 14 SNTESIS DE COLORANTES AZOICOS (ORANGE II, SUDAN I Y ROJO PARA)

Objetivosy Efectuar la tcnica de preparacin de sales de diazonio,

para sintetizar los colorantes azoicos.

y Comprobar el efecto batocrmico de los colorantes. y Comprobar que el grupo cromforo es el que imparte

en el color.

Colorantes AzoicosUn colorante se define como: Sustancia natural o artificial que se emplea para dar un color especfico. Los colorantes azoicos son una serie de colorantes que no existen en la naturaleza, que contienen un grupo azo enlazado aromticamente por ambos lados como caracterstica comn son muy fciles de preparar, a partir de los ms variados componentes superan a todas las dems clases de colorantes sintticos en conjunto. El grupo N=N no solo es un caracterstica estructural de los colorantes azoicos, sino que funciona simultneamente como grupo cromforo. Por ejemplo mediante la introduccin de varios grupos azoicos enlazados entre s preferentemente a travs de ncleos de naftaleno, es posible obtener tambin tonos rojos, azules, verdes e incluso negros. Por lo tanto, al combinarse con grupos auxocromos puede constituir un sistema colorante mesmero que se extiende a travs de los dobles enlaces de los ncleos bencnicos, tal como puede apreciarse en las dos estructuras lmite.

Aunque sin embargo el sistema de dobles enlaces es relativamente corto y la homogeneidad de la distribucin de valencias es bastante incompleta como consecuencia de la aparicin de una estructura de ion hibrido, de modo que los colorantes azoicos de tipo tan sencillo solo presentan colores altos (amarillo a naranja). Mediante la introduccin de varios grupos azoicos enlazados entre s preferentemente a travs de ncleos de naftaleno, es posible obtener tambin tonos rojos, azules, verdes etc.

Un argumento poderoso a favor de esta teora de los colorantes azoicos lo constituye su naturaleza de indicadores, ya que el cambio de color que se produce por adicin de cidos conduce a una mayor profundidad del tono es decir que al mismo nmero de dobles enlaces el sistema cromogneo debe corresponder una intensificacin de la homogeneidad de la distribucin de las valencias dentro del sistema Cuando se admite la hiptesis de que el protn del cido durante la formacin del catin se une con el tomo de nitrgeno del grupo azo ms alejado del grupo auxocromo amino, por ejemplo el paminoazobenceno, se produce la mesomera entre las estructuras que poseen la misma energa:

La esta ilizaci el cati ca sa a r la cesi e la e er a e res a cia act a si a e el se ti e a e t e la asici a el c rres ie te t e itr e el r az . c tra s tr i rta te efect eleva r e tal asici a e el ec e e este t e itr e ya e la c i aci e tra a ca sa e la es era e la estr ct ra I II tie e ciert rce taje e carcter e i a i a. c tra e est s efect s e tie e a elevar la asici a act a la is a es era r v ca a is i ci e la asici a el itr e el r a i a e es e si c s f erte e te sic , ya e este t e itr e a ifiesta el is ta t r cie t e carcter e a i . La s er sici e est s tres efect s e e c si erarse la c sa e e el r t ra te la acci e l s ci s se a c al r a i , si al itr e el r az .

Auxocromos y CromforosAuxocromosEn qumica, son grupos o radicales positivos de tomos, que intensifican la accin de un grupo de tomos no saturados que, estando presentes en una molcula de una sustancia qumica, hacen que esta sea coloreada. Es decir son grupos cargados positivamente que intensifican una sustancia o cromforo en la sntesis de colorantes. Por definicin un auxocromo es un grupo funcional que no absorbe por si solo en la regin del ultravioleta pero que tiene los efectos de desplazar picos de los cromforos hacia longitudes de onda larga adems de aumentar sus intensidades. Muchos de estos grupos o radicales, son cidos y bases que originan colorantes cidos y bsicos, y que fijan eficazmente el colorante. Un ejemplo lo podemos encontrar en el in diazonio que es un cromforo fuerte generado por una base y cuya frmula es donde R representa cualquier grupo funcional y N+ es el auxocromo del in diazonio. Algunos ejemplos de auxocromos son: cidos: -COOH, -OH, -SO3H. Bsicos: -NHR, -NR2, -NH2.

Crcr

f r s

f r es la arte c j t e t s e a lc la res sa le e s c l r. a i se e e efi ir c a s sta cia e tie e c s electr es ca aces e a s r er e er a l z visi le, y e las l it es excitarse ara as e itir ivers s c l res, e e ie e a e la e er a e iti a r el ca i e ivel e er tic e l s electr es, e esta excita a esta f a e tal asal. Cua una lcula a s r e ciertas l ngitudes de nda de luz visi le y trans ite refleja tras, la lcula tiene un c l r. e tra anera un cr f r es una regi n molecular donde la diferencia de energa entre dos or itales at micos cae dentro del rango del es ectro visi le. La luz visi le ue incide en el cromforo puede tambin ser absorbida excitando un electrn a partir de su estado de reposo. n las molculas biolgicas tiles para capturar o detectar energa lumnica, el cromforo es la semimolcula ue causa un cambio en la conformacin del conjunto al recibir luz.

Sales de Diazonio. Preparacin y SntesisPor ejemplo cuando una amina aromtica primaria, disuelta o suspendida en un cido mineral acuoso y fro se trata con nitrito de sodio se forma una sal de diazonio.

Puesto que stas se descomponen lentamente an en las temperaturas de un bao de hielo, se emplean sus soluciones de inmediato, una vez preparadas, pues en realidad el N2 es un grupo saliente tan bueno que la sal de diazonio se sintetiza a 0 C por lo que se utiliza hielo. El gran nmero de reacciones que dan las sales de diazonio se pueden agrupar en dos clases: reemplazo, en las que se pierde el N2 quedando en su lugar en el anillo otro tomo o grupo; y copulacin en las que el nitrgeno queda retenido.

Las sales de diazonio tambin pueden servir de electrfilos en reacciones de sustitucin electroflica aromtica, al ser tan inestables a temperatura ambiente solo sirven como electrfilos cuando las reacciones se llevan a cabo a bajas temperaturas; pues solo los anillos de benceno muy activados (fenoles, anilinas etc.), pueden expresar reacciones de sustitucin electroflica aromtica con electrfilos de la sal de diazonio. Debido a que el electrfilo es tan grande la sustitucin ocurre de preferencia en la posicin para, la que presenta menos impedimento estrico.

Reaccin de CopulacinEn ciertas condiciones pueden reaccionar las sales de diazonio con ciertos compuestos aromticos para dar productos de frmula general Ar-N=N-Ar, llamados azo-compuestos. En esta reaccin se retiene el grupo diazonio en el producto. En general, el anillo aromtico (ArH) que sufre el ataque del ion diazonio debe contener un grupo con gran tendencia a liberar e-; normalmente estos son OH, -NR2, -NHR o NH2. Como ,lo acabamos de decir usualmente la substitucin se efecta en posicin para con respecto al grupo activante. La copulacin con fenoles se realiza en medio moderadamente alcalino. La copulacin es una sustitucin electroflica aromtica, en la que el ion diazonio es el reactivo atacante.

Si por condiciones poco favorables la copulacin procede lentamente la formacin de fenoles bien puede llegar a ser la reaccin principal. Adems el fenol que se forma con la sal de diazonio puede a su vez sufrir la copulacin; aun una cantidad relativamente pequea de este producto indeseado podra contaminar al producto que se quiere obtener que en este caso es un colorante, cuyo color debe ser tan puro como sea posible, esta contaminacin puede llegar a inutilizar al colorante . Por lo que las condiciones deben ser las favorables en el grado correcto de alcalinidad.

Efecto Batocrmico y de la ConjugacinEl efecto Batocrmico es un fenmeno cuando la longitud de onda de absorcin de una sustancia se desplaza hacia longitudes de onda ms grandes o de menor energa por efecto del pH de la solucin en que se encuentran. La conjugacin incrementa notablemente la intensidad de absorcin de las bandas * (efecto hipercrmico), debido al crecimiento del momento dipolo de la transicin al aumentar las dimensiones del cromforo, por lo que se da el color.

Reacciones de Diazoacin y Copulacin

Mecanismo de Reaccin

Parte ExperimentalPropiedades Fsicas y Qumicas de los Reactivos Ac. sulfanlico Punto de Fusin 288 C, 561 K, 550 F Solubilidad en agua >20 g/l

Anilina

Densidad: 10217g/cm3 Masa molar: 93.13 g/mol Punto de Fusin: 266.45 K Punto de ebullicin: 457.28 k Solubilidad en Agua: 3.6g/100ml a 20 C en agua Densidad: 1049 kg/m3; 1,049 g/cm3 Masa molar : 60.05 g/mol Punto de fusin: 290 K (16,85 C) Punto de ebullicin: 391,2 K (118,05 C)

Ac. Actico