Manual Qfi 2 Agos Dic 2012.Francisco Díaz
77
CURSO TEÓRICO PRÁCTICO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QUÍMICO FARMACÉUTICO INDUSTRIAL EDICION 2012
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CURSO TEÓRICO PRÁCTICO DE QUÍMICA ORGÁNICA II
QUÍMICO FARMACÉUTICO INDUSTRIAL
EDICION 2012
1
EDICIÓN 2012
RESPONSABLES:
Dr. Francisco Díaz Cedillo
M en C. Luís Almazán Sánchez
Dr. Gonzalo Trujillo Chávez
Dr. Manuel Eusebio Medina López
2
PROGRAMA DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA ORGÁNICA II
Introducción al laboratorio de química orgánica 20-24- Agosto
1. Síntesis de p-nitro-anilina 3-7 -Septiembre 2. Síntesis de Ciclohexeno 17-21-Septiembre 3. Síntesis de cloruro de ter-butilo 1-5-Octubre Examen
4. Síntesis de Alcohol bencílico 15-19-Octubre 5. Lípidos 22-26-Octubre Examen
6. Polímeros 5-9-Noviembre 7. Síntesis de colorantes azóicos 12-16-Noviembre Examen
8. Síntesis de Ácido acetil salicílico 26-30-Noviembre Examen
Entrega y captura de calificaciones
3
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA.
CARRERA: QUÍMICO FARMACÉUTICO INDUSTRIAL
Temario del curso Teórico-Práctico QUÍMICA ORGÁNICA II
Unidad Descripción
1. Aromaticidad. (7 horas)
1.1 Sistemas deslocalizados, definición, requerimientos estructurales.
1.2 Resonancia: Concepto, formas de resonancia, energías de estabilización por resonancia.
1.3 Aromaticidad: Concepto, requisitos, consecuencias. Ejemplos comparativos.
1.3.1 La regla de Hückel, aromaticidad en otros anillos insaturados sencillos.
1.3.2 Aromaticidad en compuestos heterocíclicos.
1.3.3 Aromaticidad en compuestos con anillos aromáticos fusionados.
2. Reacciones de compuestos aromáticos. (7 horas)
2.1 Sustitución electrofílica aromática en mono y policiclos.
2.1.1 Nitración.
2.1.2 Halogenación.
2.1.3 Alquilación y acilación.
2.1.4 Sulfonación.
2.1.5 Efectos de orientación y reactividad
2.1.6 Sustitución electrofílica en policiclos
2.2 Sustitución nucleofílica aromática.
2.2.1 Concertada (clásica).
2.2.2 Vías sales diazonio.
2.2.3 Vía bencino
2.2.4 Aplicaciones sintéticas.
3. Reacciones de adición. (8 horas)
3.1 Adición electrofílica a dobles enlaces.
3.1.1 Vía ión no clásico.
3.1.1.1 Halogenación.
3.1.1.2 Hipohalogenación.
3.1.2 Vía ión clásico.
3.1.2.1 Hidrohalogenación.
3.1.2.2 Hidratación.
3.1.2.3 Oximercuriación.
3.1.2.4 Hidroboración.
3.1.3 Adición concertada.
3.1.3.1 Hidrogenación.
3.1.3.2 Adición de carbenos.
3.1.3.3 Epoxidación.
3.1.3.4 Reacciones con OsO4 y KMnO4 diluido.
3.1.4 Reacción de Diels-Alder.
3.2 Aplicaciones sintéticas.
4. Reacciones de Eliminación. (7 horas)
4
4.1 Los mecanismos E1, E2 y E1cB.
4.1.1 Deshidratación de alcoholes.
4.1.2 Deshidrohalogenación.
4.2 Concertadas.
4.2.1 Eliminación de Hoffmann.
4.2.2 Eliminación de Cope.
4.3 Aplicaciones sintéticas.
5. Reacciones de Sustitución. (16 horas)
5.1 Sustitución vía radicales libres.
5.1.1 Halogenación.
5.1.2 Halogenación alílica
5.1.3 Oxidación.
5.2 Sustitución nucleofílica.
5.2.1 Unimolecular.
5.2.2 Procesos de transposición.
5.2.3 Bimolecular.
5.2.4 Efectos del medio.
5.2.5 Sustitución nucleofílica intramolecular.
5.2.6 Competencia entre los procesos de eliminación y sustitución.
5.2.7 Formación de halogenuros de alquilo, alcoholes, ésteres, aminas, ácidos carboxílicos.
5.3 Aplicaciones sintéticas.
6. Reacciones de óxido-reducción. (7 horas)
6.1 Número de oxidación.
6.1.1 Balanceo de ecuaciones redox.
6.2 Oxidación en química orgánica.
6.2.1. Agentes.
6.2.2. Oxidación de alcoholes y dioles.
6.2.3. Oxidación de aldehídos.
6.2.4. Oxidación de grupos alquilo en compuestos aromáticos.
6.3 Reducción en química orgánica.
6.3.1 Agentes reductores.
6.3.2 Reducción de compuestos carbonílicos.
6.3.3 Reducción de enlaces múltiples carbono-carbono.
6.3.4 Reducción de anillos aromáticos.
6.4 Aplicaciones sintéticas.
7. Lípidos. (8 horas)
7.1 Grasas y Aceites.
7.1.1 Ácidos grasos
7.1.2 Composición y clasificación de los lípidos.
7.1.3 Hidrólisis de los lípidos, saponificación.
7.1.4 Grasas saturadas e insaturadas: Hidrogenación.
7.1.5 Fosfolípidos.
7.2 Terpenos.
7.2.1 Importancia.
7.2.2 Isopreno.
7.2.3 Monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos y triterpenos.
5
7.2.4 Carotenoides.
7.2.5 Esteroides.
7.3 Origen común de grasas y terpenos a partir de ácido acético.
8. Polímeros. (10 horas)
8.1 Polímeros de adición.
8.1.1 Características de los monómeros.
8.1.2 Polimerización aniónica.
8.1.3 Polimerización catiónica.
8.1.4 Polimerización por radicales libres.
8.1.5 Catalizadores de Ziegler-Natta.
8.1.6 Cadenas atácticas, sindiotácticas e isotácticas.
8.1.7 Copolímeros.
8.1.8 Ejemplos representativos.
8.2 Polímeros de condensación.
8.2.1 Características de los monómeros.
8.2.2 Reacciones de polimerización.
8.2.3 Ejemplos representativos.
8.3 Estructura y estereoquímica de polímeros.
8.3.1 Cristalinidad.
8.3.2 Peso molecular promedio.
8.3.3 Materiales termoplásticos
8.3.4 Fibras y elastómeros.
9. Colorantes y Pigmentos. (10 horas)
9.1 Teoría del color.
9.1.1 Espectro electromagnético.
9.1.2 Estructura molecular.
9.1.3 Interacciones entre la energía radiante y las moléculas: transiciones energéticas
(electrónica, vibracional, rotacional).
9.1.4 Definición de: grupos cromóforos, auxocromos, efectos hipercrómico, batocrómico.
9.2 Clasificación de los colorantes.
9.2.1 En base a su forma de aplicación.
9.2.2 En base a su estructura química.
9.2.2.1 Azoicos.
9.2.2.2 Del trifenilmetano.
9.2.2.3 Indigoides.
9.2.2.4 Antraquinoides y naftoicos.
9.3 Métodos de preparación: Ejemplos de cada uno.
9.4 Usos y Métodos de obtención de colorantes de interés farmacéutico.
10 Introducción a la síntesis orgánica. (14 horas).
10.1 Síntesis orgánica, definición y utilidad.
10.1.1 Conceptos: Síntesis total, síntesis parcial, síntesis convergente, sintón, equivalente sintético,
desconexión, regioselectividad.
10.1.2 Planeación de una síntesis, análisis retrosintético.
10.1.3 Análisis de ejemplos de síntesis sencillas de compuestos orgánicos.
10.2 Síntesis asimétrica, definición.
10.2.1 Conceptos: Estereoselectividad, estereoespecificidad.
6
10.2.2 Generación de quiralidad, el auxiliar quiral.
10.2.3 Análisis de ejemplos de síntesis asimétrica.
7
REGLAMENTO INTERNO DE LABORATORIO
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
I. GENERALIDADES.
1. Las disposiciones de este reglamento regirán todas las actividades en los laboratorios del Departamento
de Química Orgánica y serán obligatorias para los alumnos que los cursen.
2. Los alumnos que deseen cursar el laboratorio, deberán reunir los requisitos que marca la E.N.C.B.,
así como los estipulados en el presente reglamento:
a) Presentar orden de inscripción debidamente autorizada al profesor responsable, tan pronto como
sea expedida por la dirección de la escuela.
b) No será permitida la estancia a los alumnos que no porten bata.
c) Los alumnos que no se comporten adecuado en el laboratorio, no podrán permanecer en él.
d) Para abandonar temporalmente el laboratorio durante el desarrollo de la práctica, se deberá solicitar el
permiso correspondiente al profesor.
e) Al concluir la práctica, los alumnos deberán dejar completamente limpio su lugar de trabajo.
3. No se aceptarán alumnos condicionales.
4. Los alumnos con autorización de baja en el curso, deberán presentar la constancia correspondiente; de no
hacerlo, el curso práctico se considerará reprobado.
II. ORGANIZACION.
1. La hora de entrada será la indicada en el horario de cada grupo, dándose una tolerancia máxima de
15 minutos, después de los cuales se pasará lista. No habrá retardos.
2. El trabajo del laboratorio se realizará en el sitio indicado por el profesor.
3. Los equipos de trabajo en el laboratorio, serán de dos ó tres alumnos según las características del grupo,
siendo permanentes durante todo el curso.
4. El número de equipos formados, será dividido en dos ó tres secciones.
5. La sesión de laboratorio iniciará con un seminario, en el cual se discutirá el cuestionario previo y los
resultados de la práctica anterior, así como la práctica por realizar; posteriormente se desarrollará la
parte experimental de la misma.
6. Cada equipo contará con la cantidad necesaria de reactivos para la realización de la práctica. No
habrá reposición de los mismos, en caso de pérdida.
8
7. Cada equipo hará un vale al almacén por el material que empleará en la práctica, el cual deberá revisar
exhaustiva en el momento de recibirlo para poder reportar cualquier anomalía al almacenista antes de
entregar el vale. Al final de la práctica se regresará el material limpio y de no ser así, no será recibido.
8. En caso de ruptura ó pérdida del material, se dará un plazo máximo de 15 días para reponerlo; de no
hacerlo, no se permitirá la realización de prácticas subsecuentes, las cuales se calificarán con
CERO. Si al final del semestre hay adeudo de material, la calificación del curso será reprobatoria.
9. Todo asunto relacionado con el material, se deberá tratar con el almacenista.
10. Cada equipo deberá traer material básico de limpieza (detergente, escobillones, franela,), para rotular y
envasar sus productos, así como: cerillos, vaselina sólida, papel absorbente, aceite, papel pH, espátula.
III. EVALUACION.
a) Se realizarán cuatro exámenes parciales (70 % de conceptos teóricos y 30% conceptos
experimentales). El promedio deberá ser aprobatorio y representa el 70% de la calificación del
curso.
b) Cada sesión experimental se evaluará en base a :
– Preparación de la práctica (cuestionario previo, diagrama de actividades, participación durante
seminario
– Presentación de seminario
– Trabajo de laboratorio: Manejo experimental y desarrollo de capacidades. Resultados obtenidos
– Reporte o seguimiento de experimentos en Bitácora según el método científico.
c) La calificación obtenida en el laboratorio corresponde al 30% de la calificación total del curso y
para promediarse se requerirá:
a) Un mínimo de 80% de asistencias.
b) Calificación final mínima de seis.
c) No adeudar material
IV. REGLAS DE SEGURIDAD
La Química Orgánica es una materia netamente experimental, que se desarrolla con base al
trabajo del laboratorio, por lo que se requiere de una disciplina y metodología para la obtención de
resultados confiables. La realización de este trabajo requiere de la aplicación del diseño experimental,
el estricto registro de datos y la interpretación de resultados.
9
Así como la aplicación de normas de seguridad apropiadas para evitar accidentes, debido al tipo
de sustancias empleadas. Por lo que a continuación se citan las más importantes a considerar.
1. Usar siempre una bata de trabajo, preferentemente de color blanco y zapatos
cubiertos
2. Siempre que esté trabajando en un experimento, se debe usar la protección adecuada
(para los ojos, las vías respiratorias y para la piel).
3. Si se usan lentes graduados, éstos debe usarse debajo de los lentes de protección
4. Cualquier derrame de sustancias químicas o accidente, debe informarse al profesor inmediatamente.
5. Muchos compuestos son absorbidos a través de la piel, por lo cual es importante
evitar el contacto directo. En caso que esto llegara a suceder, limpiar y lavar con
abundante agua, además de informar al profesor.
6. Tener identificadas las ubicaciones de extintores, botes de arena, y material de auxilio.
7. El fuego de un vaso o matraz puede extinguirse sofocando con un vidrio de reloj o con arena.
8. En casos de tener alguna condición física que pueda afectar tu rendimiento o tu salud, como alergias,
embarazo, epilepsia, etc. informar al profesor; dicha información será totalmente confidencial.
9. Las siguientes actividades están estrictamente prohibidas dentro del laboratorio:
Comer, beber o mantener golosinas en la boca.
Realizar experimentos no autorizados por el profesor.
Usar los mecheros sin indicaciones del profesor
Trabajar en el laboratorio en ausencia del profesor.
Cualquier tipo de juego o broma dentro del laboratorio.
Con respecto a los reactivos y material:
1. Rotular y usar únicamente las pipetas que se encuentran asignadas a cada reactivo.
2. Tomar únicamente la cantidad necesaria y mantener los reactivos en el sitio asignado.
3. Los desechos químicos deben ser depositados en los recipientes destinados para este fin.
4. Los reactivos sólidos deben pesarse usando una espátula y evitando derrames sobre la báscula o la
mesa de trabajo, que en todo caso deberán ser limpiados
5. Los frascos de reactivos deben mantenerse limpios y bien cerrados, así como el área de trabajo donde
se encuentran.
6. Evitar oler o tomar los reactivos con las manos desnudas y nunca pipetear con la boca
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7. El material de vidrio debe estar siempre limpio antes y después de usarse. No usar material en mal
estado o dañado
8. Manejar con cuidado los objetos calientes como mecheros, anillos metálicos o matraces calientes.
9. Mantener la mesa de trabajo siempre limpia y en orden.
10. Cualquier desperfecto en las instalaciones debe ser reportado inmediatamente al profesor.
Para empezar.
1. Se revisarán los temas correspondientes a normas de trabajo:
a) Reglamento, Seguridad y Normas de Trabajo para el Laboratorio de Química Orgánica.
b) El ambiente de trabajo.
2. Queda a cargo del profesor explicar detenidamente los puntos correspondientes a:
a) Actitud y Preparación.
b) Seminarios.
c) Informe de resultados.
3. Con respecto al Desarrollo de la Práctica.
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El trabajo de laboratorio no empieza en el momento que se entra al laboratorio; por el
contrario, previamente se ha de realizar una investigación bibliográfica que cubra los siguientes
aspectos:
Datos físicos de cada uno de los reactivos que se usen, punto de fusión, punto de
ebullición, solubilidad., Por lo deberá tener a la mano el fichero elaborado al inicio del curso
de Q. Orgánica I.
Fundamentos fisicoquímicos, reacciones y mecanismos de reacción involucrados en el
desarrollo de la práctica, Ecuación química balanceada, e identificación del reactivo
limitante. Productos y subproductos esperados y precauciones que hay que considerar para
el desarrollo exitoso de la práctica.
El alumno elaborará o completará con formulas desarrolladas, cantidades y tiempos
específicos un diagrama que describa la secuencia metodológica del experimento a realizar.
12
PRÁCTICA No. 1
SÍNTESIS DE PARA-NITROANILINA
CUESTIONARIO PREVIO
1.- Indicar las razones por las cuales es necesario acetilar la anilina antes de nitrarla.
2.- Indicar qué papel tiene el acético en la acetilación de anilina.
3.- Explicar para qué se calienta a reflujo la mezcla de anilina, anhídrido acético y ácido acético, en la
obtención de acetanilida.
4.- Leer detenidamente la parte experimental, completar el diagrama de flujo correspondiente.
5.- Explicar con que fin se enfrían las mezclas de reacción en las tres etapas, durante la síntesis de
p-nitroanilina.
6.- En la hidrólisis de la p-nitroacetanilida, se usará ácido clorhídrico; indicar qué papel desempeña
este ácido.
7.- Explicar para qué se calienta 15 minutos más, después de disolver la p-nitroacetanilida en HCl (3ª parte).
8.- Indicar para qué se agrega hidroxido de sodio al 40% después de haber realizado la hidrólisis de la
p-nitroacetanilida.
BIBLIOGRAFÍA.
13
PRÁCTICA No. 1
SÍNTESIS DE PARANITROANILINA
OBJETIVOS.
1.- Aplicar una reacción de Sustitución Electrofílica Aromática para obtener la nitroanilina
2.- Observar el efecto protector y orientador del grupo acetilo durante la reacción de nitración
INTRODUCCIÓN.
La obtención de una amina sustituida en posición “para” sin obtener el producto de sustitución en
“orto”, puede llevarse a cabo si de alguna manera se bloquea esta posición para impedir su sustitución.
La nitración directa de la anilina y de otras aminas aromáticas en solución de ácido nítrico concentrado, da
lugar a una mezcla de isómeros orto, meta y para, así como la formación de una gran variedad de productos
de oxidación. En vista de lo anterior, para obtener selectivamente el isómero en posición para, es
conveniente acetilar el grupo amino, teniendo así un grupo activador más débil y bloqueando las posiciones
orto por efecto estérico.
Por lo cual la obtención del isómero para comprende de tres etapas:
1.- Acetilación de la anilina
2.- Nitración de la acetanilida obtenida en 1.
3.- Hidrólisis de la para-nitroacetanilida obtenida en 2.
REACCIÓN DE ACETILACIÓN. (1ª. ETAPA)
MECANISMO
1) .
O
O O
H+
O
O O
H
+
NH2
O
O OOH
O
+
HN
O
+OH
O
El mecanismo se inicia por una reacción ácido-
base entre el ácido acético y una de las
porciones carbonílicas del anhídrido acético
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2) En estas condiciones el par de electrones de la anilina, ataca el carbono deficiente en electrones, del
carbonilo del anhídrido, como se muestra a continuación.
3) El intermediario formado pierde un protón y posteriormente el grupo acetato, dando lugar a la formación
de la acetanilida y la regeneración del catalizador.
NITRACIÓN DE ACETANILIDA (2ª ETAPA)
OBJETIVO Efectuar la nitración selectiva en posición “para” de la acetanilida.
INTRODUCCIÓN.
El mecanismo de nitración de los compuestos aromáticos, ha sido muy estudiado y aunque los
procedimientos operativos difieren bastante unos de otros, sobre todo en el disolvente utilizado, parece que
en la mayoría de los procesos, el agente nitrante es el ión nitronio (NO2+). La formación de estas especies se
favorece por la protonación del ácido nítrico en la presencia de un ácido más fuerte, como el ácido sulfúrico.
2H2SO4 + HNO3 2HSO4 - + H3O
+ +
+NO2
Algunos compuestos como el fenol, se pueden nitrar rápidamente con ácido nítrico diluido en
solución acuosa; en otros casos se puede utilizar ácido acético, anhídrido acético u otros disolventes. El
procedimiento de nitración más común, utiliza una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico concentrados.
El ión nitronio efectúa el ataque electrofílico sobre el núcleo aromático y se lleva a cabo el proceso de
sustitución.
NH2
O
O O
HN O
OH O
H H
N O
OH OH3C
H H HN CH3
OOH
OH
+
+
NO2NO2
Nu E
15
El grupo acetamida tiene una capacidad de orientación hacia la posición para principalmente, por el
impedimento estérico producido hacia el ataque en la posición orto.
REACCIÓN
MECANISMO.
HN
ON
O
O
HN
O
NO2
H
HN
O
NO2
+ + H+
HIDRÓLISIS DE LA PARANITROACETANILIDA.
(3ª. ETAPA)
OBJETIVO Eliminar mediante una hidrólisis ácida, el grupo acilo de la p-nitroacetanilida para obtener
la p-nitroanilina.
INTRODUCCIÓN.
La eliminación del grupo acilo se efectúa por hidrólisis ácida o alcalina. En este caso se hará una
hidrólisis ácida de la p-nitroacetanilida, dando como resultado el clorhidrato de p-nitroanilonio, el cual se
tratará con hidróxido de sodio para regenerar la amina correspondiente.
REACCIÓN.
HN
O
HN
OO2N
HNO3
H2SO4
O2N
HN
O
HCl
H2OO2N
NH3+Cl
OH
O
O2N
NH2
NaCl + H2O +
16
MECANISMO.
1) La reacción se inicia por la adición de un protón al oxígeno del carbonilo de la p-nitroacetanilida
para producir el intermediario (A).
2) El intermediario (A), es susceptible de sufrir un ataque nucleofílico por una molécula de agua, para
producir el intermediario (B), el cual pierde una molécula de ácido acético y se transforma en la p-
nitroanilina, que se protona para dar el clorhidrato de p-nitroanilonio (C).
PROPIEDADES FÍSICAS.
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f.
(ºC)
SOLUBILIDAD
para-nitroacetanilida 180 215 s. en Etanol i. en Agua
para-nitroanilina 138 156-147ºC s. en Etanol
y agua caliente
i. en Agua
O
HN
O2N HO
HN
O2N H
HN
O2N
OH2HO
HN
O2N
OHHO
NH2
O2N
+NH3
O2N
OH
O
H2O
H++
Cl-
+
-H+
A
B
C
A
O
HN
O2NO
HN
O2N H
H+
+
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REACTIVOS MATERIAL
Nitración
Ácido sulfúrico 10 mL Pinzas universales Baño de agua
Acetanilida 3 gr 3 Vasos de precipitados chicos Probeta chica
Ácido nítrico 6 mL Matraz Erlenmeyer 125mL Termômetro
Agitador, Embudo de vidrio y
Hidrólisis p-nitroacetanilida 5 g Soporte, anillo, rejilla y mechero
Ácido clorhídrico 15 mL Matraz bola esmerilado,
Hidróxido de sodio al 40% 15 mL Refrigerante y mangueras para agua
Vaso de Precipitado de 250mL
Embudo de filtración
PARTE EXPERIMENTAL.
Nitración
1) En un matraz Erlenmeyer de 125 mL, colocar 7 mL de ácido sulfúrico y agregar 3 g de acetanilida
en pequeñas porciones y con agitación constante.
2) Cuando la acetanilida se haya disuelto del todo, colocar el matraz en hielo y agregar gota a gota con
una pipeta, una solución de 6 mL de ácido nítrico y 6 mL de ácido sulfúrico concentrado; agitar
suavemente, regulando la adición, de tal manera que la temperatura de la mezcla de reacción
permanezca entre 25 y 35°C.
3) Al terminar la adición, sacar el vaso del hielo y dejar reposar a temperatura ambiente cinco minutos
4) Verter la mezcla de reacción en hielo/agua (50 mL / 15 g). Agitar, filtrar la p-nitroacetanilida y lavar
con dos porciones de 50 mL de agua fría.
Hidrólisis
5) Colocar 5 g de p-nitroacetanilida húmeda un matraz bola de 50 mL y formar con ella una pasta fina
con 5 mL de agua
6) Agregar lentamente 15 mL de ácido clorhídrico concentrado. Adaptar un refrigerante en posición de
reflujo y calentar durante 30 minutos.
7) Terminada la hidrólisis, enfriar y verter en un vaso de precipitados que contenga 35g de hielo picado
aproximadamente para precipitar la p-nitroanilina, alcalinizando con hidróxido de sodio al 40%.
8) El sólido formado se recristaliza con agua y carbón activado para decolorar, si es necesario.
18
PRACTICA No. 1
DIAGRAMA DE FLUJO
Verter en un vaso
con 40g de hielo y
precipitar y
neutralizar con
NaOH al 40%
Recristalizar (H2O y C*)
7 mL H2SO4
+
3 g de Acetanilida
Gota a gota
HIELO
___ mL H2SO4
___ mL HNO3
t° 25°C-35°C
Enfriar a T° amb.
Adicionar en
H2O+ Hielo
(50mL :15g)
FILTRAR Y LAVAR
Papel Filtro
Filtrado
_________(5g)
filtrado +
H2O (5mL)
Adicionar 16mL
H2O + 16 mL HCl con.
Se monta un
sistema de
reflujo y se
deja por
30min.
FILTRAR Y LAVAR
+
Nitración
Hidrólisis
19
IDENTIFICACIÓN DEL PRODUCTO.
1. Solubilidad en ácido clorhídrico: Tomar una pequeña cantidad de
p-nitroanilina obtenida y agregar HCl concentrado. Observar.
2. Con tricloruro de fierro: Disolver una pequeña cantidad de la p-nitroanilina
en etanol y agregar tricloruro de fierro. Observar.
3. Reacción de diazoación.
a) En un vaso de precipitados de 100 mL disolver una pequeña cantidad de p-nitroanilina en
3 mL de ácido clorhídrico concentrado; diluir con 3 mL de agua y enfriar a 5°C.
b) En un tubo de ensayo disolver 1 g de nitrito de sodio en 5 mL de agua; agregar la solución
fría del clorhidrato (a), lentamente y con agitación. Observar.
4. Reacción de Copulación.
Mezclar la solución fría (b) que contiene la sal de diazonio con una
solución de 0.1 g de -naftol en 2 mL de solución de hidróxido de
sodio al 10% y 5 mL de agua. Observar.
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1.- Explicar para qué se agita, después de terminar la adición de HNO3 en la nitración de acetanilida.
2.- Indicar los resultados de las pruebas de identificación.
20
Observaciones y Resultados:
21
Análisis de Resultados y Conclusiones:
22
PRACTICA No. 2
SÍNTESIS DE CICLOHEXENO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Investigar qué otros métodos pueden utilizarse para sintetizar el un alqueno
2. Investigar métodos alternativos para deshidratar alcoholes como ciclohexanol o alcohol isoamilico.
3. Durante la deshidratación de alcoholes como el ciclohexanol, se forma una mezcla azeotrópica con el
agua. Explicar qué es una mezcla azeotrópica y como separaría el producto de interés (alqueno)
4. Escribir la reacción de identificación y describa el mecanismo implicado.
5. Elabore un mapa conceptual donde integre las de reacciones químicas que realizan los alquenos.
6. Investigar las propiedades físicas y toxicológicas, así como la estructura de las sustancias
utilizadas como materias primas y aquellas obtenidas durante la práctica para completar
la tabla en la página 23.
BIBLIOGRAFÍA.
23
PRACTICA No. 2
SÍNTESIS DE CICLOHEXENO
OBJETIVOS.
1. Ilustrar las reacciones de eliminación, efectuando una deshidratación de alcoholes.
2. Sintetizar un alqueno cíclico.
3. Aplicar una reacción de adición para identificar el producto obtenido
INTRODUCCIÓN.
En Química Orgánica, el término Eliminación se refiere normalmente a la pérdida de dos átomos ó
grupos de una molécula. En las reacciones de eliminación más comunes, se forman enlaces múltiples,
mediante la pérdida de grupos unidos a átomos adyacentes, el proceso se denomina normalmente
Eliminación 1,2 ó -eliminación a causa de la disposición relativa de los dos grupos que se pierden.
También se pueden llevar a cabo reacciones de Eliminación 1,3, formándose generalmente compuestos
cíclicos. O más lejanas como la 1,4 que se describe a continuación
Otra forma de eliminación es 1,1 ó Eliminación.
Se consideran para la reacción de Eliminación , dos posibilidades mecanísticas:
1) El Mecanismo E2
2) El Mecanismo E1 (siendo estos dos los más comunes)
En las reacciones de eliminación, al igual que las reacciones de sustitución nucleofílica, interviene
una especie con pares libres de electrones (nucleófilo en la sustitución o base en la eliminación), por lo cual
las reacciones de eliminación se encuentran en competencia con las reacciones de sustitución nucleofílica.
B
A+ AB
Eliminación 1,2 o
AB + AB
Eliminación 1,4.
24
La reacción que se realiza en esta práctica, es una –eliminación que conduce a la formación de un
alqueno.
Mecanismo general E2: Tanto el sustrato como la base participan en el paso lento de la reacción. La base
sustrae al grupo (Y, por lo general un protón) al mismo tiempo que el otro grupo (X, llamado el grupo
saliente nucleófugo) sale de la molécula.
La velocidad depende de la concentración de ambos reactivos, por lo cual es una reacción de segundo orden.
V = k [Nu:] [sustrato]
Mecanismo General E1: En este, sólo el sustrato participa en el paso que controla la velocidad. Se propone
la formación de un carbocatión intermediario. B suele ser el mismo disolvente.
HY
XH
B HY
XH
B
HH
Estado de transición
+ BY+
+ X-
HY
XH
HY
XH
HY
H X-
1
Estado de transición
HY
H
B
H
+ BY+
Y
HH
B H
H
+ BY+
25
La velocidad de la reacción, depende de la concentración del sustrato, por lo cual la reacción es de primer
orden.
V = k [sustrato]
REACCIÓNES.
MECANISMO.
El mecanismo propuesto para esta reacción, es de tipo E1, en donde el primer paso consiste en la
protonación del alcohol con H3PO4 u otro ácido mineral para dar el ión oxónio (A).
El segundo paso es la salida del agua, para formar un carbocatión (B)
El tercer paso es la eliminación de un protón del carbono adyacente al carbenio, para formar un enlace
doble. Es posible que antes de este paso se pudiera dar un reordenamiento.
OH
H3PO4 + H20
CICLOHEXANOL CICLOHEXENO
R1
R2
OH
H3O
RAPIDOR1
R2
OH2
R1
R2
OH2
LENTOR1
R2 H2O
B
OHH2SO4
ALCOHOL ISOAMÍLICO 2-METIL-2-BUTENO
+ H2O
26
Alcohol ter-amilico 14 mL
Ac. Sulfúrico 7mL
NaOH al 10% 5mL
Cl2Ca 0.5g
REACTIVOS MATERIAL
OBTENCIÓN DE CICLOHEXENO
Ciclohexanol 7 mL Soporte universal
Ácido Fosfórico 2 mL Anillo de fierro
Sal 3 Pinzas universal
Carbonato de sodio al 10% 4 mL 3 Vasos de precipitados
Sulfato de sodio Anhidro Probeta de 25 mL
Bromo en agua o CCl4 1 mL Kit de Destilación
1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL
OBTENCIÓN DEL 2-METIL-2-BUTENO Refrigerante
Portatermómetro
Embudo de separación
Baño maría
Matraz bola de 50mL
Pipeta graduada de 10mL
.
PROPIEDADES FÍSICAS
COMPUESTO P.M.
(g/ mol)
p. f. p. eb. DENSIDAD
g/mL SOLUBILIDAD TOXICIDAD
Ciclohexanol 100.16 23-
25ºC
161ºC 0.962 s. en Etanol
p. s. agua
Líquido irritante
de ojos y nariz
Ciclohexano 82.4 ------- 83ºC 0.8098 s. en benceno
i. en agua
Líquido irritante
e inflamable
Alcohol
isoamilico
2-metil buteno
s. soluble
i. insoluble
p. s. poco soluble
R1
R2
B
-H+
RAPIDO R1
R2
H
H+
Alcohol isoamílico 14mL
27
PARTE EXPERIMENTAL.
El profesor indicara cual de los procedimientos se seguirá en cada sesión.
Preparación de 2-metil-2-buteno
1. En un matraz bola de 25 mL dispuesto previamente en un baño de hielo, se prepara una mezcla 1:2
de ácido sulfúrico-agua, añadiendo cuidadosamente en pequeñas porciones 7 mL de ácido sulfúrico
concentrado a 14 mL de agua fría con agitación constantemente para asegurar el control de la
reacción.
2. Una vez preparada la mezcla se inicia la adición de 0.25 moles de alcohol isoamílico. 14 mL (0.12
moles), en las mismas condiciones es decir, en baño de hielo y agitación para mejor control de la
temperatura.
3. Una vez concluida la adición el matraz se dispone en un sistema de destilación con alargadera y se
destila a baño maría.
4. El producto frío obtenido de la destilación se pasa a un embudo de separación pequeño y se añaden 5
mL de una solución de hidróxido de sodio al 10%. Se agita suavemente liberando eventualmente la
presión del sistema con la atmosférica, se drena la fase acuosa (capa inferior) y la fase orgánica se
seca con 0.5 g de cloruro de calcio anhidro, se agitar eventualmente y se deja reposar unos minutos
en baño de hielo.
5. Cuando la fase orgánica esta seca, se recibe en otro matraz limpio y seco, para proceder a su
destilación calentando en un baño maría y recogiendo la fracción que hierve en el intervalo 37–43°C
en un frasco colector previamente tarado.
6. Identificar adicionando a 0.5 mL del alqueno unas gotas de Bromo en CCl4 y observar.
PRECAUCIÓN REACCION EXOTERMICA
Preparación de Ciclohexanol
1. Adaptar un aparato de destilación fraccionada, con una alargadera al final del refrigerante y el matraz
colector sumergido en hielo.
2. Colocar en el matraz de destilación, 7 mL de ciclohexanol y 2 mL de ácido fosfórico*.
3. Calentar lentamente hasta una temperatura mayor de 100°C y destilar hasta que queden solo 2 mL de
residuo.
4. Saturar el destilado con sal y pasarlo a un embudo de separación.
5. Agregar carbonato de sodio al 10% hasta alcalinidad.
6. Eliminar la capa inferior acuosa y secar el ciclohexeno con sulfato de sodio anhidro.
7. Adaptar un aparato de destilación fraccionada y destilar el ciclohexeno a 80°C aproximadamente.
8. Identificar adicionando a 0.5 mL de ciclohexeno, unas gotas de Bromo en CCl4 y observar.
* Precaución: Líquido corrosivo, irritante sobre el tracto respiratorio y piel.
28
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Explicar qué líquido se obtiene en el primer destilado.
2. Explicar cuál es la razón de saturar el primer destilado (síntesis de ciclohexeno) con sal.
3. Explicar cuál es la razón de añadir hidróxido de sodio al primer destilado (síntesis de 2-metil-2buteno).
4. Explicar para qué se agrega Na2CO3 al destilado (síntesis de ciclohexeno).
Observaciones y Resultados:
29
Análisis de Resultados y Conclusiones:
30
PRÁCTICA No. 3
SINTESIS DE CLORURO DE TERBUTILO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Indicar si este método se podría aplicar en la preparación del alcohol ter-butílico.
2. Escribir la ecuación que representa la reacción colateral que se puede presentar en esta experiencia.
3. Explicar cómo puede identificarse la presencia de cloro en el cloruro de ter-butilo.
4. Indicar por qué al aumentar la concentración de sal se disminuye la velocidad de la hidrólisis.
5. Explicar qué efecto tiene la sal sobre la reacción SN1.
6. Proponer un método donde se indiquen todos los pasos para preparar yoduro de bencilo a partir
de alcohol bencílico.
7. Investigar las propiedades físicas y toxicológicas, así como la estructura de las sustancias a emplear
y obtener durante la práctica.
Cloruro de terbutilo.
Alcohol terbutílico.
Cloruro de calcio.
BIBLIOGRAFÍA.
31
PRÁCTICA No. 3
SINTESIS DE CLORURO DE TERBUTILO
OBJETIVOS.
1. Efectuar la síntesis de cloruro de ter-butilo, por medio de una sustitución nucleofílica
unimolecular (SN1).
2. Comprobar el efecto de ión común y la influencia de la polaridad del disolvente, en una
reacción SN1.
INTRODUCCIÓN.
Uno de los principales métodos de obtención de halogenuros de alquilo, es la sustitución nucleofilica
alifática de los alcoholes.
Esta sustitución puede realizarse con nucleófilos (Nu:)- tales como PCl3, SOCl2, HCl, HBr, etc.
REACCIÓN.
Dependiendo de las condiciones experimentales, las reacciones de sustitución nucleofílica alifática, pueden
ser de dos tipos:
a) Sustitución Nucleofílica Unimolecular (SN1)
b) Sustitución Nucleofílica Bimolecular (SN2)
En las reacciones SN1 la velocidad de la reacción depende de la concentración del alcohol y es
independiente de la del nucleófilo. Además están influenciadas por la polaridad del disolvente, la estructura
del alcohol, la naturaleza del grupo saliente y el nucleófilo.
MECANISMO:
La primera etapa del mecanismo, consiste en una reacción ácido-base entre el –OH del alcohol y el protón
del HCl para dar (A).
En la siguiente etapa, que es el paso lento de la reacción, se forma un carbocatión (B), por pérdida de agua.
Finalmente el cloruro, reacciona con el carbocatión para dar el producto (C).
Los disolventes polares como el agua, etanol, etc., favorecen la reacción, solvatando al halógeno, facilitando
la formación del carbocatión. Así mismo, el empleo de ácidos de Lewis y el efecto del ión común,
incrementan la velocidad de estas reacciones.
R-OH + Nu R-Nu + HOHH
+
CH3
OH
CH3
H3C + HCl H2O
CH3
Cl
CH3
H3C +
32
1)
2)
3)
REACTIVOS MATERIAL
Alcohol terbutílico 10 mL Probeta 25 mL
Ácido clorhídrico 30 mL 2 Vasos de precipitado 100 mL
Cloruro de calcio 35 mL Matraz Erlenmeyer 125mL
Solución de bicarbonato de sodio 5% Embudo de separación
Solución de Fenolftaleína 4 Tubos de ensayo
Solución de hidróxido de sodio 0.005M
Cloruro de sodio
Acetona
PARTE EXPERIMENTAL
1. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL colocar 10 mL de alcohol ter-butílico (Líquido inflamable, e
irritante) y 30 mL de ácido clorhídrico concentrado (líquido corrosivo).
2. Tapar el matraz y agitar vigorosamente, evitando cualquier exceso de presión dentro del matraz.
3. Al final de un periodo de 20 minutos agregar 3 g de cloruro de calcio y disolver.
4. Colocar la mezcla de reacción en un embudo de separación y eliminar la fase acuosa. Verter la fase
orgánica en un vaso de precipitados y adicionar lentamente 10 mL de solución de bicarbonato de
sodio al 5%.
5. Cuando no se observe desprendimiento de bióxido de carbono, separar las dos fases eliminando la
capa acuosa.
6. Finalmente secar el cloruro de ter-butilo adicionando 1g de cloruro de calcio, dejar reposar 10
minutos y decantar para eliminar el cloruro de calcio.
CH3
OH
CH3
H3C + H+
CH3
OH2
CH3
H3C
CH3
OH2
CH3
H3CH2O
CH3
CH4
+
CH3H3C
CH3
+ Cl-
CH3
Cl
CH3
H3CCH3H3C
(A)
(B)
(C)
33
EFECTO DEL IÓN COMÚN.
1. Enumerar cuatro tubos de ensayo.
2. En cada tubo colocar 1 mL de solución de hidróxido de sodio 0.005M, 2 mL de agua, 1 mL de
acetona y 2 gotas de solución de fenolftaleína.
3. Al tubo número 1 agregar 4mL de cloruro de ter-butilo 0.1 M y tomar el tiempo en el cual
desaparece el color rosado.
4. En el tubo número 2 agregar 1.5 g de cloruro de sodio y 4 mL de cloruro de ter-butilo 0.1M.
Después de la adición de cloruro de ter-butilo, tomar el tiempo en el que desaparece el color.
5. Para el tubo número 3 agregar 2.5 g de cloruro de sodio y 4 mL de solución 0.1M de cloruro de ter-
butilo, tomar el tiempo hasta observar el cambio de coloración.
6. Por último en el tubo número 4 colocar 4 g de sal y 1 mL de cloruro de ter-butilo 0.1M. Tomar el
tiempo.
EFECTO DEL PODER IONIZANTE DEL DISOLVENTE.
1. Preparar 4 tubos con los siguientes disolventes:
2. A cada tubo agregar 2 gotas de fenolftaleína e inmediatamente tres gotas de solución de hidróxido de
sodio al 0.005M y dos gotas de cloruro de ter-butilo.
3. Medir el tiempo en el cual se observa cambio en la coloración.
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Indicar cuál es la función del cloruro de calcio a los 20 minutos, después de haber iniciado la reacción.
2. Explicar por qué se adiciona solución de bicarbonato de sodio al 5% para lavar el cloruro de ter-butilo
y no solución de hidróxido de sodio.
No de tubo Vol. de agua (mL) Vol. De acetona (mL)
1 -- 5
2 2.5 2.5
3 3.75 1.25
4 4 --
34
3. Indicar con una reacción cómo se forma el bióxido de carbono durante el lavado de cloruro de
ter-butilo.
4. Indicar si existe alguna diferencia en esta experiencia para secar el producto con cloruro de calcio como
agente desecante o podría emplear sulfato de sodio anhidro.
Observaciones:
Resultados:
35
Análisis de Resultados:
Conclusiones:
36
PRÁCTICA No. 4
SÍNTESIS DE ALCOHOL BENCÍLICO Y ÁCIDO BENZOICO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Completa el diagrama de flujo indicando las cantidades correctas de cada sustancia a emplear, anotando
su formulas desarrollada.
2. Indicar cuál es la razón de agregar NaOH después de adicionar bisulfito de sodio.
3. Escribir la reacción que ocurre entre el benzaldehído y el bisulfito de sodio.
4. Indicar que características deben presentar los compuestos carbonílicos para dar la reacción
de Cannizzaro.
5. Indicar qué productos se obtienen de la siguiente reacción:
a) (HOCH2)3 CCHO + Formaldehído
b) Indicar en cada caso cuál es el compuesto que actúa como reductor y cuál como oxidante.
6. Investigar las propiedades físicas y toxicológicas, así como la estructura de las sustancias
empleados y obtenidos durante la práctica .
a) Ácido benzoico.
b) Alcohol bencílico.
c) Bisulfito de sodio.
d) Benzaldehido.
e) Éter etílico.
-OH
37
PRÁCTICA No. 4
SÍNTESIS DE ALCOHOL BENCÍLICO Y ÁCIDO BENZOICO
OBJETIVOS.
1. Aplicar la reacción de Cannizzaro para comprobar el comportamiento de un aldehído que no
posee átomos de hidrógeno en posición alfa, en presencia de una base.
INTRODUCCIÓN.
Cuando los aldehídos que no tienen átomos de hidrógeno en posición alfa, se colocan en presencia
de un álcali concentrado, se produce una reacción de óxido-reducción, donde el aldehído (dos moles) actúa
como agente oxidante y como agente reductor, por lo tanto los productos de la reacción, son un alcohol y la
sal de un ácido carboxílico. Posteriormente, si se acidifica el medio, se obtiene el ácido carboxílico.
REACCIÓN.
MECANISMO.
H
O
OH
O
2 + OH
Alcohol Bencílico Benzaldehido
- OH
Ac. Benzoico
H
O
H
HO OK
+ KOH
H
O
H
HO O
H
OK
OH
O
H
OK
H+
O-
O
+HO
K+
38
La reacción de Canizzaro ocurre por adición nucleofílica de ión hidróxido al aldehído para formar un
intermediario tetraédrico, que libera ión hidruro como grupo saliente. Un segundo equivalente de aldehído
acepta entonces el ión hidruro en otro paso de adición nucleofílica. El resultado neto es que una molécula de
aldehído se oxida para convertirse en un ácido mientras que una segunda molécula de aldehído experimenta
una adición de hidruro y, por tanto, se reduce para convertirse en un alcohol.
PROPIEDADES FÍSICAS.
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. p. eb. DENSIDAD
SOLUBILIDAD ESTADO
FÍSICO
Alcohol Bencílico 108.06 -15.3ºC 202-206ºC 1.04 s. en etanol,
agua, metanol y
éter
Líquido
Ácido Benzoico 122.05 122ºC 249ºC 1.32 s. en etanol, éter
y tetracloruro de
carbono
Sólido
REACTIVOS MATERIAL
Ácido clorhídrico concentrado 12 mL Agitador Embudo de separación
Benzaldehído 7 mL Embudo de vidrio Matraz Erlenmeyer 150 mL
Éter etílico 20 mL Probeta Matraz Erlenmeyer 125 mL
Hidróxido de potasio 7 g Portatermómetro Unión triple
Solución saturada de bisulfito de sodio 4 mL Termómetro 2 Soportes
Sulfato de sodio anhidro 1 g 3 Pinzas Anillo
Solución diluida de hidróxido de sodio Vasos de precipitados de 600 y 250 mL
PARTE EXPERMENTAL
1. En un recipiente debido con tapa se colocan 7 g de hidróxido de potasio y disolverlo en 6 mL de agua,
enfriando exteriormente. Agregar 7 mL de benzaldehído y tapar el matraz; agitar vigorosamente hasta
obtener una emulsión uniforme y dejar reposar hasta el siguiente período de laboratorio.
2. Agregar 25 mL de agua para disolver el benzoato de potasio formado y transferir la solución a un
embudo de separación.
3. Enjuagar el matraz Erlenmeyer con 7 mL de éter etílico y agregar éste al embudo de separación.
Agitar para extraer el alcohol bencílico con el éter, separar y efectuar dos extracciones más,
empleando 5 mL de éter etílico en cada una; juntar los extractos etéreos obtenidos y guardar la
solución acuosa separada.
4. Si se percibe olor a benzaldehído, agitar la solución etérea con 4 mL de solución saturada de bisulfito
de sodio. Separar la capa acuosa, lavar la capa etérea con 2 mL de solución diluida de hidróxido de
sodio, volver a separar y lavar con agua. Secar el producto, empleando sulfato de sodio anhidro.
5. Decantar la solución etérea y destilar el éter, calentando a baño de agua; retirar éste y colectar el
alcohol bencílico que destila a 204°C.
6. La solución acuosa guardada, verterla lentamente y con agitación, en una mezcla de 20 mL de ácido
clorhídrico concentrado, 20 mL de agua y 50 g de hielo picado.
39
7. Filtrar el precipitado de ácido benzoico, lavar con una pequeña cantidad de agua y recristalizar de agua
caliente. Secar, pesar y calcular rendimiento.
IDENTIFICACIÓN DE PRODUCTOS.
Para el ácido benzoico, determinar su punto de fusión en capilar y solubilidad en tetracloruro de carbono.
Para el alcohol bencílico, comprobar su solubilidad en metanol y su punto de ebullición.
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. a) Indicar la fórmula de los productos que se obtienen de la reacción de benzaldehído con KOH.
b) Indicar cuál es el producto de oxidación y cuál el de reducción.
c) Indicar por qué el ácido carboxílico se obtiene en forma de sal.
d) Indicar con base a qué propiedades se separaron los productos formados.
2. Indicar cuál es la razón de eliminar el benzaldehído residual.
3. Calcular los rendimientos teórico y práctico del alcohol bencílico y ácido benzoico obtenidos.
40
SÍNTESIS DE ALCOHOL BENCILICO Y ACIDO BENZOICO
DISOLVER EN H2O
Ph CHO, KOH
(______________)
A G I T A R
DEJAR REPOSAR Ph-COO
- K
+
Ph-CH2-OH
Ph-CHO* KOH
*
EXTRAER CON:
A) _7_ mL de éter
B) 2 porciones más de _5_ mL cada una
Ph-COO- K
+
Ph-CH2-OH
Ph-CHO*
Adicionar sobre una
mezcla de HCl, H2O con
hielo
Adicionar NaHSO3
Ph-COOH
Sal Bisulfítica
Ph-CH2OH
Lavar con solución
diluida de NaOH
Lavar con H2O
Ph-CH2OH
IMPUREZAS
F. acuosa F. etérea
F. acuosa F. etérea
F. etérea F. acuosa
* RESIDUO
41
Observaciones:
Resultados:
42
Análisis de Resultados:
Conclusiones:
43
PRÁCTICA No. 5
LÍPIDOS
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Describir la importancia bioquímica de los lípidos e indicar cuáles son los procesos de transformación
realizados para su metabolismo (eliminación) y cuáles para su obtención.
2. Describir la importancia química y biológica de los esteroides, en función de su estructura y
propiedades químicas.
3. Investigar la importancia industrial y aplicación del cálculo del
i. índice de saponificación
ii. índice de acidez
iii. índice de peróxidos.
4. Describir la importancia química de los terpenos y su utilización en la industria farmacéutica
5. Explicar en qué consiste titulación reversa
BIBLIOGRAFÍA.
44
PRÁCTICA No. 5
LÍPIDOS
OBJETIVOS.
1. Aplicar la reacción de saponificación a una muestra lipídica
INTRODUCCIÓN.
Los lípidos forman un grupo heterogéneo de compuestos orgánicos caracterizados por su solubilidad
en disolventes no polares como el hexano, éter de petróleo etc. y son compuestos importantes en los tejidos
vegetales y animales. También constituyen una fuente de energía almacenada; sirven como protección y
aislamiento térmico. Son de los compuestos de mayor consumo en la dieta diaria e industrialmente se
emplean como material de partida para diversos productos farmacéuticos, cosméticos y jabones entre otros.
Propiedades Físicas.
Los lípidos pueden ser líquidos o sólidos no cristalinos a temperatura ambiente. En contra de la
creencia popular, las grasas y aceites puros son incoloros, inodoros e insípidos. Los olores, colores o sabores
característicos asociados con los lípidos, se deben a sustancias extrañas absorbidas por el lípido, en el cual
son solubles; por ejemplo, el color amarillo de la mantequilla proviene de dos compuestos, el diacetilo
(CH3COCOCH3) y la 3-hidroxi-2-butanona (CH3COCHOHCH3), producidas por bacterias en la maduración
de la crema. Las grasas y aceites son más ligeros que el agua; su densidad es cercana a 0.8 g/cm3.
Propiedades Químicas.
A diferencia de los polisacáridos y proteínas, los lípidos no son polímeros, es decir, no poseen una
unidad monómerica repetitiva. Sin embargo, al igual que los carbohidratos, pueden clasificarse en base a sus
productos de hidrólisis y a su semejanza en cuanto a su estructura molecular. Sus propiedades de solubilidad
son una función de su estructura tipo alcano. Se clasifica en tres importantes subclases.
1. Lípidos simples.
Están formados por esteres de ácidos grasos y de glicerol y son denominados triglicéridos. Se clasifican
según su estado físico a temperatura ambiente. Se dice que un lípido es una grasa si se encuentra en
estado sólido a 25°C y un aceite, si es líquido a la misma temperatura. (Estas diferencias en el punto de
fusión reflejan el grado de instauración de los ácidos componentes). Además, los lípidos que se obtienen
de fuentes animales, por lo general son sólidos, en tanto que los aceites normalmente son de origen
vegetal. Por tanto, resulta común hablar de grasas animales y de aceites vegetales. Sin embargo, su
diferencia química radica en sus ácidos grasos componentes. Las ceras, son aquellos lípidos que
producen ácidos y alcoholes grasos al sufrir una hidrólisis
45
RCOOH H2COH H2COOCR
R’COOH + HCOH HCOOCR’ + 3H2O
RnCOOH H2COH H2COOCR
n
.
2. Lípidos compuestos.
a) Fosfolípidos, los cuales por hidrólisis producen ácidos grasos, glicerol, ácido fosfórico y un alcohol
nitrogenado.
b) Glicolípidos, los cuales producen por hidrólisis ácidos grasos, esfingosina ó glicerol y un
carbohidrato.
c) Esfingolípidos, los cuales producen por hidrólisis ácidos grasos, esfingosina, ácido fosfórico y un
componente alcohólico.
3. Terpenos.
Son compuestos cuya unidad estructural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno), la cual puede
repertirse dos veces, tres, cuatro etc., formando compuestos cíclicos o aciclicos. Son los componentes
principales de los aceites esenciales obtenidos de la destilación por arrastre de vapor de las plantas.
4. Esteroides.
Son compuestos que poseen una estructura del perhidro fenantreno o del
ciclopentanoperhidrofenantreno. Constituyen el esqueleto químico de varias hormonas.
Reacciones Características.
Saponificación.
La hidrólisis de los triacilgliceroles consiste en la ruptura del éster y puede efectuarse por varios
procedimientos, los más comunes utilizan álcalis o enzimas llamadas lipasas. La hidrólisis alcalina recibe el
nombre de saponificación, debido a que uno de los productos de hidrólisis es la sal de sodio o potasio de los
ácidos grasos, las cuales poseen una acción tensoactiva de gran importancia (detergentes). Esta reacción de
hidrólisis también proporciona un método analítico útil para la caracterización de lípidos por medio de una
constante, el índice de saponificación.
El índice de saponificación de un lípido se define como el número de miligramos de hidróxido de
potasio necesario para saponificar un gramo de grasa o de aceite.
OOC(CH2)16CH3
OOC(CH2)16CH3
OOC(CH2)16CH3
3KOHOH
OH
OH
+ 3 K+ -OOC(CH2)16CH3
46
Halogenación.
Los ácidos grasos insaturados, en forma libre o combinados como ésteres en grasas y aceites,
reaccionan con los halógenos adicionándose a los dobles enlaces. La reacción de Halogenación causa la
decoloración de la solución de halógeno. Como el grado de absorción de una grasa o aceite es proporcional
al número de dobles enlaces de los ácidos grasos, la cantidad de halógeno que absorbe un lípido puede
emplearse como índice del grado de instauración.
El valor del índice se llama índice de yodo y se define como el número de gramos de yodo (o
equivalentes de yodo) que se adicionan a una grasa o aceite. Sobre este valor influyen varios factores, entre
ellos el porcentaje de ácidos insaturados en la molécula de triacilglicerol y el grado de instauración de ácido
graso.
Hidrogenación.
Al proceso de conversión de aceites a grasas por hidrogenación, en ocasiones se le llama endurecimiento y
representa la completa saturación de un lípido insaturado. Un método consiste en burbujear hidrógeno
gaseoso a presión (1.76 Kg. cm-2
) en un tanque de aceite caliente (200°C) que contiene un catalizador de
níquel finamente dispersado. Un ejemplo es la conversión de la trioleína a triestearina. Si las condiciones de
la reacción se regulan en forma adecuada, es posible preparar una grasa con una consistencia física
conveniente (blanda y manejable). De esta manera, los aceites vegetales baratos y abundantes (de algodón y
maíz) se convierten en oleomargarina y grasas para cocinar.
INDICE DE SAPONIFICACIÓN.
Por definición “El índice de saponificación es igual a los mg de hidróxido de potasio necesarios para
saponificar completamente un gramo de lípido”.
Donde:
T = mL de HCl utilizados en titular el testigo.
P = mL de HCl utilizados en titular el problema
N = Normalidad del HCl
meq = Miliequivalentes de KOH, 56.1
m = Masa de la muestra en gramos.
INDICE DE ACIDEZ.
Por definición “El índice de acidez es la cantidad de hidróxido de potasio expresada en miligramos
necesarios para neutralizar los ácidos grasos libres, contenidos en un gramo de lípido “
Donde:
A = mL de KOH empleados en la titulación
N = Normalidad del KOH
Meq = Miliequivalentes de KOH, 56.1
m = Masa de la muestra en gramos.
m
meqNPTSI
*)(..
m
meqNAAI
**..
47
ÍNDICE DE ÉSTERES.
Este índice se determina por cálculo.
Por definición “El índice de esteres son los miligramos de hidróxido de potasio necesarios para saponificar
los ésteres contenidos en un gramo de lípido “; por lo tanto se obtiene restando el índice de acidez al índice
de saponificación.
REACTIVOS MATERIAL
NaOH 6 g 2 Matraz Erlenmeyer 250 mL
Ácido Clorhídrico 10% 10 mL Pipetas y probeta graduadas
Aceite de coco 25 g Termómetro
Solución de salmuera 200 mL 2 Vasos de precipitados de 250 mL
Etanol 15 mL Baño maría
gasa o manta Molde para el producto
PARTE EXPERIMENTAL.
Preparación de jabón a partir del aceite de coco
1. En un vaso se pesan 25 g de aceite de coco, manteca de cerdo y se añaden 15 mL de etanol y 6 g de
hidróxido de sodio, disueltos en 25 mL de agua se introduce el vaso en otro matraz de agua.
2. Se recalienta con baño maría manteniendo la temperatura de 80 – 90 ºC, las mezcla se agita con
frecuencia, calentándola por lo menos 1 hora, la mezcla de reacción se solidifica por evaporación de
la mayor parte de agua y se adiciona un poco mas agua destilada.
3. Después del periodo de calentamiento, se añade 200 mL de salmuera y se enfría la mezcla.
4. A temperatura ambiente se filtra a través de una manta (gasa doble), se lava el jabón sobre el filtro
con 50 mL de agua fría, y el filtrado se conserva para aislar la glicerina disuelta.
5. El jabón se prensa en un recipiente pequeño que puede servir de molde.
Aislamiento de la glicerina
1. A partir de la solución obtenida en el paso 4 del procedimiento anterior (solución salina), que
contiene la glicerina, se filtra para eliminar totalmente el jabón residual.
2. El filtrado se neutraliza o acidula con ácido clorhídrico y se evapora a sequedad.
3. La glicerina se separa de la sal extrayéndola con 20 mL de alcohol etílico absoluto.
4. Se decanta la solución alcohólica de la sal y se evapora el alcohol con ayuda de un baño maría.
Quedando como residuo una pequeña cantidad de glicerina
48
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Diseñe un procedimiento experimental para determinar;
i. índice de saponificación
ii. indice de acidéz
iii. indice de peróxidos.
2. Indique qué es un ácido graso trans y cómo se diferencia de uno cis .
3. Indique la diferencia entre un jabón de sodio y uno de magnesio.
Observaciones:
49
Resultados:
Análisis de Resultados:
50
Conclusiones:
51
PRÁCTICA No. 6
POLÍMEROS
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Explicar otras formas de eliminar el inhibidor del metacrilato de metilo.
2. Explicar qué sucede en cada tubo, fundamentando sus respuestas.
3. Indicar los usos del polimetacrilato de metilo
4. Mencionar los principales usos de cada compuesto obtenido.
5. Investigar la toxicidad del metacrilato de metilo, la hidroquinona, el cloroformo y el peróxido de
benzoílo.
6. Indicar cómo se podría eliminar ó utilizar el hidróxido de sodio en lentejas que se utilizó para
eliminar el inhibidor del metacrilato de metilo.
7. Investigar las propiedades físicas y toxicológicas de las sustancias que se emplearán en esta práctica.
BIBLIOGRAFÍA.
52
PRÁCTICA No. 6
POLÍMEROS
OBJETIVOS.
1. Obtener el poliestireno y polimetilmetacrilato a partir de sus monómeros.
2. Experimentar los parámetros que influyen en la polimerización (iniciador e inhibidor)
INTRODUCCION.
Los polímeros han venido a sustituir ventajosamente una gran variedad de productos naturales,
dando lugar a la fabricación de innumerables productos nuevos, revolucionando varios campos de la Ciencia
y la Tecnología.
Como ejemplos típicos de esta industria se han seleccionado para su obtención en el laboratorio
varios productos con aplicación comercial tales como: el poliestireno, ampliamente usado en la industria de
la construcción y recubrimientos orgánicos; el polimetilmetacrilato de gran aplicación en la fabricación de
artículos decorativos y material de diseño; y una resina fenólica de gran demanda en electrónica.
Es necesario hacer notar, que esta nueva y versátil industria ha venido a contribuir a un mayor
desequilibrio ecológico por su acumulación continúa como desecho de difícil descomposición.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Los polímeros son compuestos macromoleculares de origen natural y sintético, formados por
uniones de moléculas sencillas llamadas comúnmente monómeros. Los monómeros utilizados en la
preparación de polímeros se caracterizan por tener en su estructura grupos funcionales tales como dobles y
triples enlaces, carbonílo, amídico, uretámico e hidroxílicos y el encadenamiento molécular puede ser en
forma ordenada ( red cristalina ) o en forma desordenada ( amorfa ).
Existen varios tipos de macrocompuestos como son los elastómeros que tienen la propiedad de ser
elásticos, otros tipos son las fibras de alta resistencia y los plásticos que pueden ser rígidos para ser
moldeados a temperatura y presión. El proceso por el cual se llevan a cabo estas reacciones se llama
polimerización cuando se trata de un solo monómero y copolimerización cuando intervienen diferentes
monómeros. La reacción puede ser en masa, solución, emulsión y suspensión.
El mecanismo por el cual se desarrollan estos compuestos pueden ser: vía radicales libres, aniónico o
catiónico. La estructura y estereoquímica de los polímeros indican que estos pueden tener una orientación
isotáctica si sus radicales o grupos funcionales se encuentran de un solo lado de la cadena; sindiotáctico, en
donde los grupos sustituyentes están alternados de un lado y otro de la cadena y atáctico cuando se
encuentran los radicales en forma desordenada.
Como ejemplos de polímeros ampliamente industrializados se han seleccionado el poliestireno,
polimetilmetacrilato y una resina fenólica.
El poliestireno y el polimetilmetacrilato se obtienen por un proceso en masa vía radicales libres
utilizando peróxido de benzoilo como iniciador; la formación de la resina fenólica se hace en un medio de
proceso en masa aniónica utilizando hidróxido de sodio como catalizador resorcinol y formaldehído.
53
SÍNTESIS DEL POLIMETACRILATO DE METILO
REACCIÓN GENERAL.
CATALIZADOR (peróxido de benzoílo)
O
O
22 + 2CO2
MECANISMO DE POLIMERIZACIÓN.
+
CH3
CO2CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH3
CO2CH3 CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
H3CO2C
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH3
CO2CH3CH2 C
CH3
O O
CH3n
CH3
CO2CH3
O
C
O
CH3
CH3
CH2
n
O
O
O
C
O
O
O
O
+
2
54
REACTIVOS MATERIAL
Metilmetacrilato de metilo 125 mL Matraz Erlenmeyer de 125 mL
Peroxido de benzoilo 4 g Probeta de 25 mL
Hidroquinona 0.5 g Pinzas de nuez
Pipeta de 5 mL graduada Tubos de ensaye No. 9800
Cloroformo 0.5 mL Termómetro ambiental
Hidróxido de sodio (perlas) 15 g Tapón de corcho
Formaldehído 6.6 mL Baño María
Solución de hidróxido de sodio al 50% Papel filtro
Embudo y Papel aluminio
PARTE EXPERIMENTAL.
SÍNTESIS DE POLIMETILMETACRILATO.
Eliminación del inhibidor.
Colocar 25 mL de metilmetacrilato de metilo en un matraz Erlenmeyer de 125 mL y agregar 1.5 g de lenteja
de hidróxido de sodio. Tapar el matraz con un tapón de corcho y agitar durante 10 minutos (las lentejas de
hidróxido toman un color amarillo-verdoso).
PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN A
Colocar 20 ml de metacrilato de metilo con 1 g de NaOH y agitar durante 15 minutos. Filtrar y agregar 2g
de peróxido de benzoilo. De esta solución sólo se emplean unas gotas, es conveniente que se prepare para
toda la sección.
Polimerización.
Filtrar el metilmetacrilato para eliminar las perlas de NaOH y dividir en tres tubos de ensayo de la siguiente
forma:
Tubo 1 -------------------- 10 mL
Tubo 2 -------------------- 6 mL
Tubo 3 -------------------- 2 mL
Al tubo 1 agregar 7 gotas de la solución A (metacrilato de metilo con peróxido de benzoilo).
Al tubo 2 no agregar nada.
Al tubo 3 agregar trazas de hidroquinona.
Envolver los tubos con papel de aluminio y colocarlos en un baño maría. Cuando se observe que en el tubo
1 la viscosidad es mayor, retirar del baño maría y agregar 0.5 mL de la solución A y dos gotas de
cloroformo (el calentamiento debe ser intenso, pero si se forma espuma, colocar el tubo en un baño de hielo)
continuar el calentamiento controlando la temperatura del baño maría a 65 °C, hasta que solidifique el
producto (para retirar el polímero del tubo es necesario romperlo)
Nota: Evitar que el producto entre en contacto con el agua antes de que solidifique.
Calentar los tubos 2 y 3 durante 1 hora, sí no sucede nada colocar el contenido en un frasco y guardar en la
gaveta hasta la siguiente sesión.
55
Observaciones:
Resultados:
56
Análisis de Resultados:
Conclusiones:
57
PRÁCTICA No. 7
SÍNTESIS DE COLORANTES AZOICOS
ORANGE II, SUDAN I Y ROJO PARA
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Indicar por qué debe realizarse la síntesis de los colorantes azoicos en la campana.
2. Explicar cuál es la razón de hacer reaccionar el ácido sulfanílico con carbonato de sodio.
3. Escribir la reacción que se lleva a cabo en el inciso anterior.
4. Indicar cuál es la razón de hacer reaccionar el naftol con hidróxido de sodio.
5. Indicar la estructura del Orange II a los pH empleados.
6. De los colorantes sintetizados en el laboratorio, indicar cuáles son indicadores.
7. Explicar cómo se interpreta el desplazamiento de los máximos de absorción en los colorantes
azoicos sintetizados en el laboratorio.
8. Indicar el nombre IUPAC de los colorantes sintetizados.
9. De los colorantes sintetizados en el laboratorio, investigar cuáles son prohibidos por la FDA.
10. Investigar la estructura de otros colorantes tipo azoico que sean indicadores, escribiendo su
estructura a diferentes pH.
58
PRÁCTICA No. 7
SÍNTESIS DE COLORANTES AZOICOS
ORANGE II, SUDAN I Y ROJO PARA
OBJETIVOS.
1. Efectuar la síntesis de colorantes azoicos.
2. Comprobar el efecto batocrómico en una serie de colorantes
3. Comprobar que el grupo cromóforo principal de un compuesto, es el responsable de su
color
INTRODUCCIÓN.
Los colorantes Orange II, Sudan I y Rojo para, son colorantes sintéticos de tipo azoico. La fórmula
general de este tipo de colorantes es Ar-N=N-Ar cuyo cromóforo principal es el grupo azo –N=N- que imparte un color brillante a estos compuestos.
La síntesis de estos colorantes comprende una etapa de diazoación que es la formación de la sal de
diazonio, y una etapa de copulación con compuestos aromáticos, cuya característica es tener grupos
donadores de electrones como -OH, -NH2 –NHR, etc. En el proceso de copulación se obtiene fenol como
producto secundario, debido a la reacción de la sal de diazonio con agua, por lo cual deben elegirse
condiciones que permitan que la copulación proceda con la mayor rapidez posible. Algunos colorantes
azoicos pueden utilizarse como indicadores, ya que cambian de coloración al variar el pH.
REACCIONES.
DIAZOACIÓN. COPULACIÓN.
NH2
SO3
OH
SO3
+N2 Cl-
NSO3 N
OH
-NaNO2 / HCl
0-5°C NaOH
--
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. SOLUBILIDAD
Ácido Sulfánilico 173.8 288 ºC s. en éter y benceno
Orange II 122.05 s. en benceno y
etanol
59
NH2 OH
N N
OH
NaNO2 / HCl
0-5°C NaOH
+N2 Cl-
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. p. eb. SOLUBILIDAD
Anilina 93 184º
C
s. en etanol y
benceno
Sudan I 248 131ºC s. en benceno y
éter
NH2
NO2
OH
NO2
NO2N N
OH
NaNO2 / HCl
0-5°C NaOH
+N2 Cl-
MECANISMO.
El mecanismo de reacción para la síntesis de los colorantes azoicos indicados, se ejemplificara con el
mecanismo de obtención de Orange II.
El ácido sulfanílico es ion dipolar por lo que el primer paso es generar la amina libre con NaOH (A). La
diazoación comprende como primera etapa, generar ácido nitroso (B) por medio de la reacción entre nitrito
de sodio y ácido clorhídrico: el ácido nitroso, reactivo muy inestable, produce en medio ácido el
intermediario (C), el cual libera una molécula de agua, más el electrófilo +NO (D), que reacciona con el
grupo amino produciendo (E); éste por reacciones de intercambio protónico origina (F), que por ruptura
heterolítica del enlace nitrógeno-oxígeno, libera una molécula de agua para dar lugar a la sal de diazonio
(G). El ión aril diazonio formado (G), actúa como electrófilo y reacciona a través de una reacción de
sustitución electrofílica con el -naftóxido en posición 1, formando el compuesto azo (H).
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. SOLUBILIDAD
p-Nitroanilina 138.1 198 ºC s. en etanol y éter
Rojo para 110 250 °C s. en benceno y
éter
60
REACTIVOS MATERIAL
Ácido sulfanílico 1.7 g 3 Matraces Erlenmeyer de 125 mL
Anilina 2.5 mL Embudo de vidrio
Ácido acético 20 mL 2 Vasos de precipitados de 100 mL
Ácido clorhídrico 20.5 mL 4 Vasos de precipitados de 200 mL
Refrigerante
Etanol 14 mL Mechero
p-Nitroanilina 1.4 g Soporte
Carbonato de sodio 0.5 g Papel filtro
Estaño 0.5 g 4 Tubos de ensayo
Hidróxido de sodio 4.5 g Tapón de hule
Nitrato de sodio 3.4 g Probeta
N+H3
-O3S
NH2
-O3S
NO
H
H ONOH O
NH2
-O3S
N
-O3S
N=O
HH
+ NaOH1)
2)
N
-O3S
+
N
H
NaCl
OH
NaNO2 HCl HNO2
A
B
N
-O3S
+N=O
N
H
H+
O
+
B
+
H
H
H2O
C D
3)
N2+Cl
-
-O3S
+N=O+
N2+Cl
-
-O3S
H+
F
D
O-Na
+
H+
N-O3S
-H2O
N
E
G
NaO
GH
4)
5)
+
A
61
PARTE EXPERIMENTAL. (Efectuar todas las síntesis en la campana)
ORANGE II.
DIAZOACIÓN
En un vaso de precipitados de 150 ml, colocar 1.7 g (0.009 moles) de ácido sulfanílico y agregar una
solución que contenga 0.45 g (0.004 moles) de carbonato de sodio en 8 ml de agua. Calentar con agitación
hasta disolución del ácido sulfanílico y enfriar en un baño de hielo a 15 ºC. Preparar en un tubo de ensayo
una solución de 0.6 g (0.008 moles) de nitrito de sodio en 1.7 ml de agua y adicionarla a la solución
anterior. Mezclar la solución resultante lentamente con agitación y verterla en un vaso que contenga 1.7 ml
(0.04 moles) de HCl (líquido altamente corrosivo) y hielo; mantener la temperatura entre 5 y 10 oC, colocar
esta solución que contiene el sulfonato de p-bencendiazonio en un baño de hielo y agitar por espacio de 15 a
20 minutos. Durante ese tiempo preparar la solución de naftóxido de sodio, de la siguiente forma:
En un vaso de 200 ml preparar una solución de 1.2 g (0.08 moles) de -naftol y 1.8 g (0-.4 moles) de
hidróxido de sodio en 10 ml de agua; calentar hasta disolución y enfriar a 5 oC agregando hielo.
COPULACIÓN
Sumergir el naftóxido de sodio en un baño de hielo y agregar la sal de diazonio lentamente y con agitación;
mantener en hielo la mezcla de reacción durante 30 minutos.
SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN.
Separar el producto por filtración al vacío y recristalizar de agua caliente.
SUDAN I
DIAZOACIÓN
Colocar 8 ml de agua en un vaso de precipitados de 200 ml, sumergir en un baño de hielo y agregar
lentamente y con cuidado 8 ml (0.23 moles) de HCl concentrado y 2.5 ml (0.27 moles) de anilina (líquido
carcinogénico).
Por separado preparar en un vaso de 100 ml, una solución de 2 g (0.02 moles) de nitrito de sodio en 10 ml
de agua; sumergir en un baño de hielo y agregar esta solución lentamente con agitación a la solución
anterior, manteniendo la temperatura entre 5 y 10oC.
En un vaso de 100 ml preparar una solución de 0.4 g (0.02 moles) de naftol en 22.5 ml de hidróxido de
sodio al 10% y enfriar a 5ºC.
COPULACIÓN
Agregar la solución anterior a la sal de diazonio lentamente y con agitación. Dejar en reposo 30 minutos con
agitación ocasional.
62
SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN.
Filtrar el colorante formado, lavar con agua fría y recristalizar de ácido acético glacial; filtrar y lavar con 5
ml de etanol.
ROJO PARA.
DIAZOACIÓN
En un vaso de precipitados de 100 ml, colocar 1.4 g (0.010 moles) de p-nitroanilina, agregar lentamente una
solución que contenga 4 ml de HCl (0.119 moles) concentrado en 3 ml de agua y calentar hasta disolución;
agregar lentamente y con cuidado 1.0 ml (0.02 moles) de HCl concentrado y hielo. Agitar la mezcla
vigorosamente hasta obtener una suspensión fina de cristales de la sal, enfriar entre 5 y 10 ºC y agregar
rápidamente una solución fría de 0.8 g (0.011 moles) de nitrito de sodio en 3 ml de agua. Agitar por 3
minutos, hasta que la sal de la amina se disuelva y dejar reposar 2 minutos más, para que la diazoación sea
completa.
Previamente preparar en un vaso de precipitados de 100 ml, una solución que contenga 0.2 g (0.005 moles)
de NaOH y 0.5 g (0.003 moles) de -naftol en 40 ml de agua caliente en este orden, enfriar con hielo por 5
minutos con agitación constante.
COPULACIÓN
Agregar la solución anterior rápidamente y con agitación vigorosa a la sal de diazonio; enseguida agregar 1
ml (0.02 moles) de ácido clorhídrico concentrado a temperatura de 30 oC en baño de agua y agitar por 30
minutos.
SEPARACIÓN Y PURIFICACIÓN.
Filtrar el colorante y lavar con 40 ml de agua. Recristalizar de agua caliente.
1.- Poder indicador.
En dos tubos de ensayo (A y B) colocar 0.01 g de Orange II en I ml de etanol; agregar al tubo A, 5
gotas de hidróxido de sodio al 10 % y al tubo B, 5 gotas de ácido clorhídrico concentrado. Agitar,
observar y concluir.
2.- Efecto Batocrómico.
Disolver cada colorante, en etanol, leer al espectrofotómetro, graficar y concluir.
3.- Desaparición del cromóforo principal.
En un matraz Erlenmeyer de 125 ml, colocar 0.5 g de Sudan II, en 10 ml de ácido acético, agregar
0.5 g de estaño granulado y 4.5 ml de ácido clorhídrico concentrado; calentar a reflujo unos minutos.
Observar y concluir.
4. Cromatografía en capa fina.
En una cromatoplaca, aplicar muestras de cada colorante.
Desarrollar el cromatograma en etanol, sacar Rf y concluir.
63
DIAGRAMA DE FLUJO SINTESIS DE COLORANTES AZOICOS
ORANGE II
I) FORMACIÓN DE NAFTÓXIDO
II) DIAZOACIÓN DE ÁCIDO SULFANÍLICO
III) REACCIÓN DE COPULACION
Enfriar y mantener en bañode hielo a 5 ºC
PRODUCTO A
OH
+ Na0H 10 % hasta disolución
O-Na
+
Na2CO3
H2O
SO 3 H
H 2 N
hasta disolución
Enfriar en baño de hielo a 5 ºC
HCl, hielo y mantener la temperatura 0-5 ºC
Colocar en un baño de hielo y agitar 15-20 min.
SO 3 H
- Cl
+ N 2
NaNO 2 H 2 O
PRODUCTO B
Agregar B lentamente
a A con agitación
Mantener sumergido en baño de hielo 30'
Recristalizar de agua caliente
Filtrar av acío
Cristales de Orange II
64
SUDÁN I
I. FORMACIÓN DE NAFTÓXIDO
II. DIAZOACIÓN DE ANILINA
III. REACCIÓN DE COPULACIÓN
ROJO PARA
+ Na0H 10 %
OH
O-Na
+
PRODUCTO A
hasta disolución
Enfriar y mantener en baño de hielo a 5 ºC
NH2Enfriar en bañode hielo a 5 ºC
NaNO2H2O
HCl, hielo y mantenerla temperatura 0-5 ºC
Adicionaragua
Colocar en un baño dehielo y agitar 15-20 min.
N2+Cl
-
PRODUCTO C
Agregar C lentamente
a A con agitación
Mantener sumergido en baño de hielo 30'
Recristalizar de AcOH glacial
Filtrar av acío
Cristales de Sudan I
Lav ar con agua
65
I. FORMACIÓN DE NAFTÓXIDO
II. DIAZOACION DE p-NITROANILINA
III. REACCIÓN DE COPULACIÓN
Enfriar y mantener en bañode hielo a 5 ºC
PRODUCTO A
OH
+ Na0H 10 % hasta disolución
O-Na
+
NH2Adicionaragua
O2N
NaNO2H2O
Colocar en un baño dehielo y reposar 2 min.
hasta disolución
N2+Cl
-
HCl, hielo y mantenerla temperatura 0-5 ºC
O2N
PRODUCTO D
Agitarpor 3 '
Lavar con agua
Agregar D lentamente a A con agitación
Agitar sumergido en baño a 30 ºC durante 30 min.'
Recristalizar de agua caliente
Filtrar avacío
Cristales de Rojo para
66
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Explicar en qué consiste la reacción de diazoación y en qué condiciones se efectuó en el
laboratorio.
2. Explicar en qué consiste la reacción de copulación y en qué condiciones se efectuó en el
laboratorio.
3. Por medio de reacciones, indicar las fórmulas de los productos de reducción de cada colorante.
4. Resumir los resultados de la cromatografía en capa fina.
5. Explicar qué son grupos cromóforos y auxocromos e indicar cuales son los colorantes sintetizados en
el laboratorio.
67
Observaciones:
Resultados:
Análisis de Resultados:
68
Conclusiones:
PRÁCTICA No. 8
69
SÍNTESIS DE ÁCIDO ACETILSALICÍLICO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Indicar por qué los fenoles se consideran ácidos débiles.
2. Indicar cuál de los grupos del ácido salicílico reaccionan más rápidamente y por qué.
3. Investigar por qué otros métodos se podría obtener el ácido acetilsalicílico.
4. Explicar por qué se realiza la reacción más rápida cuando se adiciona anhídrido acético en presencia del
ácido salicílico.
5. Investigar qué significan los términos analgésico, antipirético y antiséptico.
6. Investigar las propiedades físicas químicas y su importancia farmacéutica.
Ácido acetilsalicílico.
Ácido salicílico.
BIBLIOGRAFÍA.
70
PRÁCTICA No. 8
SÍNTESIS DE ÁCIDO ACETILSALICÍLICO
OBJETIVOS.
1. Efectuar la síntesis del ácido acetilsalícilico
2. Conocer las reacciones de esterificación característica de los compuestos hidroxílicos
aromáticos.
INTRODUCCIÓN.
Los fenoles son compuestos hidroxílicos aromáticos; son ácidos muy débiles y poseen reacciones
similares a la de los alcoholes. Por ejemplo la esterificación. El ácido salicílico contiene un grupo fenólico y
un grupo carboxílico; ambos pueden reaccionar, sólo que esta reacción se hace selectivamente con reactivos
apropiados; el grupo –OH reacciona más rápidamente que el grupo
–COOH con anhídridos, para dar
productos de esterificación. Uno de estos productos es el ácido acetilsalícilico o aspirina.
La aspirina (ácido 2-(acetiloxi) benzoico) es un antiflamatorio no esteroidal, el cual es usado como
analgésico, antiflamatorio, antirreumático y antipirético.
REACCIÓN.
OH
OH
O
O
O O OH
O
O
OC
CH3
O
CH3CO-C
+NaOH
H2O+
Ácido salicílico Anhídrido acéticoAspirina
71
MECANISMO.
PROPIEDADES
FÍSICAS
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. SOLUBILIDAD
Ácido acetilsalicílico 180.16 135ºC s. en alcohol, agua, éter,
cloroformo .
p. s. benceno
REACTIVOS. MATERIAL
Ácido salicílico 5 g Matraz Erlenmeyer 125 mL
Anhídrido acético 10 mL Embudo
Ácido sulfúrico 10 mL Termómetro
O
O O
O
O OH
O
O OH
OH
O
OH O
O OH
OH
O
O
O
OH
H
O
OH
O
O
O
OH
H
O
H
+
OH
O
O
O
OH
O
O
OH
72
PARTE EXPERIMENTAL.
En un matraz de 125 mL colocar 5g de ácido salicílico y 10 mL de anhídrido acético y unas 6 ó 7
gotas de ácido sulfúrico concentrado; agitar suavemente el matraz y controlar la temperatura entre 60 °C y
70 C durante 15 minutos, adicionar 50 mL de agua fría con el fin de hidrolizar el anhídrido acético en
exceso. Cuando se inicia la cristalización, enfriar exteriormente el matraz, filtrar y secar los cristales
obtenidos.
Identificación del producto.
Identificar por el punto de fusión y solubilidad.
ELABORAR EN ESTE ESPACIO UN DIGRAMA DE FLUJO DE LA SECUENCIA
METODOLÓGICA
Empleando dibujos, símbolos químicos y estructuras desarrolladas. Sujeto a evaluación por el profesor
73
Observaciones:
Resultados:
74
Análisis de Resultados:
Conclusiones:
BIBLIOGRAFÍA
75
1. Adams, Johnson. J.R. y Wilcox, CH. F., Jr. Laboratory Experiments in Organic Chemistry.
New York. McMillan, 1970.
2. Brewster, R.Q. Vanderwerf, C.A. y Mc Ewen, W.E. Curso Práctico de Química. México,
Alhambra. 1995.
3. CremLyn, R.J.W. y Shill, R.H. Named and Miscellaneus Reactions in Practical Organic
Chemistry. London, Heinemann Educational Books. 1967.
4. Domínguez, X.A. Química Orgánica Experimental. México, Limusa, 1986.
5. Durst y Gokerl. Experimental Organic Chemistry. New York. McGraw-Hill, 1980
6. Fessenden, R.J. y Fessenden, J.S. Techniques and Experiments for Organic Chemistry.
Boston, Mass. P.W.S. Publishers, 1983.
7. Handbook of Chemistry and Physics. Edit Robert C. Weast 55a ed. C. Clevelan, Ohio, CRC
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8. House, H.O. Modern Synthetic Reactions. 2a. ed. Menlo Park, California, W. A. Benjamín.
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10. Pavia, D.L., Lampman, G.M. y Keiz, G:S., Jr. Introduction to Organic Laboratory Techni
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14. D.A.Ballard, W.M. Dhen, Org. Syn. Vol. Coll. 1, 89 2nd. Edition J. Wiley & Sons: N. Y., Edi-
ted by H. Gillman.
76
FICHA DE EVALUACIÓN FINAL DE LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
NOMBRE DEL ALUMNO_____________________________________ GRUPO___________________________________________________ TURNO___________________________________________________ SEMESTRE ENERO-JULIO ( ) AGOSTO-DICIEMBRE ( ) AÑO______________________
CALIFICACIÓN FINAL DE LABORATORIO*
_________________________________ LETRA NÚMERO
FIRMA DE ENTERADO DEL ALUMNO____________________________ NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR______________________________
* Si la calificación es reprobatoria, anotar si es por inasistencias ó por examen.
