Nitración de la acetanilida

NITRACION DE LA ACETANILIDA

I.-OBJETIVOS:

Realizar experimentalmente la síntesis del orto y para

nitroacetanilida.

Comprobar la solubilidad de la ortonitroacetanilida en alcohol.

Comprobar la insolubilidad de la paranitroacetanilida en etanol.

Obtener mediante cálculos el rendimiento de la nitración de la

acetanilida.

II.-FUNDAMENTO TEORICO

Nitración, acción del ácido nítrico concentrado sobre un compuesto orgánico.

En las reacciones de nitración se sustituye un átomo de hidrógeno por un grupo

NO2, obteniéndose nitroderivados, RNO2, en los que el grupo NO2 está unido a

un carbono de un compuesto alifático o aromático mediante el átomo de

nitrógeno.

Aunque el ácido nítrico no ataca a los hidrocarburos saturados a temperatura

ordinaria, la reacción puede llevarse a cabo en fase vapor.

El benceno y sus derivados reaccionan más fácilmente con el ácido nítrico para

formar nitrocompuestos aromáticos. A veces basta con utilizar sólo ácido

nítrico, pero, en general, se añade ácido sulfúrico concentrado o fumante para

absorber el agua formada en la reacción. El electrófilo es el ión nitronio (NO2+).

Este catión se genera in situ por la acción del ácido sulfúrico (pKa = -5,2) sobre

el ácido nítrico (pKa =-1,4). De acuerdo con los valores relativos de pKa, el

ácido sulfúrico actúa como un ácido protonando al ácido nítrico según el

equilibrio:

H2SO4 + HNO3 H2NO3 + HSO4

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Nitración de la acetanilida

Luego el ácido conjugado del ácido nítrico se desproporciona formando así la

especie nitrante –NO2+ ( ión nitronio ):

H2NO3 H2O + NO2

El ión nitronio se produce porque el ácido sulfúrico es más fuerte que el ácido

nítrico y por eso puede protonarlo. Lo que sucede es que se forma

y luego pierde agua. La adición de la mezcla sulfonítrica debe hacerse

lentamente y cuidando que la temperatura no sobrepase los 35 ºC, por eso la

realizaremos en un baño de hielo. Si se comiensa a calentar demasiado

adquirirá un color rojizo oscuro. Por este motivo deducimos que parte del

producto, p-nitroacetanilida, se descompuso para dar nitrocompuestos y otros

derivados. La nitración atiende al siguiente mecanismo:

Este electrófilo fuerte, , ataca al anillo aromático en una primera etapa

lenta, rompiendo su aromaticidad:

NO2H

lentoNO2+

Lo que sigue es el ataque de la base conjugada del ácido sulfúrico,

extrayendo el protón del complejo y restaurando así el sistema aromático. Esta

etapa va acompañada de emisión de energía al alcanzar el sistema un estado

estable que es el producto de la reacción:

nitrobenceno

rápido

NO2H

+ HSO4

NO2

+ H2SO4

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H2NO3 H2O + NO2

Nitración de la acetanilida

El producto final de esta reacción es el nitrobenceno. Como usted pudo ver, el

ácido sulfúrico actuó como generador de la especie nitrante y también como

catalizador de la reacción ya que se recupera al final en la última etapa.

También se pueden considerar reacciones de nitración las reacciones entre el

ácido nítrico y los alcoholes, en las que se sustituye un grupo hidróxido OH- por

un grupo nitrato NO3-. En estas reacciones se pierde agua y se obtienen

ésteres en lugar de nitroderivados:

.

En nuestro laboratorio hemos nitrado el compuesto acetanilida como se

muestra en la siguiente reacción.

Realmente, también se obtiene el isómero orto pero podemos decir que en

cantidades traza, ya que la posición orto se ve muy impedida estéricamente.

Como la reacción se hace en medio ácido lo más probable es que parte de p-

nitroacetamida esté en su especie protonada por lo que añadiremos agua para

realizar la hidrólisis correspondiente. En este momento recogemos la p-

nitroacetanilida en un Büchner mediante una filtración a vacío. Ya nos

encontramos en situación para comenzar la desprotección del grupo amino.

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NHCONH3 NHCONH3

NHCONH3

NO2

NO2

+ HNO3H2SO4

+ H2O+

(Para)

(Orto)

CH2OHCHOHCH2OH + 3HNO3 → CH2NO3CHNO3CH2NO3 + 3H2O.

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III. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 Materiales Vaso precipitado

Bagueta

Pinza

Tubos de ensayo

Gradilla

Pipetas

3.2 Reactivos

Ácido nítrico

Ácido sulfúrico

Hidróxido de sodio

Ácido clorhídrico

Dicromato de potasio

3.3Análisis Organoléptico

ACETALINIDA

Estado : Sólido Cristalino

Color : Blanco-Crema

4.1 Síntesis de la Nitracetalinida

1. En un tubo de ensayo colocamos 1 ml de HNO3 concentrado.

2. Luego agregamos 2 ml de H2SO4 concentrado y posteriormente la

muestra problema (Acetalinida) 0.53 g.

3. Introducimos el tubo de ensayo en un vaso de precipitado conteniendo

previamente, cubos de hielo y agua fría, todo ello debido a que es una

reacción altamente exotermica.

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Reacción Química:

HNO3 + H2SO4 NO2+ + H3O+ + HSO4

-

Ion Ion Nitronio Hidronio

4. Luego en un vaso precipitado pequeño vertimos la solución acompañada

esta de agua fría. Antes de realizar esta operación en nuestro tubo de

ensayo no deben encontrarse grumos de acetanilida, (debe disolverse

todo con ayuda de una vagueta)

Reacción Química:

NHCONH3 NHCONH3 NHCONH3

NO2

+ HNO3 + H2SO4

+ + H2O

NO2 (Orto) (Para)

5. A continuación procedemos con la filtración al vacio de la Para-

nitroacetanilida (color blanco) que obtuvimos. En el momento de la

filtración deberemos agregar un solvente orgánico (en nuestra practica

alcohol etilico), para eliminar el agua que halla quedado.

6. Finalmente procedemos al secado de la muestra con ayuda de la estufa.

Previamente pesamos el papel filtro y por ultimo hallamos el

rendimiento.

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RENDIMIENTO

acetanilida - - nitroacetanilida

135 g 170 g

0,58 g X

RENDIMIENTO -nitroacetanilida:

W (p –nitroacetanilida): W total – W papel

0,98 g – 0,49 g

IV.-CONCLUSIONES:

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La nitración de la acetanilida es una reacción de sustitución electrofilica,

donde se obtienen dos compuestos que tienen la misma formula

molecular pero que los sustituyentes varían de posición.

Cuando se nitro la acetanilida se obtuvo la paranitroacetanilida (color

blanco) y el ortonitroacetanilida (color amarillo), ya que nuestro

precipitado fue de color amarillo claro.

Para tener solo paranitroacetanilida en nuestro precipitado le

agregamos alcohol etílico que arrastra al ortonitroacetanilida, debido a

que éste es soluble en el alcohol, mas no lo es la paranitroacetanilida.

El rendimiento de la reacción como se observa no es del 100% debido a

que no solo se forma paranitroacetanilida.

Existen sustancias activantes y desactivantes en una reacción, por eso

obtenemos para u orto nitroacetanilida.

V.-RECOMENDACIONES

Cuando se agregue el acido sulfúrico y el acido nítrico debe hacerse en

frio debido a que es una reacción exotérmica.

El acido nítrico con respecto al acido sulfúrico esta en una proporción de

1:2, y debe conservarse esa proporción cuando se agrega mas cantidad

de estos.

VI.-BIBLIOGRAFÍA

Química Orgánica Wade, L. G. 2002

http://mazinger.sisib.uchile.cl/repositorio/ap/

ciencias_quimicas_y_farmaceuticas/

2005425178j.compuestosaromaticos.doc

http://64.233.169.104/search?q=cache:6OQJC9YDaRwJ:centros.uv.es/

web/departamentos/D325/data/tablones/megatablon/

PDF210.pdf+nitracion+acetanilida&hl=es&ct=clnk&cd=41&gl=pe

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