INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

Qumico Farmacutico Industrial

Qumica Orgnica IPRCTICA 5Sntesis a Micro escala de cido Fumrico

Flores Morales Mariana Jackelinne Ros Corts Artemisa Esthela

Grupo 2FM1 Equipo 1223-Junio-2015

Objetivo: Comprenderemos el concepto de isomera en particular el de isomera cis, trans. al hacer la transformacin del ismero cis del cido 2-butenodioico (cido maleico) al ismero trans, o cido fumrico. Diferenciar los ismeros geomtricos del cido 2-butenodioico.Introduccin:La isomera es una propiedad que se distingue cuando dos sustancias poseen la misma frmula molecular pero difieren en la conectividad o en la disposicin espacial de sus tomos.Se les conoce como cis- (enantimeros) a los ismeros geomtricos que poseen grupos funcionales del mismo lado del plano y trans-(diasteremeros) a los que los tienen uno en cada lado del plano, es decir uno opuesto al otro.

Resultados y Observaciones:Los cidos maleico y fumrico pueden obtenerse a partir del cido mlico, ya que este se deshidrata en presencia de un medio cido, en este caso el cido clorhdrico concentrado el cual ayud a deslocalizar los electrones formando el carbocatin intermediario. Cuando el proceso se realiza a baja temperatura los grupos carboxilo (-COOH) se repelen mutuamente; en consecuencia, el enlace sigma gira de tal modo que al formarse el doble enlace estos grupos quedan ubicados en lados opuestos del enlace , obtenindose el cido fumrico (ismero trans ).Cuando la reaccin se realiza a mayor temperatura, como lo hicimos nosotros la reaccin es favorecida ya que los grupos carboxilo pueden vencer la mutua repulsin y al formarse el doble enlace tales grupos quedan ubicados del mismo lado del doble enlace , obtenindose as el cido maleico (ismero cis).Anlisis de resultados:Durante la sntesis de cido fumrico se obtuvieron los siguientes resultados:*Se agreg 2 ml de la solucin al 40% del cido malfico, por lo que se adicion como reactivo: Hay en la solucin 20g por cada 50ml por lo tanto en 2 ml hay:[ (2ml)(20g)/(50 ml)= 0.8g ]

*El cido maleico se disolvi completamente en el agua, a diferencia del cido fumrico que este no es soluble en agua, y que a temperatura ambiente no lo hizo. Al ebullir el cido maleico con el HCl que se disoci en la solucin acuosa y actuando como catalizador provoc un cambio en el cido maleico precipitando slidos blancos cristalinos procedentes de la isomerizacin del cido fumrico que necesitbamos, por ello es que al eliminar el cloruro de hidrgeno nos condujo al producto ms estable, es decir, al ismero trans.* El HCl sirve para, facilitar la interconversin del ismero cis a trans que es estable porque sus grupos carboxilo se repelen.La pureza y el rendimiento sintetizado a partir del cido maleico son equivalentes a los obtenidos del cido HCl. El reflujo es la forma de evitar la prdida del disolvente por evaporacin.

Conclusiones:En el laboratorio se realiz la sntesis a microescala de acido fumrico mediante una reaccin del cido maleico y el HCl. Para que se pudiera llevar a cabo la transformacin de un ismero cis a uno trans, se tuvo que romper el enlace pi, adicionndole un catalizador que fue un cido fuerte a una solucin al 40% de cido maleico, (se proton) generando una deslocalizacin de electrones provocando la desaparicin del doble enlace entre los carbonos donde se quera girar la molcula; al desaparecer ese doble enlace, las fuerzas de repulsin entre los sustituyentes provocaron el giro del enlace , obtenindose el acido fumrico. El cido fumrico es termodinmicamente ms estable que el cido maleico, la estabilidad est relacionada con la estereoqumica alrededor del doble enlace C=C. La diferencia que se da entre ambos ismeros es la posicin de los protones olefnicos. Si dispusiramos del espectro de uno de ellos sera difcil saber cul de los dos compuestos corresponde, es una de las importancias por la que se compara los espectros de los reactivos y los productos de una reaccin.La mayor solubilidad y acidez mostrada por las disoluciones acuosas de cido maleico, respecto del cido fumrico, estn relacionadas con la extensin de la reaccin de hidrlisis. Dicha reaccin alcanza mayor extensin como consecuencia de la interaccin por puente de hidrgeno intramolecular de uno de los dos protones ionizables del cido maleico, aumentando la deficiencia electrnica en el otro, quien trata de neutralizar el efecto interactuando con los electrones no enlazantes de las molculas de solvente, H2O.Cuestionario experimental:1. Escribe tus observaciones del proceso de inter conversin de ismeros.Al realizarse la interconversion de ismeros cis a trans en la prctica se observ que se cambiaron totalmente sus caractersticas tanto fsicas como qumicas del ismero, el proceso experimental es relativamente sencillo en cuanto a su complejidad. Es necesario que se cumplan ciertas condiciones para que la interconversion sea posible, como la concentracin del cido clorhdrico, el calor que se le proporcion durante el reflujo etc. El mecanismo terico se observa que la protonacin genera que se convierta el enlace doble en sencillo y de esta manera por la repulsin molecular se distribuye de una forma diferente la estructura, y posteriormente se restituye el enlace doble.2. Anota las caractersticas del producto crudo y el producto recristalizado incluyendo el punto de fusin de este ltimo.El producto crudo se observa de un tono un poco menos claro que el producto recristalizado. Debido a que al recristalizarse se eliminan ms impurezas volviendo los cristales ms claros. El cido fumrico puro presenta mayor estabilidad gracias a los puentes de hidrogeno que presentan las molculas.3. En la sntesis de cido fumrico, indicar qu papel desempea el HCl.Se emplea como catalizador, el cual aporta protones que sirven para convertir el enlace doble en sencillo, ya que debido a la carga parcial negativa que tiene el oxgeno en el grupo carboxilo, en protn se adhiere al grupo

4. Explica cmo se pueden justificar:a) La diferencia en los puntos de fusin de los ismeros estudiados.El cido fumrico tiene un mayor punto de fusin, debido a que la distribucin de su molcula le permite abarca un rea mayor por lo que se necesita mayor energa para alcanzar su punto de fusin. La molcula de cido maleico es ms compacta.

b) La diferencia de solubilidad en agua.El cido fumrico (conformacin trans) es insoluble en agua porque al analizar su conformacin y analizar los momentos dipolares, al ser en sentidos contrarios y de igual magnitud se anulan quedando una molcula que es No polar, por lo tanto un solvente Polar no ser el indicado para disolverla. En cambio, los momentos dipolares del cido maleico apuntan hacia los grupos hidroxilos que quedan del mismo lado, por lo tanto es una molcula polar que puede ser disuelta en solventes polares como el agua.c) La diferencia de la primera y segunda constante de acidez.La constante de acidez que es la fuerza con los protones disociables se disocian, tambin difiere por la conformacin especial de cada uno de los ismeros. La primera constante de acidez del cido maleico es menor a la del cido fumrico debido a que al estar sus 2 grupos hidroxilo (estos son los que donarn un protn al medio cada uno) tan cerca se forma un puente de hidrogeno entre ellos dejando a uno de los H desprotegido y susceptible a que la molcula lo libere fcilmente, mientras que la segunda constante de acidez es mayor debido a que se necesita ms energa para romper el puente de hidrogeno antes mencionado.

d) Explicar a qu se debe en que el reflujo se observe formacin y separacin de cristales.Al calentar se propicia la formacin del doble enlace luego de la rotacin de la molcula por lo que en el matraz lo que tenemos es cido fumrico, este, como ya se ha mencionado, no es soluble en agua por lo que van apareciendo los cristales del mismo. y se ve en forma de un precipitado blanco. 5. Indicar porque, de los ismeros cis y trans de esta prctica es la forma trans la que predomina.Porque en esta forma el impedimento estereoqumica se reduce; en la conformacin cis los respectivos grupos alcoholes se encuentran en el mismo plano haciendo que se necesite una mayor energa para mantener esa conformacin y resistir la repulsin que pudieran ejercer esos grupos. 6. Indicar qu pruebas qumicas se pueden realizar para evidenciar la presencia del grupo funcional carboxiloPrueba del yodato-yoduroEs una reaccin caracterstica de los cidos carboxlicos, que produce yodo molecular, que reconocemos por la coloracin azul que adquiere el medio de la reaccin al agregarle una solucin de almidn. El cido se combina con una mezcla de yodato de potasio, KIO3, y yoduro de potasio, KI.Bibliografa: Bioquimica, Jhon Koolman, Klaus-Henrych Rohn, Edit. Panamericana H. Murillo. Y R.N. Boyd.1992. Qumica orgnica. 10 ed. Mxico, ECLALSA, p.241. R.T. Morrison y R.N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5e.. Mxico. ADISSON Wesley Iberoamrica.