Laboratorio de Química Bioorgánica

Equipo: 9 Grupo: 2QV1

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas

PRÁCTICA 9 SÍNTESIS DE COLORANTES

AZOICOSORANGE II, SUDÁN I Y ROJO PARA

OBJETIVOSObjetivos Generales

Efectuar la síntesis de colorantes azoicos.

Comprobar el efecto batocrómico en una serie de colorantes.

Comprobar que el grupo cromóforo principal de un compuesto es el responsable de su color.

Objetivos Particulares

Conocer las características de un compuesto azoico.

Analizar el comportamiento en el espectro electromagnético de los colorantes.

Conocer las aplicaciones de los colorantes a sintetizar

ANTECEDENTES

Desde las primeras civilizaciones el hombre usó materias colorantes naturales. Los pigmentos o sustancias coloreadas se extraían de plantas, animales y minerales. Estas materias eran empleadas para teñir ropas, pintar las pieles y fabricar objetos religiosos y recreativos.

El primer colorante obtenido fue el ácido pícrico, preparado por Woulfe en 1771, mediante la reacción con ácido nítrico sobre índigo natural.

En el año 1856 se inció la era de los colorantes sintéticos, a partir del descubrimiento de William Perkin (1838-1907), quien logró obtener el colorante púrpura por oxidación de anilina con ácido crómico.

El descubrimiento de Peter Griess en 1858 y 1865 de la reacción de diazotación de aminas aromáticas y la reacción de copulación de compuestos de diazonio.

INTRODUCCIÓN

Los colorantes son sustancias que al ser aplicadas a un substrato imparten color al mismo.

Los colorantes son retenidos en el sustrato por cargas opuestas a través de atracciones iónicas o puentes de hidrógeno.

ATRACCIONES IÓNICAS

ATRACCIONES POR PUENTE DE HIDRÓGENO

COLORANTES

CLASIFICACIÓN DE LOS

COLORANTES

Colorantes Azoicos

Colorantes de

Antraquinona

Colorantes EstilbénicosColorantes

de Trifenilmetan

oColorantes Acrílicos

Colorantes Indólicos

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Perturbación simultánea de campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región.

Consiste en

Son

RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTIC

A

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las frecuencias posibles a las que se produce la radiación electromagnética.

TRANSICIONES ELECTRÓNICAS

Transiciones σσ* Transiciones σ∏* y

∏σ* Transiciones ∏∏* Transiciones n∏*

La absorción de radiación se debe a que los electrones de las moléculas pasan a un estado electrónico superior por la acción de un "cuanto" de radiación.

Las sustancias coloreadas son las que absorben luz en la región visible del espectro (380 a 750 nm). Una sustancia presenta el color complementario del que absorbe ya que este se resta de la luz reflejada o transmitida.

REPRESENTACIÓN DEL COLOR

TEORIA DEL COLORClasificación de colores

Colores Aditivos Colores Sustractivos

ROJO VERDE Y AZUL No pueden obtenerse al combinar

otros colores.

MAGENTA, CYAN Y AMARILLO

El color aparece siempre como consecuencia de la acción conjunta de dos agrupaciones atómicas diferentes: el cromóforo y el auxócromo.

COMPUESTOS AZOICOS

CROMÓFORO

AUXÓCROMO

EFECTO BATOCRÓMICO E HIPSOCRÓMICO

Efecto Batocrómico

O desplazamiento hacia el rojo, es el desplazamiento del máximo de absorción hacia longitudes de onda mayores.

Efecto Hipsocrómico

O desplazamiento hacia el azul, es el desplazamiento hacia longitudes de onda más cortas.

SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA

ORIENTACIÓN Y ACTIVIDAD DE LOS SUSTITUYENTES EN ANILLOS AROMÁTICOS SUSTITUÍDOS

Sustitución Electrofílica Aromática

PRINCIPIOS GENERALES DE LA SÍNTESIS DE COLORANTES AZOICOS

DIAZOACIÓN

Cuando las aminas primarias (NH2) aromáticas son tratadas con ácido nitroso(HNO2), se forman las sales de diazonio.

Sal de Diazonio

Generación de HNO2

REACCIÓN GENERAL

MECANISMO DE REACCIÓN

COPULACIÓN

El anillo aromático que sufre ataque del ión diazonio debe contener un grupo de fuerte tendencia a liberar electrones( -NHR, -NH2. Sustitución Electrofílica Aromática.

REACCIÓN GENERAL

En esta SEA, el ión diazonio es el reactivo atacante.

MECANISMO DE REACCIÓN

MECANISMOS DE SÍNTESIS DE COLORANTES

SINTESIS DE ORANGE II

Diazoación

Copulación

Orange II

SINTESIS DE ROJO PARA

Diazoación

Copulación

1-[(4-nitrofenil)diazenil] naftalen-2-ol 

SINTESIS DE SUDÁN I

Diazoación

Copulación

1-(Phenyldiazenyl)naphthalen-2-ol 

PROPIEDADES DE LOS REACTIVOSREACTIVO PICTOGRAMA EFECTOS PROPIEDADE

S QUÍMICASÁcido

sulfanílico La sustancia irrita

ojos, piel y tracto respiratorio.

Tiene efectos sobre la sangre, dando lugar a la formación de metahemoglobina.

P.Ebullición: 288°c.

Anilina Posiblemente carcinógeno.

Posibilidad de sensibilización en la piel.

Se han observado efectos mutágenos.

P.Fusión:-6.30°c

P.Ebullición: 184.13°c

Densidad:1.02 g/cm³

Ácido acético Ligeramente tóxico. El contacto

prolongado puede producir dermatitis.

La inhalación puede causar edema pulmonar.

P. Ebullición: 118°C

P.Fusión: 16.7°C

Solubilidad en agua: miscible.

REACTIVO PICTOGRAMA EFECTOS PROPIEDADES

QUÍMICASEtanol Moderada irritación

en los ojos. Posibles lesiones

cardiacas.

P.Ebullición:78.3°c.

P.Fusión:-130°c D.Vapor: 1.59

g/ml

P-nitroanilina Puede causar efectos en la sangre, (cianosis y metahemoglobina)

Puede tener efectos sobre el hígado.

Se absorbe por inhalación a través de la piel e ingestión.

P.Ebullición: 332°C

P.fusión: 148°C

Ácido clorhídrico

Puede causar inflamación de tráquea y laringe.

En contacto con la piel produce quemaduras serias.

P.Fusión: -26°c P.Ebullición:

48°c Densidad: 1.12

g/cm³

REACTIVO PICTOGRAMA EFECTOS PROPIEDADES

QUÍMICASCarbonato de

sodio Por inhalación e

ingestión provoca irritación.

Es irritante con el contacto en la piel.

Densidad: 2.54 g/cm³

P.Fusión: 851 °C

P.Ebullición: 1,633 °C

Estaño Genera enrojecimiento y dolor ocular.

Produce irritación en vías respiratorias.

P.Fusión: 231.93 °c

P.Ebullición:603°c

Hidróxido de sodio

Puede generar quemaduras cutáneas.

Puede generar irritación ocular.

Por inhalación genera dolor de garganta.

Densidad: 2.13 g/cm³

P.Ebullición: 1,388 °C

P.Fusión: 318 °C

Nitrito de sodio

La sustancia puede tener efectos sobre el sistema nervioso y la sangre.

Es peligrosa para el ambiente

P.Fusión: 271 °C

Densidad: 2.13 g/cm³

Punto de ebullición: 1,388 °C

REACTIVO PICTOGRAMA EFECTOS PROPIEDADES

QUÍMICASB-naftol

La sustancia irrita los ojos y la piel.

Puede afectar al riñon.

P.Ebullición: 286°c.

P.Fusión:123°c.

PARTE EXPERIMENTAL

SINTESIS DE COLORANTES AZOICOS

ORANGE II OH

0.4g

NaOH

100mL

1.8g

10mL agua

200 mL

DIAZOACIÓN

1.2 g (0.008moles)

150 mL

0.45 g (0.004moles)

(0.009moles)

1.7 mL (0.04 moles) de HCl

COPULACIÓN

(0.008 moles)

SEPARACIÓN Y

PURIFICACIÓN

SUDÁN IDIAZOACIÓN

OH

0.4g

NaOH22.5mL

100mL 5°C

(0.02 moles)

8mL agua

8mL HCl

H2N1°

2°

3°

200 mL

(0.23 moles)

2.25 mL(0.27 moles)

10mL agua2g NaNO2

100 mL

(0.02 moles)

SOLUCIÓN A

SOLUCIÓN B

0-5°c

COPULACIÓN

SEPARACIÓN Y

PURIFICACIÓN

30 minutos

Agua fría

ROJO PARA

agua caliente40mL

0.2g NaOH

OH

agitar constantemente5minutos

Solución A100 mL

0.005 moles

0.5 g(0.003 moles)

DIAZOACIÓN5 mL

1.4g

NH2

NO2

4mL HCLen 3mL agua

diluir

1mL HCl

Agital vigorosamente100 mL

COPULACIÓN

(0.010 moles)

(0.119 moles) (0.02

moles)

(0.011 moles)

SEPARACIÓN Y

PURIFICACIÓN(0.02 moles)

FILTRACIÓN AL

VACÍO

IDENTIFICACIÓN DE PRODUCTOS

1) PODER INDICADORColocar 0.01 g de Orange II en 1 mL de etanol

Agregar al tubo A, 5 gotas de NaOH al 10%

Agregar al tubo B, 5 gotas de HCl concentrado

Agitar, observar y concluir

+

+

A

B

ESPECTROFOTÓMETRO Los espectros de absorción se miden mediante un

instrumento denominado espectrómetro. Los instrumentos constan de una fuente de luz “blanca”

caracterizada por un espectro de emisión continuo en un intervalo amplio de longitudes de onda y de un monocromador que actúa como filtro óptico transmitiendo un haz de luz de longitud de onda fija λ e intensidad.

Este haz de luz penetra en la cubeta de análisis donde se encuentra la muestra. Un detector sensible a la luz mide la intensidad del haz a la salida.

La utilización de la absorbancia al realizar los espectros tiene la ventaja de ser directamente proporcional a la concentración de moléculas en la muestra.

FUNCIONAMIENTO Enchufa y enciende el espectrofotómetro.  Busca la perilla de longitud de onda que se encuentra al lado del compartimento de

la muestra y gírala para establecer la longitud de onda. Gira la rueda de filtros para seleccionar el filtro correspondiente. Pulsa el botón de modo que se encuentra al frente del espectrofotómetro para

seleccionar el modo que muestra simultáneamente porcentajes de transmitancia y absorbancia.

Abre el compartimento de la muestra para asegurarte de que esté vacío y luego ciérralo. Gira el dial que se encuentra al frente a la izquierda para establecer el porcentaje de transmitancia en cero por ciento.

Llena tres cuartas partes de la cubeta con el solvente, colócala en el compartimento de la muestra y cierra la puerta.

Gira el dial frontal derecho hasta que se lea 100 por ciento T. Quita la cubeta con el solvente, sustitúyela por una cubeta con la muestra y cierra el

compartimento. Mira el medidor para determinar la lectura y anótala en tus registros.

BIBLIOGRAFÍA

-Gutsche, D. Fundamentos de Química Orgánica. 1975, Editorial Reverté, Impreso en México. Pp 140-141.-McMurry, J. Química Orgánica. 2012. Cengage Learning Editores. Impreso en México. Pp 968-973.-Ege, S. Química Orgánica, Estructura y Reactividad, 2000. Editorial Reverté, Impreso en España. Pp 248-249.-Bailey,S. Química Orgánica, Conceptos y Aplicaciones. 1998, Prentice Hall, México 325-328.