Proyecto Terminal IQ Ferrer Vega Rita Cecilia 200302755
Transcript of Proyecto Terminal IQ Ferrer Vega Rita Cecilia 200302755
Obtención de Niacinamida a partir de Acido Nicotínico
Proyecto Terminal
Presenta: Rita Cecilia Ferrer Vega
México D. F. Septiembre 2011
Asesores:
Dr. José Luis Contreras Larios (UAM-A) M. en E. Leticia Nuño Licona (UAM-A)
División de Ciencias Básicas e Ingeniería
Para obtener el Título de
Ingeniero Químico
CONTENIDO
Lista de Tablas…………………………………………………………………………………………………..……. iv
Lista de Figuras…………………………………………………………………………………………………..…… v
Resumen…………………………………………………………………………………….………………………….. 1
Introducción……………………………………………………………………………………….……….………….. 2
Objetivos……………………………………………………………………………………………………………….. 5
Justificación………………………………………………………………………………………….…………………. 6
CAPÍTULO I
I MARCO TEORICO
I.1 Antecedentes……………………………………………………………………………………..……………… 8
I.2 Propiedades físicas y químicas……………………………………………………………………………. 15
I.3 Reacción de neutralización……………………………………………………………….…………………. 17
CAPÍTULO II
II PARTE EXPERIMENTAL
II.1 Descripción de reacción en fase gaseosa…………………………………………………………….. 18
II.1.a Reacción 1 fase gas………………………………………………………………………………. 19
II.1.b Reacción 2 fase gas………………………………………………………..…………………….. 21
II.1.c Reacción 3 fase gas………………………………………………………..……………………… 21
II.1.d Reacción 4 fase gas……………………………………………………………………………… 21
II.1.e Reacción 5 fase gas……………………………………………………………………………… 22
II.2 Descripción de la reacción en fase líquida………………………………………………………….. 22
II.2.a Reacción 1 fase líquida…………………………………………………………………………. 25
II.2.b Reacción 2 fase líquida…………………………………………….……………………………. 25
II.3 Método analítico………………………………………………………………………………………………. 26
II.3.a Reacción de König……………………………………………….………………………………. 26
II.3.b Método por colorimetría………………………………………………….……………………. 27
II.3.c Curva de calibración……………………………………………………………………………... 29
CAPÍTULO III
III RESULTADOS Y DISCUSIÓN
III.1 Análisis de conversiones para reacción en fase gaseosa……………….………………..... 32
III.1.a Resumen de resultados…………………………………….…………………………………. 39
III.2 Análisis de productos de reacción para fase líquida.………………………..……………….. 41
III.2.a Análisis en Equipo UV……………..…………………………………………………………… 44
III.2.b Análisis en Cromatógrafo de Gases……………………………………………………… 50
CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………………... 56
REFERENCIAS………………………………………………………………………………………………………. 57
APENDICE A . ESTUDIOS ESPECTROSCÓPICOS DE ACIDO NICOTINICO Y DE
NIACINAMIDA PARA TENER UN MÉTODO ANALITICO………….…
59
Lista de Tablas
TABLA PAG.
1. Importaciones Mexicanas de Ácido Nicotínico……………………………………………………. 6
2. Importaciones Mexicanas de Niacinamida…………………………………………………………. 6
3. Cantidad diaria recomendada de equivalentes de Ácido Nicotínico………………………… 9
4. Ingestión diaria de nutrimentos recomendada para niños en México…………………….. 10
5. Propiedades físicas de Niacinamida……………………………………………………………………. 16
6. Propiedades físicas de ácido nicotínico………………………………………………………………. 16
7. Solubilidades de Ácido Nicotínico en Metanol……………………………………………………… 23
8. Solubilidades de Ácido Nicotínico en Metanol-Agua……………………………………………… 23
9. Mezclas de reacción para valoración de Niacinamida…………………………………………… 28
10. Absorbancia de tubo 2……………………………………………………………………………………. 29
11. Absorbancia de tubo 4……………………………………………………………………………………. 29
12. Absorbancia de tubo 6……………………………………………………………………………………. 29
13. Absorbancia de tubo 8……………………………………………………………………………………. 30
14. Absorbancia de tubo 10………………………………………………………………………………….. 30
15. Absorbancia al tiempo de 2 minutos para cada concentración……………………………. 31
16. Lectura de absorbancia para cada producto de reacción……………………………………. 39
17. Variación de la presión de amoniaco en las corridas de reacción…………………………. 39
18. Concentraciones de niacinamida en diferentes corridas de reacción………………….. 40
19. % de Conversión de niacinamida de cada producto de reacción…………………………. 40
20. Conversión de niacinamida en gramos…………………………………………………………….. 40
21. Rampa de temperaturas…………………………………………………………………………………. 50
A1. Ácido nicotínico en agua…………………………………………………………………………………. 61
A2. Metanol mas ácido nicotínico…………………………………………………………………………… 62
A3. Metanol con amoniaco……………………………………………………………………………………. 62
A4. Metanol con niacinamida………………………………………………………………………………… 63
A5. Datos de Reacción 1 Fase Liquida……………………………………………………………………. 63
A6. Datos de Reacción 2 Fase Liquida……………………………………………………………………. 63
A7. Datos de la reacción 1 Fase Gas……………………………………………………………………… 64
TABLA PAG.
A8. Datos de la reacción 2 Fase Gas……………………………………………………………………… 64
A9. Datos de la reacción 3 Fase Gas……………………………………………………………………… 65
A10. Datos de la reacción 4 Fase Gas……………………………………………….…………………… 65
A11. Datos de la reacción 5 Fase Gas…………………………………………….……………………… 66
Lista de Figuras
FIGURA PAG.
1. Estructuras moleculares de NAD y NADP……………………………………………………………. 2
2. Molécula de niacinamida………………………………………………………………………………….. 3
3. Fuentes e intermediarios para la síntesis de Niacinamida………………………………..…… 4
4.Mólecula de Piridina………………………………………………………………………………………….. 12
5.Principales compuestos con Piridina……………………………………………………………………. 13
6.Reacción para obtención de niacinamida…………………………………………………………….. 17
7. Sistema de válvulas para alimentación de amoniaco al reactor…………………………….. 19
8. Sistema propuesto para reacción………………………………………………………………………. 19
9. Ácido nicotínico colocado dentro del microreactor………………………………………………. 20
10. Antes de cerrar el microreactor………………………….……………………………………………. 20
11.Microreactor cerrado con sistema de enfriamiento…………………………………………….. 20
12. Sistema para reacción en fase líquida………………………………………………………………. 24
13.Sistema de válvulas para alimentar amoniaco al microreactor……………………………… 24
14. Reacción de König…………………………………………………………………………………………. 26
15. Equipo espectro visible y agitador vortex…………………………………………………………. 28
16. Gráfica de absorbancia para concentración 0.2 mg/ml………………………………………. 29
17. Gráfica de absorbancia para concentración 0.1 mg/ml………………………………………. 29
18. Gráfica de absorbancia para concentración 0.05 mg/ml…………………………………….. 29
19. Gráfica de absorbancia para concentración 0.025 mg/ml…………………………………… 30
20. Gráfica de absorbancia para concentración 0.01 mg/ml…………………………………….. 30
21. Reacción de König para diferentes concentraciones…………………………………………… 31
22. Curva de calibración para método colorimétrico……………………….…………….………… 31
23. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 1……………………………
32
24. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 1…………………… 32
25. Producto de reacción en el fondo del microreactor………………………………….………… 33
26. Producto de reacción 1…………………………………………………………………………………… 33
27. Producto de reacción 1 después de una primera destilación……………………………….. 33
28. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 2…………………………… 34
29. Grafico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 2...……..………… 34
30. Producto de reacción 2…………………………………………………………………………………… 35
31. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 3…………………………… 35
32. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 3...……..………… 35
33. Producto de reacción 3…………………………………………………………………………………… 36
34. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 4…………………………… 36
35. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 4...……..………… 37
36. Producto de reacción 4…………………………………………………………………………………… 37
37. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 5…………………………… 38
38. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 5...……..………… 38
39. Producto de reacción 5…………………………………………………………………………………… 39
40. Consumo de amoniaco en lascorridas de reacción…………………………………………….. 41
41. Pruebas de CNBr y ácido sulfanilico con ácido nicotínico……………………………………. 42
42. Pruebas de CNBr y ácido sulfanilico con niacinamida…………………………………………. 42
43. Gráfica de tiempo contra presión para la reacción 1 fase líquida…………………………. 43
44. Gráfica de tiempo contra temperatura para la reacción 1 fase líquida…………………. 43
45. Resultado cualitativo de obtención de niacinamida……………………………………………. 44
46. Ácido nicotínico conc=0.05 mg/ml…………………………………………………………………. 45
47. Niacinamida conc=0.05 mg/ml………………………………………………………………………. 45
48. Ácido nicotínico y Niacinamida conc=0.05 mg/ml…………………………………………….. 46
49. Mezcla de ácido nicotínico mas niacinamida conc=0.05 mg/ml…………………………… 46
50. Producto de reacción 1 fase líquida…………………………………………………………………. 47
51. Curva de calibración de ácido nicotínico………………………………………………………….. 48
52. Curva de calibración de ácido nicotínico a bajas concentraciones……………………….. 48
53. Producto de reacción 2 fase líquida…………………………………………………………………. 49
54. Cromatograma de niacinamida pura…………………………………………………………………
50
55. Cromatograma de ácido nicotínico puro……………………………………………………………. 51
56. Cromatograma de mezcla de ácido nicotínico y niacinamida………………………………. 52
57. Cromatograma de la primera muestra a los 60 minutos de la reacción 2……………… 53
58. Cromatograma de la segunda muestra a los 120 minutos de la reacción 2…………… 54
59. Cromatograma de la tercera muestra a los 180 minutos de la reacción 2…………….. 55
A1. Espectro visible del ácido nicotínico en una solución en metanol………………………… 59
A2. Gráfica de máxima disolución de ácido nicotínico en mezcla de agua-metanol……… 59
A3. Gráfica de ácido nicótico disuelto en mezcla de agua-metanol……………………………. 60
A4. Gráfica de espectro visible de niacinamida en metanol………………………………………. 60
A5. Espectro visible real de Niacinamida………………………………………………………………… 61
1
Resumen
La Niacinamida que se consume en México es importada y nuestro país requiere
desarrollar la tecnología para su producción nacional.
Se estudia, la reacción de neutralización ácido-base de Ácido Nicotínico a Niacinamida
en presencia de amoniaco. Se diseño, construyo y opero un microreactor por lotes en acero
inoxidable para operar a alta presión adaptado con una chaqueta de enfriamiento en la parte
superior y una chaqueta de calentamiento en la parte inferior con un volumen de 0.340 ml,
Se encontraron altos rendimientos de niacinamida en la reacción (90-80%) a temperaturas
entre 200-210 ºC, presión cercanas a 70 psi, durante seis horas. Mediante el método
analítico de König se pudo determinar la cantidad de niacinamida en los productos de
reacción. La determinación de la presión de amoniáco se siguió durante las corridas de
reacción una vez alcanzada la temperatura de 200°C.
Se hizo una exploración experimental de métodos analíticos de ácido nicotínico y
niacinamida en soluciones con metanol y agua utilizando la espectroscopía ultravioleta-visible
así como la cromatografía gaseosa.
2
Introducción
La Niacinamida llamada también Nicotinamida, Vitamina B3, Vitamina PP, 3-piridina
carboxinamida, es una vitamina hidrosoluble e importante para el ser humano, desempeña
un papel fundamental en la producción y utilización de la energía a nivel celular. La
Nicotinamida y el ácido nicotínico son los ladrillos para el formar la coenzima I (Co I),
nicotinamida-adeninadinucleotido (NAD), y la coenzima II (Co II), nicotinamida-
adeninadinucleotido fosfato (NADP) mostrados en la Figura 1. La Niacinamida es la amida
del acido carboxílico de la niacina, la amida es la parte en donde se llevan a cabo la
reacciones oxido-reducción a nivel celular y donde se metabolizan tanto las proteínas como
los carbohidratos para obtener la energía [1].
Figura 1. Estructuras moleculares de NAD y NADP
Actualmente la demanda de alimentos va en aumento a nivel mundial, es importante
resaltar que los alimentos básicos para una buena nutrición lo ocupan los que provienen
de los cereales y se consumen en forma de harinas que son ricas en carbohidratos y se
enriquecen con esta vitamina mostrada en Figura 2.
3
Figura 2. Molécula de Niacinamida
Se han estudiado algunas vías para la producción de la Niacinamida, una de éstas
ocupa nuestro caso de estudio y consiste en que a partir de ácido nicotínico con amoniaco en
fase gaseosa se pueden obtener productos de reacción como agua, nicotinonitrilo, trazas de
acido nicotínico y Niacinamida[1].
En la Figura 3 se muestra la reacción para llegar a la obtención de la Niacinamida. La
síntesis de 3-metil piridina (11) puede llevarse acabo por la reacción en fase gas de etanol,
formaldehído, y amoníaco en la presencia de un catalizador. Otro procedimiento para la
obtención de la 3-metil piridina es partir de la reacción de acroleína a 3-metil piridina. En esta
reacción, se obtienen 3-metil piridina, como producto mayor, de 40-50% de rendimiento. El
tercer procedimiento para la obtención de la 3-metil piridina puede ser una ruta
completamente diferente a partir del 2-metil glutaronitrilo (8) que es un derivado de la
hidrocianacion de butadieno al adiponitrilo, después por de hidrogenación para dar 3-metil
piridina (7) con un 83.5% rendimiento [1].
4
Figura 3. Fuentes e intermediarios para la síntesis de Niacinamida
La vía de nuestro estudio muestra que de la amoxidación de 3-metil piridina se
obtiene (2) que es el ácido nicotínico. Con este producto se lleva a cabo la reacción ácido
base con amoniaco en fase vapor y presión de vacío con temperatura entre 190-240°C para
dar como producto de reacción agua, nicotinonitrilo, trazas de ácido nicotínico y Niacinamida
(1) como producto principal con un 80% de rendimiento [2].
5
Objetivos
Objetivo General
Obtener Niacinamida como producto de la reacción de neutralización acido-base en
fase gaseosa a partir de ácido nicotínico en presencia de amoniaco.
Objetivos Específicos
1. Construir e instalar el sistema de reacción en el Laboratorio de Catálisis ubicado en el
Departamento de Energía de la UAM-A.
2. Elaborar las curvas de calibración para el análisis por Cromatografía de Gases para
determinar la obtención del producto principal.
3. Establecer las condiciones de operación adecuadas del sistema como lo es la presión,
temperatura, proporción en peso de reactivos para llevar a cabo la reacción sin catalizador.
4. Determinar la temperatura óptima de la reacción para obtener la más alta conversión
a productos.
5. Establecer un método conocido apropiado para determinar el rendimiento del
producto esperado de la reacción.
6
Justificación
La importancia de desarrollar tecnología para llevar a cabo el proceso de la obtención
de Niacinamida es vital en nuestro país, puesto que México la importa y tiene una gran
relevancia para la industria alimenticia. Los datos de importación en cuanto a costos y Kg
de Ácido Nicotínico y Niacinamida se muestran en Tabla 1 y Tabla 2.
Tabla 1. Importaciones Mexicanas de Ácido Nicotínico
Año Kg Costo (Millones de Dólares) Precio Prom.US-($/Kg)
2008 298932 2.73725 9.16
2009 349499 3.277738 9.38
2010 284271 2.416554 8.5
Enero-Mayo 2011 181904 1.354978 10.8
Tabla 2. Importaciones Mexicanas de Niacinamida
Año Kg Costo (Millones de Dólares) Precio Prom.US- ($/Kg)
2008 819304 7.608271 9.29
2009 721252 6.995499 9.7
2010 1002373 9.323903 9.3
Enero-Mayo 2011 422936 4.082062 9.65
Los países que exportan a México estos compuestos son Suiza, India, China, Estados
Unidos, Bélgica, Canadá, Alemania principalmente, pero el de mayor producción es China [3].
La participación del Ingeniero Químico en la industria es la de proponer o crear
procesos que conlleven propuestas para generar y optimizar tecnologías, al elaborar
productos o compuestos que ofrezcan un beneficio a la sociedad, de esta manera el
producir o fabricar estos productos van a generar fuentes de empleo así como poder generar
cambios en el ámbito económico del país.
7
Actualmente la industria alimenticia requiere cubrir la demanda de la población,
ofreciendo productos de alta calidad que sean elaborados bajo normas que especifican los
contenidos nutrimentales en este tipo de productos, los alimentos como las harinas, principal
fuente de carbohidratos, pueden enriquecerse con esta Vitamina B3 o Niacinamida.
La Vitamina B3 es primordial para el metabolismo de los carbohidratos y proteínas a
nivel celular y sirve para evitar enfermedades de la piel y del estomago principalmente [4].
Otros usos importantes se aplican en la industria de alimentos para mascotas, en la industria
farmacéutica así como en la industria manufacturera como aditivo para galvanoplastia [5].
La obtención de Niacinamida va desde el estudio de las siguientes reacciones:
Obtención de acroleína a partir de propileno, obtención de β-picolina a partir de acroleína,
obtención de acido nicotínico a partir de β-picolina para finalmente obtener a partir de Ácido
Nicotínico la Niacinamida llamada también Nicotinamida o vitamina B3.
Se construirá e instalará un sistema de reacción y se desarrollará una metodología
para la obtención del producto deseado. Las materias primas son: Ácido Nicotínico y
Amoniaco, en una relación 4:1.
El principal interés en desarrollar este método es completar el proceso desde la
obtención de Acroleína, B-Picolina hasta Ácido Nicotínico para usarlo como reactivo en la
síntesis de la Niacinamida.
8
CAPÍTULO I
I MARCO TEORICO
I.1 Antecedentes
En el siglo pasado se extendió una enfermedad llamada pelagra en muchas partes del
mundo, ésta generaba problemas estomacales y ulceraciones en la piel entre otras, en
Estados Unidos fue donde se documentaron miles de casos de esta enfermedad, se relaciono
el pelagra a poblaciones donde se consumía maíz.
En 1913, Goldberger demostró que la pelagra se debe a una deficiencia de vitamina
en la dieta, Elvehjem y compañeros de trabajo aislaron nicotinamida de un extracto de
hígado y lo identificó como un factor de prevención de la pelagra. Se dieron cuenta que la
deficiencia de esta vitamina era la causa de esta enfermedad, por lo que empezaron a
enriquecer los productos del cereal (maíz, trigo) con Àcido Nicotínico o con Niacinamida para
evitar futuros problemas de salud, debido a esto fue notorio la disminución del número de
enfermos por esta causa [1].
Estudios han revelado que existe una relación entre el aminoácido Triptófano y la
conversión de Ácido Nicotínico en el organismo, esto es, por cada 60 mg de Triptófano
consumido que se encuentra principalmente en alimentos como leche, huevos, cereales
integrales, chocolate, plátano, se convierte a 1 g de Ácido Nicotínico. La vitamina B3
desempeña un papel fundamental en la producción y utilización de la energía a nivel celular.
La Nicotinamida y el ácido nicotínico son los ladrillos para el formar la coenzima I (Co I),
9
nicotinamida-adeninadinucleotido (NAD), y la coenzima II (Co II), nicotinamida-
adeninadinucleotido fosfato (NADP).
La Niacinamida es la amida del acido carboxílico de la niacina, en la amida se llevan
a cabo las reacciones oxido-reducción a nivel celular. La deficiencia en el consumo de
esta vitamina genera insomnio, dolores estomacales, indigestión, vértigo, nerviosismo,
incluyendo la dermatitis. La Tabla 3 muestra la ingesta diaria recomendada ya que la
importancia de la niacina radica en su función biológica como cofactor en las reacciones
oxido-reducción en el metabolismo celular [4].
Tabla 3. Cantidad diaria recomendada de equivalentes de Ácido Nicotínico
ETAPA DE VIDA DRI (MG D-1) UL (MG D-1)
Bebes (meses)
0-6 2 -
7-12 4 -
Niños (años)
1-3 6 10
4-8 8 15
Hombres (años)
9-13 12 20
14-18 16 30
19-30 16 35
31-50 16 35
51-70 16 35
>70 16 35
Mujeres (años)
9-13 12 20
14-18 14 30
19-30 14 35
31-50 14 35
51-70 14 35
>70 14 35
En Embarazo (años)
≤18 18 30
19-30 18 35
31-50 18 35
En Lactancia (años)
≤18 17 30
19-30 17 35
31-50 17 35
DRI: Dietary Reference Intakes
UL: Tolerable Upper Intake Levels for Niacin Equivalents
10
Actualmente en México existe un gran interés en lo que se refiere a salud, ya que día
a día las investigaciones en ciencias médico-biológicas comprueban la relación que existe
entre la salud y la alimentación; debido a esto, en nuestros tiempos se elaboran grandes
cantidades de alimentos y bebidas no alcohólicas que son modificadas en su composición, ya
sea eliminando o adicionando nutrimentos con la finalidad de contribuir a evitar deficiencias y
prevenir excesos que perjudiquen la salud. Como consecuencia se hace necesario establecer
las especificaciones nutrimentales a que deben sujetarse dichos productos, se establecen
Normas en las que se especifican las características nutrimentales que deben cubrir estos
alimentos [6].
Tabla 4. Ingestión diaria de nutrimentos recomendada para niños en México
NUTRIMENTOS NIÑOS DE 0 A 5 MESES
CUMPLIDOS
NIÑOS DE 6 A 11 MESES
CUMPLIDOS
NIÑOS DE 1 A 3 AÑOS
CUMPLIDOS
Energía 460(110) KJ (Kcal.)/kg peso 418(100) (Kcal)/Kg peso 418(100) KJ (Kcal.)/kg peso
Proteína 13 g 14 g 20* g
Vitamina A 400 µg equivalentes de
retinol
400 µg equivalentes de
retinol
400 µg equivalentes de
retinol
Vitamina E 3 mg 4 mg 6 mg
Vitamina C 35 mg 40 mg 40 mg
Tiamina 0,35 mg 0,45 mg 0,7 mg
Riboflavina 0,45 mg 0,55 mg 0,8 mg
Niacina 6 mg equivalentes 7 mg equivalentes 9 mg equivalentes
Vitamina B6 0,30 mg 0,60 mg 1 mg
Folacina 25 µg 35 µg 50 µg
Vitamina B12 0,3 µg 0,5 µg 0,7 µg
Calcio 450 mg 600 mg 800 mg
Fósforo 350 mg 500 mg 700 mg
Hierro 10 mg 10 mg 15 mg
Magnesio 40 mg 60 mg 80 mg
Zinc 5 mg 5 mg 15 mg
Yodo 40 µg 50 µg 70 µg
INGESTION DIARIA RECOMENDADA PARA NIÑOS ESTABLECIDA POR EL INSTITUTO NACIONAL DE CIENCIAS MEDICAS Y
NUTRICION SALVADOR ZUBIRAN.
11
Las tablas nutrimentales se complementan con la Niacina o Ácido nicotínico asi como
tambiense incluye la ingesta de Niacinamida, la cual se le esta dando hoy dia mas
importancia ya que el ácido nicotínico se tiene que metabolizar dentro del organismo y la
niacinamida aporta directamente su amida. Pero cual es la diferencia entre Niacina y
Niacinamida? La Niacina o Ácido Nicotínico es fisiológicamente un compuesto inactivo que al
entrar al organismo se convierte a NAD nicotinamide adenine dinucleotido o NADP
nicotinamide adenine dinucleotido phosphate, es vasodilatador que afecta a los vasos
cutáneos de la cara, cuello, mientras que la Niacinamida no es un vasodilatador por lo que no
se recomienda a personas con enfermedad hepática. Se ha observado en diversos estudios
que la Niacinamida no afecta la curva de tolerancia a la glucosa en enfermos de diabetes
mellitus por lo que se puede recomendar en su tratamiento [7].
Como se mencionó anteriormente la importancia de enriquecer los alimentos genera
la necesidad de producción de vitaminas por lo que toca en nuestro caso es la producción de
Niacinamida; el principal interés de este trabajo es el de desarrollar un método para
completar el proceso desde la obtención de Acroleína, B-Picolina hasta ácido nicotínico para
usarlo como reactivo en la síntesis de la Niacinamida.
El hablar de β-Picolina, Ácido Nicotínico o Niacinamida estamos haciendo referencia a
compuestos de Piridinas. Las Piridinas ocupan un lugar importante en la industria agrícola,
se aplican a la producción de, herbicidas, insecticidas, fungicidas y reguladores del
crecimiento vegetal entre otros, estos compuestos son importantes en la industria química
industrial asi como en la industria de los medicamentos.
Los compuestos de piridina se definen por la presencia de un heterociclo de seis
miembros, el anillo consta de cinco átomos de carbono y un átomo de nitrógeno. Aunque
12
muchas piridinas de componentes poli sustituidos, como otros compuestos heterocíclicos, se
sinterizan con la presencia de los grupos funcionales de los componentes cíclicos, la mayoría
de los derivados se preparan con la manipulación de piridina y sus homólogos simples, de
manera similar a la química del benceno aromático.
Sin embargo, los compuestos de la piridina simples se preparan por la ciclación
alifatica de materiales crudos.
La disposición de los átomos es similar al benceno, excepto que uno de los carbonos
ha sido sustituido por un átomo de Nitrógeno (a), su estructura es la siguiente.
Figura 4. Molécula de Piridina.
Desde que la piridina tiene la simetría de un benceno mono sustituido hay tres
posibles isómeros de la piridina mono sustituida, seis compuestos con dos sustituyentes
mostrados en la Figura 5. Los tres mono metilpiridinas o picolinas son 2- o α-picolina (b), 3-
o β-picolina (c) y 4- o γ- picolina (d). Aunque la piridina y las picolinas dominan la química
comercialmente importante de derivados de la piridina, 2-metil-5-etil piridina (e) también
son importantes. Se llama dimetil piridinas el lutidines y los 2-6- (f) y 3-5- (g) lutidines
están prontamente disponibles. El nombre trivial es trimetil piridina es el collidine y el
simetrico 2,4,6 (h) collidine es el más común.
13
(a) (b) (c) (d)
(e) (f) (g) (h)
Figura 5. Principales compuestos con Piridina
La química de la piridina se ha estudiado ampliamente, los volúmenes de producción
tienen un aspecto económico considerable ya que se utilizan como productos químicos
intermedios para la fabricación de productos de consumo final como en la aplicación para
la fabricación de vitaminas por lo que se consideran como productos químicos de
especialidad [8].
Por lo anterior, se denota la importancia de utilizar estos químicos como
intermediarios para la obtención de nuestro objetivo principal.
Se han realizado trabajos anteriormente relacionados a este tema con buenos
resultados como es la Obtención de Acroleína, éste método por Oxidación Catalítica de
Propileno se lleva a cabo en un reactor de lecho fijo a nivel planta piloto, en donde se
prepararon, caracterizaron y evaluaron los catalizadores de oxidación de propileno.
14
Comercialmente es la ruta más usada ya que involucra menores costos de materia
prima, mayor eficiencia y menor formación de productos no deseados, además es la más
nombrada a nivel industrial [9].
CH2 CHCH3 + O2 CH2 CHCHO + H2O
El siguiente proceso es el de la obtención de β-picolina llamada también 3-
metilpiridina, se produce al sintetizar a nivel laboratorio Acroleína con Amoniaco en presencia
de gas inerte en este caso Nitrógeno, se activan los catalizadores con un flujo de aire a
una temperatura de 450ºc por una hora aproximadamente para posteriormente realizar la
reacción con los siguientes catalizadores :
- Al2O3 /TiO2/NH4F/Mg(NO3)2.6H2O, Al2O3 /TiF4/Mg(NO3)2.6H2O
respectivamente obteniendo como resultado, en mayor proporción la 3- metil piridina de un
40, 50%, y como subproducto la piridina, de 20 a30%, la reacción se llevó acabo en un
micro reactor de lecho fijo, controlando flujos de alimentación de los reactivos, y controlando
temperatura de reacción de entre 300 a 500°C [10].
CH2 CHCHO + NH3
La obtención de Ácido Nicotínico a partir de β-picolina es la siguiente etapa. Aquí se
realizó la síntesis del ácido nicotínico por oxidación de β-picolina (3-metil piridina) con
15
oxígeno en presencia de vapor de agua y nitrógeno. La reacción se llevó a cabo en fase gas
en un microreactor de lecho fijo. Se sintetizaron catalizadores de V2O5/TiO2-WOx en
diferentes concentraciones de WOx para dar estabilidad térmica desde una proporción de 0 a
3% conservando la proporción de 20% en V2O5.
La separación del ácido nicotínico se llevó a cabo en una cámara de condensación a la
salida del microrreactor donde el ácido se obtuvo en forma de cristales y otros productos. Se
construyó un sistema de reacción para operación en continúo conectado en línea con un
cromatógrafo de gases (Varian 3800 GC) con detector de ionización de flama. Las
selectividades al ácido nicotínico fueron de 75-95%, cuando la conversión varió desde 40 a
62% [11].
La última etapa que ocupa este proceso es la síntesis u Obtención de la Niacinamida
a partir de Ácido Nicotínico en presencia de Amoniaco Anhidro, por lo que se describirá la
reacción más adelante.
I.2 Propiedades Físicas y Químicas
La Niacinamida es un sólido cristalino incoloro, esta vitamina es muy soluble en agua
ya que 1 g se disuelve en 1 ml de agua y en etanol al 95 % 1 g se disuelve en 1,5 ml de
este disolvente, también este compuesto es soluble en butanol, alcohol amílico, el
etilenglicol, acetona y cloroformo, pero es ligeramente soluble en el éter o el benceno. El
16
valor de su longitud en el equipo UV max. es de 261 nm.
Debido a que la Niacinamida tiene cierta solubilidad en el éter, es posible la
extracción de las soluciones acuosas del ácido y de la amida con éter ya que presenta
extracción selectiva de la amida en su fase orgánica [1,4].
Tabla 5. Propiedades físicas de Niacinamida
PROPIEDAD VALOR
Peso molecular 122.12
Punto de fusión °C 129-132
Punto de ebullición °C 150-160
Rango de sublimación 80-100
Constantes de disociación en agua, a 20 ◦ C
Kb1 2.24 × 10−11
Kb2 3.16 × 10−14
Calor específico, kJ / (kgK) sólidos, 55 ◦ C 1,30
65 ◦ C 1,34
75 ◦ C 1,39
líquido, 135 ◦ C 2,18
Calor de disolución en agua, kJ/kg - 148
Calor de fusión kJ/kg 381
Densidad de la masa fundida, a 150 ◦ C, g/cm3 1.19
El Ácido Nicotínico es un sólido con cristales largos, delgados y puntiagudos. Su
solubilidad es menor respecto a la Niacinamida, 1 g se disuelve en 60 mL de agua, como es
poco soluble en éter dietílico puede ser utilizado como una base para separar estos
compuestos. El valor de su longitud en el equipo UV max es de 263 nm.
Tabla 6. Propiedades físicas de Ácido Nicotínico
PROPIEDAD VALOR
Peso molecular 123.12
Punto de fusión °C 236-237
Rango de sublimación ≥ 150
densidad de los cristales 1,473 g/cm3
Constantes de disociación en agua, a 20 ◦ C
Ka 1.50 × 10-5
Kb 1,04 × 10-12
pH de la solución acuosa saturada 2.7
solubilidad, g / L
de agua 0 ◦ C
38 ◦ C
100 ◦ C
etanol, el 96% 0 ◦ C
78 ◦ C
Metanol 0 ◦ C
62 ◦ C
8,6
24,7
97,6
5,7
76,0
63,0
345,0
17
Tanto el Ácido Nicotínico como la Niacinamida muestras propiedades similares en
absorción tienen un máximo cercano al 260, la intensidad de absorción depende de su pH
[12].
I.3 Reacción de neutralización
Una reacción de neutralización es aquella en la que participa un acido y una base para
formar una sal y agua. Se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes
hidrogeno y aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Son generalmente
exotérmicas. En la reacción que se lleva a cabo para la experimentación intervienen una
molécula de Ácido Nicotínico que actúa como el reactivo acido y una molécula de Amoniaco
que actúa como el reactivo básico para dar como productos de reacción la molécula de
Niacinamida y una molécula de agua principalmente [13].
+ NH3 + H2O
Ácido Nicotínico Amoniaco Niacinamida Agua
Figura 6. Reacción para obtención de niacinamida.
La reacción se lleva a cabo en una proporción de 1 mol de A.N. por 4 mol de Amoniaco, se
recomienda tener el amoniaco en exceso, para obtener 1 mol de Niacinamida y 1 mol de
agua. Las condiciones del sistema para llevar a cabo la reacción son 190-240 °C de
Temperatura, con presión superior a la atmosférica 5-10 atm para después hacerlo
reaccionar durante varias horas [14].
18
CAPÍTULO II
II PARTE EXPERIMENTAL
II.1 Descripción de reacción en fase gaseosa.
El sistema propuesto se compone con lo siguiente:
- Campana de extracción
- Reactor por lotes de 0.34 L
- Línea para purga
- Manómetro, Marca DEWITT, modelo 2000SS, presión máxima 200 PSI.
- Controlador de temperatura Modelo XMTG-808
- Chaqueta de calentamiento de 600 W 120 V temperatura máxima 400ºC
- Termopar tipo J
- Parrilla para agitación, agitador magnetico.
- Línea de alimentación para Amoniaco.
- Válvula reguladora de gases Marca CONCOA Fabricada en Estados Unidos.
- Chaqueta de enfriamiento
- Bomba para recircular agua.
- Tanque de Gas Amoniaco anhidro e instalación de gas hacia el reactor
El sistema de válvulas mostrado en la Figura 7 indica como se lleva la línea desde el
tanque de amoniaco pasando por la válvula mezcladora para después llevar la alimentación
del gas hasta el microreactor. En la Figura 8 se observa el diseño del sistema. En la Figura 9
se deposita el reactivo en forma de polvo en el microreactor y después en la Figura 10 se
19
cierra el sistema y presuriza con amoniaco. En la Figura 11 se observa un sistema de
enfriamiento compuesto por una bomba para recircular agua fría del recipiente al la chaqueta
del microreactor. La chaqueta de enfriamiento en la parte superior del reactor se propone en
base a que la reacción se lleva a cabo en varias horas y el sello de la tapa se deformo debido
al calor generado durante el proceso. Se conserva la chaqueta de calentamiento o
resistencia en la parte inferior ya que esta provee el calor necesario al reactor para que lleve
a cabo la reacción, se mantiene el agitador magnético dentro del reactor y se usa la parrilla
para mantener esta agitación. Las condiciones para reacción se describen a continuación.
Figura 7. Sistema de válvulas para
alimentación de Amoniaco al reactor.
Figura 8. Sistema propuesto para reacción.
II.1.a Reacción 1 Fase Gas
Condiciones de reacción:
- Acido Nicotínico= 6,15 gramos
- Presión= 4,4 Kg/cm2 de NH3
- 210 ºC de temperatura para reacción
20
- chaqueta de enfriamiento
- Temp baño de hielo 6-10ºC
Figura 9. Acido Nicotínico colocado dentro del microreactor.
Figura 10. Antes de cerrar el microreactor.
Figura 11. Sistema cerrado con enfriamiento.
21
II.1.b Reacción 2 Fase Gas
Condiciones de reacción:
- Acido Nicotínico= 2.5 gramos
- Presión= 29 PSI de NH3
- 210 ºC de temperatura para reacción
- chaqueta de enfriamiento
- Temp baño de hielo 15-20 ºC
- Tiempo de reacción 6 horas.
II.1.c Reacción 3 Fase Gas
Condiciones de reacción:
- Acido Nicotínico= 3.0 gramos
- Presión= 44 PSI de NH3
- 200 ºC de temperatura para reacción
- chaqueta de enfriamiento
- Temperatura baño de hielo 20-25 ºC
- Tiempo de reacción 6 horas.
II.1.d Reacción 4 Fase Gas
Condiciones de reacción:
- Acido Nicotínico= 2.5 gramos
- Presión= 43 PSI de NH3
- 200 ºC de temperatura para reacción
- chaqueta de enfriamiento
22
- Temp baño de hielo 20-25 ºC
- Tiempo de reacción 6 horas.
II.1.e Reacción 5 Fase Gas
Condiciones de reacción:
- Acido Nicotínico= 3.0 gramos
- Presión= 40 PSI de NH3
- 200 ºC de temperatura para reacción
- chaqueta de enfriamiento
- Temp baño de hielo 20-25 ºC
- Tiempo de reacción 6 horas.
II.2 Descripción de la reacción en fase líquida.
Se propone hacer una reacción en fase liquida, por lo que de acuerdo a las diferentes
solubilidades tanto en agua como metanol descrito en las propiedades físicas de los
compuestos, se prepara la mezcla adecuada para encontrar un máximo de solubilidad y
hacer reaccionar mayor cantidad de reactivo en una mínima cantidad de solvente; se lleva a
cabo de la siguiente manera:
Pruebas de solubilidad de Ácido Nicotínico en metanol
- En 60 mL de Metanol se agrega de 0.1 g en 0.1 g de Ácido Nicotínico hasta
observar que no disuelve o se satura la solución.
23
Tabla 7. Solubilidades de Ácido Nicotínico en Metanol.
GRAMOS ÁCIDO NICOTINICO
EN 60 ML METANOL
DISUELVE
0.1 Si
0.1+0.1 Si
0.2+0.1 Si
0.3+0.1 Si
0.4+0.1 Si
0.5+0.1 Si
0.6+0.1 Se precipita, no disuelve mas
- La prueba concluye que se disuelve 0.7 g de A.N. en 60 mL de Metanol, por lo que
comparado con la bibliografía el dato reportado de solubilidad de A.N. en Metanol
igual a 63 g/L, lo que significa 0.37 g en 60 mL.
La siguiente tabla muestra otra prueba de solubilidad de Ácido Nicotínico y como
disolvente una mezcla Metanol-Agua.
Tabla 8. Solubilidades de Ácido Nicotínico en Metanol-Agua
MEZCLA DISUELVE
1 mL Metanol + 9 mL Agua 0.102 g Ácido Nicotínico
2 mL Metanol + 8 mL Agua 0.069 g Ácido Nicotínico
3 mL Metanol + 7 mL Agua 0.051 g Ácido Nicotínico
4 mL Metanol + 6 mL Agua 0.040 g Ácido Nicotínico
5 mL Metanol + 5 mL Agua 0.069 g Ácido Nicotínico
6 mL Metanol + 4 mL Agua 0.078 g Ácido Nicotínico
7 mL Metanol + 3 mL Agua 0.075 g Ácido Nicotínico
8 mL Metanol + 2 mL Agua 0.090 g Ácido Nicotínico
9 mL Metanol + 1 mL Agua 0.085 g Ácido Nicotínico
La siguiente prueba es para observar el comportamiento del Metanol presurizándolo
con Amoniaco dentro del reactor por lotes. Las condiciones son las siguientes:
- Se hizo reaccionar 50 mL de metanol
- 2 Kg/cm2 de Amoniaco anhidro
- 80º C durante 3 horas.
24
Durante el tiempo de reacción se observa que la presión aumenta y después de una hora
se estabiliza.
El sistema propuesto se compone con lo siguiente:
- Campana de extracción
- Reactor por lotes de V= 0.16 L
- Toma de muestra
- Manómetro, Marca DEWITT, modelo 2000SS, presión máxima 200 PSI.
- Controlador de temperatura Modelo XMTG-808
- Chaqueta de calentamiento de 600 W 120 V temperatura máxima 400ºC
- Termopar tipo J
- Parrilla para agitación y agitador magnetico
- Línea de alimentación para Amoniaco.
- Válvula reguladora de gases Marca CONCOA Fabricada en Estados Unidos.
- Tanque de Gas Amoniaco anhidro e instalación de gas hacia el reactor.
Figura 12. Sistema para reacción en fase líquida.
25
En la Figura 12 se observa el sistema para reacción que se encuentra dentro de la
campana de extracción ubicada en el Laboratorio de Catálisis y Procesos de la UAM-A, esto
es por medidas de seguridad ya que puede presentarse fuga de gas amoniaco y asi se puede
contener fácilmente. En la Figura 13 se presenta el sistema de válvulas que alimentan el gas
amoniaco al microreactor.
Figura 13. Sistema de válvulas para alimentar amoniaco al microreactor.
II.2.a Reacción 1 Fase Líquida
Después de la prueba de presurizar metanol con amoniaco se procede a llevar a cabo
la primera reacción en el sistema donde las condiciones son las siguientes:
- Mezcla de 5 mL Metanol + 45 mL de agua + 0.5 g de Ácido Nicotínico.
- 1.5 Kg/cm2 de Amoniaco anhidro
- 110º C durante 3 horas.
II.2.b Reacción 2 Fase Líquida
Condiciones para llevar a cabo la siguiente reacción:
- 40 mL de agua + 2.8 g de Ácido Nicotínico.
- 30 PSI de Amoniaco anhidro
- 110º C durante 3 horas.
26
II.3 Método Analítico.
II.3.a Reacción de König
La reacción de König ha sido usada para determinar la cantidad de ácido nicotínico y
niacinamida. Durante el proceso se cuaterniza el núcleo de la piridina con bromuro de
cianógeno, seguido por la apertura del anillo para generar dialdheìdo intermedio. La reacción
de este compuesto con una base apropiada, como el acido sulfanilico, genera un tinte. La
concentración de este colorante se determina por colorimetría. En el caso de la nicotinamida,
el rendimiento del color suele ser bajo[1].
Figura 14. Reacción de König
El método mencionado anteriormente es un procedimiento que esta indicado para la
determinación tanto de Ácido Nicotínico como para la Niacinamida se preparan una serie de
soluciones de referencia y de muestra para analizar.
El equipo a utilizar será un Equipo de Espectro Visible Thermo Spectronic GENESIS
20 Modelo 4001/4., las celdas para lectura son de vidrio. La forma de preparar las
27
soluciones se indica a continuación.
II.3.b Método por colorimetría.
VALORACION DE NIACINAMIDA
Preparación de las soluciones .
- Sustancia de referencia. La Niacinamida se deja secar sobre gel de sílice
durante 4 horas antes de ser usada.
- Solución de Bromuro de Cianógeno. Se disuelven 5 g de CNBr en 50 mL de
agua (Preparar en campana de extracción ya que este compuesto es muy volátil a
temperatura ambiente y su vapor es irritante y venenoso).
- Solución de Acido Sulfanìlico. A 2.5 g de ácido sulfanilico se agregan 15 mL
de agua, 2 mL de NH3OH para disolver el ácido, se ajusta la solución con 1.5 de
HCl hasta pH cercano a 4.5, diluir con agua a 25 mL.
- Solución concentrada de referencia de Niacinamida. Pasar 50 mg de
Niacinamida a un matraz volumétrico de 500 mL, disolver con agua. Conservar en
refrigeración. Cada mL de esta solución contiene 0.1 mg/mL de Niacinamida.
- Preparación de la muestra. Se pesan 50 mg de la muestra y se llevan a un
matraz volumétrico de 500 mL, disolver con agua. Concentración de la muestra
0.1 mg/mL.
Procedimiento.
Tomar alícuotas de una cantidad adecuada de las preparaciones de referencia y de la
muestra, colocarlas en cuatro tubos identificados; preparar diluciones en amonio y agua
como se indica en la tabla siguiente de acuerdo a las instrucciones dadas [15,16].
28
Tabla 9 . Mezclas de reacción para valoración de Niacinamida.
SUSTANCIA TUBO 1 (ML) TUBO 2 (ML) TUBO 3 (ML) TUBO 4 (ML)
Preparación de
referencia
1.0 1.0 --- ---
Preparación de
la muestra
--- --- 1.0 1.0
Dilución de
amonio
(NH3OH
diluido 1:50)
0.5 0.5 0.5 0.5
Agua 6.5 1.5 6.5 1.5
Solución de
bromuro de
cianógeno
--- 5.0 --- 5.0
Solución de
ácido
sulfanilico
2.0 2.0 2.0 2.0
Acido
Clorhídrico
1 gota --- 1 gota ---
Al tubo 1 agregar solución de ácido sulfanilico, con agitador vortex mezclar
perfectamente, agregar el ácido clorhídrico, mezclar, colocar en el espectrofotómetro y
ajustar a cero la absorbancia a 450 nm.
Al tubo 2 agregar la solución de bromuro de cianógeno, mezclar con agitador vortex y
después de 30 segundos medidos exactamente agregar la solución de ácido sulafanilico con
agitación. Tapar el tubo, colocarlo en el espectrofotómetro, y después de dos minutos medir
la absorbancia a 450 nm contra el tubo 1 como blanco, esta será la absorbancia de
referencia. Repetir el procedimiento en los tubos 3 (como blanco) y 4, la absorbancia del
tubo 4 será la absorbancia de la muestra. La Figura 15 muestra agitador vortex y el equipo
de espectro visible utilizado para ésta determinación.
Figura 15. Equipo espectro visible y agitador vortex.
29
1
3
5
0 2 4 6
Ab
sorb
anci
a
minutos
Curva conc. 0.2 mg/mL
II.3.c Curva de calibración
Tubo 1 Blanco conc.=0.2 mg/ml
min Absorbancia
0 1.287
2 2.977
3 2.985
5 2.857
Tabla 10. Absorbancia de Tubo 2
Figura 16. Gráfica de Absorbancia para concentración 0.2 mg/ml
Tubo 3 Blanco conc.=0.1 mg/mL
min Absorbancia
0 1.075
2 2.126
3 2.067
5 1.776
Tabla 11. Absorbancia de Tubo 4 Figura 17. Gráfica de Absorbancia para concentración 0.1 mg/ml
Tubo 5 Blanco conc.=0.05 mg/mL
min Absorbancia
0 0.601
2 1.255
3 1.104
4 1.065
Tabla 12. Absorbancia de Tubo 6 Figura 18. Gráfica de Absorbancia para concentración 0.05 mg/ml
30
0.5
0.7
0.9
0 1 2 3 4 5
Ab
sorb
an
cia
minutos
Curva conc. 0.025 mg/mL
Tubo 7 Blanco conc.=0.025 mg/mL
min Absorbancia
0 0.654
2 0.845
3 0.839
4 0.775
Tabla 13. Absorbancia de Tubo 8 Figura 19. Gráfica de Absorbancia para concentración 0.025 mg/ml
Tubo 9 Blanco conc.=0.010 mg/mL
min Absorbancia
0 0.149
2 0.426
3 0.411
4 0.389
Tabla 14. Absorbancia de Tubo 10 Figura 20. Gráfica de Absorbancia para concentración 0.01 mg/ml
En las Figuras 16,17,18,19 y 20 se observan las curvas con su máxima Absorbancia y
después decae la línea lo que significa significa que el color se va desvaneciendo. Los datos
de las Tablas 10,11,12,13 y 14 muestran los datos obtenidos de las lecturas de absorbancias
medidas en el espectro visible para cada una de las diferentes concentraciones. Durante el
análisis se observo que la coloración amarilla aumentaba conforme se incremento la
concentración, como se puede ver en la Figura 21 de izquierda a derecha concentración
0.2, 0.1, 0.05, 0.025 y 0.01 mg/mL.
31
Figura 21. Reacción de König para diferentes concentraciones.
El dato significativo de la curva es la lectura de absorbancia a los dos minutos de
reacción, con este valor se genera la curva de calibración para la determinación de la
Niacinamida.
La curva de calibración para identificar la cantidad de niacinamida en la muestra del
producto de cada reacción se genera conforme se describe anteriormente el método por
colorimetría.
Tabla 15. Absorbancia al tiempo de 2 minutos para cada concentración
Conc.(mg/ml) Absorbancia
0.2 2.997
0.1 2.126
0.05 1.255
0.025 0.845
0.01 0.426
Figura 22. Curva de calibración para método colorimétrico.
32
CAPÍTULO III
III RESULTADOS Y DISCUSIÓN
III.1 Análisis de conversiones para reacción en fase gaseosa.
En la Figura 23 y 24 se sigue el comportamiento de la presión y la temperatura de la
reacción 1, al realizar esta reacción fue necesario controlar baja temperatura del baño de
hielo ya que se elevo la presión hasta 110 psi.
Figura 23. Grafico de variación de presión contra el tiempo de reacción 1.
Figura 24. Grafico de variación de la temperatura contra el tiempo de reacción 1.
En la Figura 25 se observa el producto en el fondo del microreactor al termino de la
reacción, en la Figura 26 se coloca el producto de reacción en un vaso de precipitados.
0
20
40
60
80
100
120
0 100 200 300 400
Pre
siò
n (
PS
I)
Tiempo (min)
Reacciòn 1
Tiempo vs Presiòn
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400
Tem
pre
stu
ra
ºC
Tiempo (min)
Reacciòn 1
Tiempo vs Temperatura
33
Figura 25. Producto en el fondo del microreactor Figura 26. Producto de reacción 1.
Peso final de producto de reacción = 6.07 g , Apariencia: pasta blanca, olor amoniaco.
Al final queda sin reaccionar 15 PSI de NH3
A esta muestra se le hace una primera destilación con eter para eliminar el amoniaco
y después se pone a secar durante 24 horas en la estufa a 80ºC y se obtiene un polvo blanco
como en la Figura 27.
Figura 27. Producto de reacción 1 después de una primera destilación.
34
Resultados de la reacción 2
Figura 28. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 2.
En la Figura 28 se observa como la presión inicial va disminuyendo con el tiempo de
reacción, lo que nos dice que el NH3 se esta consumiendo, aquí se controlo la temperatura
de baño de hielo entre 20 y 25 °C.
Figura 29. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 2.
Se observa en la Figura 29 como la temperatura se mantuvo constante durante la reacción.
Al término de la reacción se saca el producto de la misma y se pesa obteniendo lo que se
muestra en la Figura 30.
Peso final de producto de reacción= 2,01 g
05
101520253035
0 100 200 300 400
Pre
sió
n (P
SI)
Tiempo (min)
Reacciòn 2Tiempo vs Presión
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400
Tem
pera
tura
ªC
Tiempo (min)
Reacciòn 2Tiempo vs Temperatura
35
Apariencia: polvo color café claro
Al final queda sin reaccionar 10 PSI de NH3
Figura 30. Producto de reacción 2
Resultados de la Reacción 3.
Figura 31. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 3.
Figura 32. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 3.
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500
Tem
pera
tura
(ºC
)
Tiempo (min)
Reacciòn 3
Tiempo vs Temperatura
0
10
20
30
40
50
60
0 100 200 300 400 500
Pre
siò
n (
PS
I)
Tiempo (min)
Reacciòn 3
Tiempo vs Presiòn
36
En las Figuras 31 y 32 se observa el comportamiento constante de la temperatura
durante la reacción y como la presión va disminuyendo con el tiempo.
Al finalizar la reacción se obtiene como producto lo que se muestra en la Figura 33.
Figura 33. Producto de reacción 3
Peso final de producto de reacción= 2.83 g, Apariencia: polvo color café claro
Al final queda sin reaccionar 15 PSI de NH3
Resultados de la Reacción 4
En la Figura 34 se muestra el comportamiento de la presión durante el tiempo de
reacción y como va disminuyendo con el tiempo, en la Figura 34 se observa como la
temperatura se mantiene constante..
Figura 34. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 4.
05
101520253035404550
0 100 200 300 400 500
Pre
siò
n (
PS
I)
Tiempo (min)
Reacciòn 4
Tiempo vs Presiòn
37
Figura 35. Grafico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 4.
Cuando finaliza la reacción se obtiene lo siguiente como producto:
Figura 36. Producto de reacción 4
En la Figura 36 el producto que se observa de color oscuro se encontraba en el fondo
del reactor y el producto de se observa de color claro o blanco se encontraba incrustado en la
parte superior en la tapa del reactor. Peso final de producto de reacción= 2.35 g,
Apariencia: polvo color café claro, al final queda sin reaccionar 15 PSI de NH3.
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500
Tem
pera
tura
(ºC
)
Tiempo (min)
Reacciòn 4
Tiempo vs Temperatura
38
Resultados de reacción 5.
Figura 37. Gráfico de variación de presión contra el tiempo de reacción 5.
Figura 38. Gráfico de variación de temperatura contra el tiempo de reacción 5.
Se muestra en la Figura 37 el comportamiento de la presión del sistema y se observa
como disminuye con el tiempo. En la Figura 38 la temperatura se mantiene constante.
Al finalizar la reacción se obtiene lo siguiente como producto en la Figura 39.
Peso final de producto de reacción= 2.91 g
Apariencia: polvo color café oscuro, olor un poco a amoniaco,
al final queda sin reaccionar 10 PSI de NH3.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Pre
siò
n (
PS
I)
Tiempo (min)
Reacciòn 5Tiempo vs Presiòn
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500
Tem
pera
tura
(ºC
)
Tiempo (min)
Reacciòn 5
Tiempo vs Temperatura
39
Figura 39. Producto de reacción 5
III.1.a Resumen de Resultados:
De acuerdo a la metodología por colorimetria se hacen las lecturas de los 5 productos de
reacción y los resultados se muestran en la Tabla 16.
Tabla 16. Lectura de Absorbancia para cada producto de reacción.
REACCION Tiempo de
lectura (min)
Concentración muestra (mg/mL)
Absorbancia
1 2 0.1 2.282
2 2 0.1 1.36
3 2 0.1 1.826
4 2 0.1 2.01
5 2 0.1 1.66
Con las condiciones de operación para cada reacción en fase gas se obtienen los
resultados de la Tabla 17.
Tabla 17. Variación de la presión de amoniaco en las corridas de reacción.
REACCION gramos AN
iniciales
gramos de producto de
reacción
Presión de NH3 inicial (PSI)
Presión de NH3 final (PSI)
NH3 sin reaccionar
(PSI) a 25°C
1 6.15 6.07 68 110 (15) 15
2 2.5 2.01 29 14.5 10
3 3 2.83 44 24 15
4 2.5 2.35 43 26 15
5 3 2.91 40 24 10
40
Tabla 18. Concentraciones de niacinamida en diferentes corridas de reacción.
Los resultados de concentración de niacinamida en mg/ml de cada producto de
reacción se calculan en base a la curva de calibración.
En la Tabla 19 se muestra la conversión en porcentaje en peso tomando como base
el 100 % Absorbancia = 2.126.
Tabla 19. % de Conversión de niacinamida de cada producto de reacción.
REACCIÓN ABSORBANCIA % DE CONVERSIÓN
DE PRODUCTO DE
REACCIÓN
1 2.126 100
2 1.36 63.97
3 1.826 85.89
4 2.01 94.54
5 1.66 78.08
En la Tabla 20 se anotan los gramos de niacinamida obtenidos como producto de
cada reacción analizados por el método de König.
Tabla 20. Conversión de niacinamida en gramos.
REACCIÓN GRAMOS DE
PRODUCTO FINAL
GRAMOS DE
NIACINAMIDA
OBTENIDOS
1 6.07 6.05
2 2.01 1.29
3 2.83 2.43
4 2.35 2.22
5 2.91 2.27
REACCION
Tiempo de
reacción
(horas)
Temperatura
durante la
reacción ( °C)
Concentración de
niacinamida final
encontrada mg/mL
1 6 210 0.118
2 6 210 0.056
3 6 200 0.083
4 6 200 0.093
5 6 210 0.073
41
En la Figura 40 se observa la disminución de la presión del amoniaco con el tiempo
de reacción, lo que indica que el consumo de amoniaco fue debido a la reacción.
Figura 40. Consumo de amoniaco en las corridas de reacción.
III.2 Análisis de productos de reacción para fase líquida.
La Reacción de König [1], en la cual se determina la presencia de Niacinamida por
medio de los reactivos bromuro de cianógeno y acido sulfanilico, se usa ahora para
determinar de forma cualitativa el producto de reacción, lo siguiente es realizar pruebas
preeliminares. Debido a que el reactivo bromuro de cianogeno es muy tóxico y se vaporiza a
temperatura ambiente se lleva a cabo el análisis dentro de una cámara de guantes (ubicada
en el Laboratorio de Catálisis y Procesos UAM-A) habilitando una trampa de gases de salida,
con hipoclorito de sodio al 6% disuelto en agua, para atrapar los gases producidos por el
bromuro de cianogeno. Los resultados observados son los siguientes:
- Análisis para ACIDO NICOTINICO
Se disuelven 0.5 g de Ácido Nicotínico en 40 mL de agua conc=0.0125 g/mL , se
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
80 130 180 230 280 330 380 430
Pre
sió
n (P
SI)
Tiempo (min)
Tiempo vs presión
Reacción 2
Reacción 3
Reacción 4
Reacción 5
42
pesan 0.03 g de CNBr y al agregarlo no se observa cambio alguno, permanece color
transparente, luego se pesan 0.03 g de Acido Sulfanilico y se observa un cambio de
transparente a color amarillo claro. El vaso de precipitados que esta al lado es el
blanco para comparar como se puede observar en al Figura 41.
Figura 41. Pruebas de CNBr y ácido sulfanilico con ácido nicotínico.
- Análisis para NIACINAMIDA
Se disuelven 0.5 g de Niacinamida en 40 mL de agua conc=0.0125 g/mL , se pesan
0.03 g de CNBr y al agregarlo se observa un cambio de transparente a color amarillo
canario, luego se pesan 0.03 g de Acido Sulfanilico y se observa un cambio de color
amarillo canario a naranja claro. El vaso de precipitados que esta al lado es el blanco
para comparar como se aprecia en la Figura 42.
Figura 42. Pruebas de CNBr y ácido sulfanilico con niacinamida.
43
Las pruebas se realizaron también con Metanol obteniéndose resultados similares
para cada caso. Se concluye que el CNBr determina la presencia de Niacinamida por el
cambio de color transparente-amarillo canario, y el Ácido Sulfanilico intensifica el color para
dar el cromóforo.
Resultados de la reacción 1 fase líquida.
Con las condiciones propuestas para reacción se obtiene que durante el tiempo de
reacción la presión aumenta de 1.5 a 4 Kg/cm2 como se muestra en la Figura 43 y la
temperatura también aumenta hasta que se mantiene constante como se ve en la Figura 44.
Figura 43. Gráfica de tiempo contra presión para la reacción 1 fase líquida.
Figura 44. Gráfica de tiempo contra temperatura para la reacción 1 fase líquida.
012345
0 50 100 150 200Pre
sió
n (K
g/cm
2)
Tiempo (min)
Reacciòn 1 Tiempo vs Presión
020406080
100120
0 50 100 150 200Tem
per
atu
ra°C
Tiempo (min)
Reacciòn 1Tiempo vs Temperatura
44
El producto de reacción obtenido es liquido incoloro con olor a amoniaco, inicialmente
se introducen 50 ml al microreactor y al finalizar la reacción se obtienen 53 ml, la
interpretación de este resultado es porque el gas amoniaco al interactuar con el liquido
reacciona por la presencia del acido nicotínico.
Para determinar si se obtuvo el producto deseado de la Reacción 1 se realizan
pruebas de forma cualitativa usando los reactivos bromuro de cianógeno y acido sulfanilico.
El producto de la reacción 1 se analiza con los reactivos mencionados anteriormente y se
obtiene lo siguiente:
Figura 45. Resultado cualitativo de obtención de niacinamida.
Se observa en la Figura 45 el cambio de incoloro a color amarillo cuando se agrega
bromuro de cianógeno, por lo que se determina que hay Niacinamida en el producto.
III.2.a Análisis en Equipo UV
Se hace una prueba inicial al correr una muestra de Ácido Nicotínico puro de conc=
0.05 mg/mL obteniendo la siguiente curva mostrada en la Figura 46, el pico tiene una
=261.36 nm y A=1.9
45
Figura. 46. Ácido nicotínico conc=0.05 mg/ml.
Ahora se corre una muestra de solución de Niacinamida de conc= 0.05 mg/mL
obteniendo la curva en la Figura 47, el pico tiene una =262.05 nm y A=1.4
Figura. 47. Niacinamida conc= 0.05 mg/ml.
46
En la Figura 48 se observan las dos curvas de ácido nicotínico y niacinamida con la
misma concentración, se compara pero lambda solo se diferencia por 1.
Figura. 48. Ácido nicotínico y niacinamida conc=0.05 mg/ml.
En la Figura 49 muestra la curva generada por la mezcla de Ácido Nicotínico con
Niacinamida puros, el máximo de su longitud de onda da un valor de λ=261.76 y A=1.4,
Figura. 49. Mezcla de ácido nicotínico mas niacinamida conc=0.05 mg/ml.
47
La lectura del producto de la reacción 1 se observa en la Figura 50, su concentración
es de 0.01 mg/mL, el equipo utilizado es UV Perkin Elmer Lambda 35 UV/vis spectrometer
situado en el edificio O Primer piso UAM-A, con el siguiente resultado.
Figura. 50. Producto de reacción 1 fase líquida.
Se obtiene λ=262.8, este máximo se compara con el de Ácido Nicotínico de la
Figura 45 que es de λ=261.36, con esto se deduce que este máximo se acerca mas
al resultado de la Figura 46 de Niacinamida que tiene λ=262.28 por lo que se interpreta que
si hubo conversión a Niacinamida.
Se realiza un análisis con bromuro de cianogeno y áAcido sulfanilico, se observa que
el líquido incoloro cambia a color amarillo canario.
El siguiente paso es preparar soluciones a diferentes concentraciones de Ácido
Nicotínico: 8.4, 4.9, 3.22, 1, 0.5 y 0.16 mg/mL respectivamente. Se hace la lectura en el
equipo UV con los resultados que se muestran en la Figura 50.
48
Figura. 51. Curva de calibración de ácido nicotínico.
En la Figura 51 no se observan picos definidos que den datos de Absorbancia, esto es
porque las soluciones tienen concentración alta, así que se hacen nuevas diluciones para
disminuir la concentración de las soluciones.
Figura. 52. Curva de calibración de ácido nicotínico a bajas concentraciones.
49
En la Figura 52 se observan picos definidos de la Absorbancia para cada diferente
concentración de las soluciones de Ácido Nicotínico, con estos datos se genera una curva de
calibración.
Resultados para la reacción 2 fase líquida.
En la Figura 53 se observan datos de la lectura en el equipo UV para el producto de
la reacción 2, se realizaron 4 lecturas de absorbancia. El punto donde convergen las curvas
corresponde λ=262.9 y A= 0.6534, el valor de Lambda se aproxima hacia la longitud de
onda de Niacinamida.
Figura 53. Producto de reacción 2 fase líquida.
Al realizar diferentes corridas con soluciones de ácido nicotinico y el niacinamida
puros, se denota que el valor de lambda en el máximo pico varia, cuando se compara con el
producto de reacción se observa que solo se aproxima el valor en el pico máximo.
50
II.2.b Análisis en Cromatógrafo de Gases.
Se realizaron pruebas en el Cromatógrafo de gases Varian 3380 GC con detector de
ionización de flama, se analizaron muestras de la reacción a intervalos de una hora por
análisis cromatográfico de la fase liquida, por medio del sistema de inyección automática de
muestras autosampler CP-8400, con columna Alltech Econo-Cap Ec-5 de 30 m, las
condiciones del equipo fueron Temperatura de inyector 150ºC, temperatura de detector
FID 400ºC , velocidad de venteo 50 mL/min, y presiòn de columna 9 psi.
Tabla 21. Rampa de Temperaturas
Etapa Temp (ºC) Vel (ºC/min)
Duración
(minutos) Total (min)
Inicial 150 ----------------- 1,00 1,00
1 250 20,0 0,00 6,00
En la Tabla 21 se muestra la rampa de temperaturas para este análisis, con estas
condiciones de operación usadas los productos de reacción y reactivos son identificados por
su tiempo de retención. En la Figura 54 se observa el cromatograma de la niacinamida pura.
Figura 54. Cromatograma de Niacinamida pura.
51
Se inyecta en el cromatógrafo la Niacinamida pura, la concentración del líquido es de
70 mg/mL, se inyectan 0.4 microlitros y el pico aparece en el tiempo de retención 3.6.
Ahora se inyecta en el cromatógrafo el ácido nicotínico puro, la concentración de la
muestra liquida es de 70 mg/mL, se inyectan 0.4 microlitros y el pico aparece en el tiempo de
retención 2.8 como se ve en la Figura 55.
Figura 55. Cromatograma de ácido nicotínico puro.
52
En la Figura 56 se observa el Cromatógrama de la mezcla de Ácido nicotínico más
Niacinamida con la misma concentración de 70 mg/ml, en el tiempo de retención 3.6 aparece
la niacinamida y en el tiempo 2.8 aparece el ácido nicotínico.
Figura 56. Cromatograma de mezcla de niacinamida y ácido nicotínico.
El Cromatograma de la Figura 57 es de la muestra liquida tomada del reactor
después de una hora de reacción, el pico que se observa es ácido nicotínico en el tiempo de
retención 2.8, se inyecto 0.4 microlitros de muestra.
53
Figura 57. Cromatograma de la primera muestra a los 60 minutos de la reacción 2.
Aquí se ve que aun no hay cambios visibles en la composición de la muestra por que
solo aparece el pico de acido nicotínico al comparar la figura 54 con la Figura 56.
La Figura 58 es el cromatograma de la muestra liquida del reactor después de dos
horas de reacción, el pico que se observa es Ácido Nicotínico en el tiempo de retención 2.7 y
Niacinamida en el tiempo 3.7, se inyecto 0.4 microlitros de muestra.
54
Figura 58. Cromatograma de la segunda muestra a los 120 minutos de la reacción 2.
En la Figura 59 se observa el cromatograma de la muestra líquida del reactor
después de tres horas de reacción, el pico que se observa es ácido nicotínico en el tiempo de
retención 2.6 y niacinamida en el tiempo 3.6, se inyecto 0.4 microlitros de muestra.
55
Figura 59. Cromatograma de la tercera muestra a los 180 minutos de la reacción 2.
No se elaboro curva de calibración en el cromatógrafo de gases para analizar los
productos de reacción porque las diferentes concentraciones inyectadas no mostraban picos
definidos, se inyecto solución saturada de reactivo concentración= 70 mg/mL y solución
directa de la muestra del producto de reacción para hacer una comparación en los tiempos
de retención para cada uno.
56
CONCLUSIONES
En la parte experimental con la reacción en fase gas, después de realizar las
diferentes reacciones, se determina por análisis colorimétrico la conversión de producto
mediante la lectura de la absorbancia de cada producto de reacción ya que con éste
parámetro se pueden determinar las diferentes concentraciones de las soluciones
analizadas. Se observa que el amoniaco disminuye en cada reacción lo que determina que se
esta consumiendo al reaccionar con el ácido nicotínico. En las reacciones llevadas en
condiciones de temperatura a 200 °C se obtuvo rendimientos entre 80 y 90% mientras que
con las reacciones a 210 °C se obtuvieron rendimientos de entre 60 y 70 %.
En la experimentación para el sistema de reacción en fase líquida se hizo una
exploración experimental de métodos analíticos de ácido nicotínico y niacinamida en
soluciones con metanol y agua utilizando la espectroscopía ultravioleta-visible así como la
cromatografía gaseosa; en fase líquida de reacción 1 en fase acuosa se concluye que si hubo
la reacción esperada, al realizar pruebas cualitativas comparando soluciones patrón con las
muestras obtenidas de producto de reacción con reactivos bromuro de cianógeno y acido
sulfanilico, se determina la presencia de niacinamida al presentar cambio en color de la
solución de incoloro a amarillo así como el análisis en espectroscopia ultravioleta donde
también se observa erl producto de reacción. En el análisis de la reacción 2 se realizaron
pruebas en el cromatógrafo de gases, al término de las tres horas de reacción se analiza la
muestra del producto de reacción y observa en la Figura 59 el cromatograma donde hay
conversión a Niacinamida comparando con el cromatograma de niacinamida pura de la figura
54 y el cromatograma de la mezcla de Niacinamida y ácido nicotínico puros de la Figura 56,
se aprecia el mismo tiempo de retención.
57
REFERENCIAS
[1] Erick F. V. Scriven and Ramiah Murugan, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical
Technology, Jhon-Wiley & Sons, Fourth Edition, Printed in U.S.A., 1998, Vol. 25, 83-99.
[2] Baur, Diehl, Stops, Hellbach and Brunner, “Preparation of Nicotinamide”, United States
Patent No. 4681946, July 21,1987.
[3] Consulta Automatizada, Base de datos: World Trade Atlas (TRADE INFORMATION
SYSTEM) BANCOMEXT (Banco de Comercio Exterior), Biblioteca Facultad de Economía,
Ciudad Universitaria, consultada el 29 de Agosto de 2011.
[4] Eitenmiller, Ronald R., Lin Ye, Vitamin Analysis for the Health and Food Sciences, Edit.
CRC Press, 2a Edition, Printed in U.S.A., 2008, 361-395.
[5] http://www.lonza.com/niacin/en/lonza/technical.html
[6] NORMA Oficial Mexicana NOM-131-SSA1-1995, Bienes y servicios. Alimentos para
lactantes y niños de corta edad. Disposiciones y especificaciones sanitarias y nutrimentales.
[7] Richard E. Ranchoff, Niacin or Niacinamide? Nicotinic acid or nicotinamide? What is
the difference?, Journal of the American Academy of Dermatology, Vol. 15, Number 1, July
1986, pag. 116-117.
[8] Erick F. V. Scriven and Ramiah Murugan, Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical
Technology, Jhon-Wiley & Sons, Fourth Edition, Printed in U.S.A., 1998, Vol. 22, Piridinas.
[9] Hernández Martínez Ismael, “Síntesis de Acroleína”, Septiembre 2004, UAM-A.
[10] Betanzos Olguín María de Jesús, “Síntesis de la β-Picolina”, Septiembre 2006, UAM-A.
[11] Gabriel Hernández Ángel, “Síntesis de Ácido Nicotínico por Oxidación Catalítica de β-
Picolina”, Abril 2011, UAM-A.
[12] The Merck Index an Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, 14a Edition,
Printed in U.S.A., 2006, 1128-1129.
58
[13] Paul W. Garbo, “Process for the Manufacture of Nicotinamide”, United States Patent
No. 2427400, September 16, 1947.
[14] Baur, Diehl, Stops, Hellbach and Brunner, “Preparation of Nicotinamide”, European
Patents EP0113416B1, January 29,1986.
[15] Official Methods of Analysis, Association of Official Analytical Chemists, Washington,
D.C., 1980, pag. 759-761, 763-764.
[16] Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, Octava Edición, Tomo 1, Secretaria de
Salud, México, D.F., D.R. 2004, pag. 471-472, 1172-1173.
Bibliografía consultada no referenciada.
-A. Braithwaite and F. J. Smith, Chromatographic Methods, Blackie Academic & Professional,
5a Edition, Londres, 1996, 365-371.
-Tibor Cserhati, Esther Forgacs, Chromatographic in Food, Science and Technology,
Pennsylvania, 1999, pag. 7409.
-NORMA Oficial Mexicana NOM-086-SSA1-1994, bienes y servicios. Alimentos y bebidas no
alcohólicas con modificaciones en su composición. Especificaciones nutrimentales.
-NORMA Oficial Mexicana NOM-147-SSA1-1996, bienes y servicios. Cereales y sus productos.
Harinas de cereales, sémolas o semolinas. Alimentos a base de cereales, de semillas
comestibles, harinas, sémolas o semolinas o sus mezclas. Productos de panificación.
disposiciones y especificaciones sanitarias y nutrimentales.
-Edwin Frederic Pike and Robert S. Shane, “Method of Preparing Nicotinamide”, United States
Patent No. 2412749, December 17, 1946.
-Paul W. Garbo , “Catalytic Production of Amides”, United States Patent No. 2453706,
November 16, 1948.
-Martin Grendze, Susan L. Vorhies, “Process for producing highly pure Nicotinamide” United
States Patent No. 6218543; April 21, 2001.
59
APENDICE A . ESTUDIOS ESPECTROSCÓPICOS DE ACIDO NICOTINICO Y DE
NIACINAMIDA PARA TENER UN MÉTODO ANALITICO.
En la parte experimental para la primera reacción en fase liquida la propuesta es
encontrar mezclas de solventes para encontrar la máxima dilución de ácido nicotínico por lo
que se preparan soluciones con Niacinamida y con ácido nicotínico tanto en agua como en
metanol y se hace una lectura de su espectro visible. Se hace uso del Equipo de Espectro
Visible Thermo Spectronic GENESIS 20 Modelo 4001/4 para calcular su longitud de onda y
los datos son los que se describen en la Figura A1.
Figura A1. Espectro visible del ácido nicotínico en una solución en metanol.
En la Figura A1 no se observa una descripción más detallada de la máxima
absorbancia de ácido nicotínico en metanol, ya que la mínima longitud visible es de 324 nm.
Figura A2. Gráfica de maxima disolución de ácido nicotínico en mezcla de agua-metanol
60
La Figura A2 muestra la mezcla que disolvió más Ácido Nicotínico, 1 mL Metanol
+ 9 mL Agua. Con esta proporción se disuelve ácido nicotínico y se hace la lectura en el
Equipo de Espectro Visible y se obtiene la Figura A3.
Figura A3. Gráfica de ácido nicótico disuelto en mezcla de agua-metanol.
No se observa un pico máximo definido para hacer un análisis de esta solución y tener
un parámetro de comparación para otras soluciones. Posteriormente se analiza el
comportamiento de la Niacinamida en las condiciones de mezclas anteriores obteniendo la
Figura A4. El agua no muestra un máximo, éste se considera un solvente que es usado como
blanco de comparación para otros análisis de espectroscopia. Esta gráfica muestra que la
absorbancia del Metanol es muy cercana al cero, similar a la del agua, este también es un
blanco de comparación para otras soluciones.
Figura A4. Gráfica de espectro visible de niacinamida en metanol
0
0.2
0.4
324 329 334
Ab
so
rban
cia
Lambda (nm)
Espectro visible Metanol+Nicotinamida
61
Esta grafica no muestra un pico máximo y la absorbancia registrada en 325 nm es
muy cercana a cero. Aquí se hace un comparativo con los datos registrados de Niacinamida
en solución con agua y se resta el espectro del metanol, en la Figura A5 se observa el
espectro visible real de la niacinamida.
Figura A5. Espectro visible real de Niacinamida
En la Figura A5 no se muestra un maximo de absorbancia para esta solución, por lo
que se interpreta que no es posible hacer lecturas en zona visible (400-800 nm). Es
recomendable realizar las siguientes lecturas en un Equipo UV ya que la longitud de onda
máxima para el Ácido Nicotinico y Niacinamida es cercano a 260 nm [12].
Datos de lecturas en Espectro visible Tablas A1, A2,A3 y A4.
Tabla A1. Ácido nicotínico en agua.
lamda (nm) A Ac. Nicot A agua lamda (nm)
A real
ÁcidoNicotínico
325 1.284 0.163 325 1.121
326 1.282 0.118 326 1.164
327 1.272 0.094 327 1.178
328 1.262 0.08 328 1.182
329 1.258 0.075 329 1.183
330 1.227 0.051 330 1.176
331 1.161 0.021 331 1.14
332 1.055 -0.01 332 1.065
333 0.996 -0.024 333 1.02
334 0.943 -0.035 334 0.978
0
0.05
0.1
0.15
0.2
324 329 334 339Ab
so
rban
cia
Lambda (nm)
Espectro visible real Nicotinamida
62
Tabla A3. Metanol con
amoniaco
Tabla A2. Metanol +
acido nicotínico
lamda (nm)
A
Ac.Nicot. A metanol
A real Ac.
Nicotínico
325 1.361 0.077 1.284
326 1.319 0.037 1.282
327 1.288 0.016 1.272
328 1.267 0.005 1.262
329 1.255 -0.003 1.258
330 1.206 -0.021 1.227
331 1.115 -0.046 1.161
332 0.981 -0.074 1.055
333 0.91 -0.086 0.996
334 0.847 -0.096 0.943
335 0.787
336 0.675
337 0.493
338 0.407
339 0.328
340 0.285
341 0.222
342 0.176
343 0.06
344 0.005
Nm A mezcla A metanol Nm A real de Metanol
con Amoniaco
325 0.333 0.144 325 0.189
326 0.28 0.097 326 0.183
327 0.252 0.072 327 0.18
328 0.235 0.058 328 0.177
329 0.227 0.051 329 0.176
330 0.203 0.028 330 0.175
331 0.174 -0.001 331 0.175
332 0.143 -0.033 332 0.176
333 0.125 -0.046 333 0.171
334 0.111 -0.058 334 0.169
335 0.098 -0.068 335 0.166
336 0.074 -0.087 336 0.161
337 0.034 -0.1 337 0.134
338 0.015
63
T °C PSI Tiempo min
25 30 0
30 30 20
35 30 40
40 30 50
50 31 70
60 33 80
65 33 90
70 33 100
80 35 115
95 36 130
110 38 140
110 40 150
110 42 155
110 42 160
110 43 170
110 45 180
Tabla A4. Metanol con niacinamida
lambda (nm) A A metanol
A real
Nicotinamida
325 0.294 0.144 0.15
326 0.207 0.097 0.11
327 0.166 0.072 0.094
328 0.145 0.058 0.087
329 0.132 0.051 0.081
330 0.101 0.028 0.073
331 0.059 -0.001 0.06
Datos de reacción 1 fase líquida en Tabla A5 y datos de reacción 2 fase líquida en Tabla A6.
Tabla A5. Datos de Reacción 1 Fase Liquida Tabla A6. Datos de la reacción 2 Fase Líquida
T °C P Kg/cm2Tiempo min
25 1,5 0
30 1,5 20
40 1,5 40
50 1,5 50
60 1,5 70
65 1,5 80
70 1,5 90
75 1,5 100
80 1,5 115
90 2 130
100 2,5 140
110 3 150
110 4 155
110 4 160
110 4 170
110 4,2 180
64
tiempo [min] T [° C ] P [P S I]0 25 687 50 65
10 65 6513 70 6020 80 5523 90 5625 100 6030 105 6534 110 7535 115 8040 124 8545 128 9350 130 9855 135 10060 140 10063 145 9570 155 10075 158 11080 160 10585 165 10590 170 10095 175 100
100 180 100105 185 100120 190 103130 195 105140 200 105145 205 110150 205 110155 205 110160 210 110170 210 110180 210 110190 210 110200 210 110210 210 110220 210 110230 210 110240 210 110250 210 110260 210 112270 210 110280 210 110290 210 112300 210 110310 210 110320 210 110330 210 112340 210 112350 210 110360 210 110
tiempo [min] T [° C ] P [P S I]0 25 295 50 29
10 70 2912 80 2814 84 2815 86 2820 90 2825 90 2830 100 2835 110 2840 120 2850 130 2860 140 2970 150 3080 160 3090 180 30
100 190 31105 195 32110 200 33120 210 30130 210 29140 210 26150 210 25160 210 25170 210 24180 210 23190 210 23200 210 22210 210 21220 210 20230 210 20240 210 19250 210 19260 210 19270 210 18280 210 18290 210 18300 210 17310 210 17320 210 17330 210 16,5340 210 15350 210 15360 210 14,5
En Tabla A7, A8, A9, A10 y A11 se describen los datos durante las reacciones en fase gas.
Tabla A7. Datos de la reacción 1 Fase Gas Tabla A8. Datos de la Reacción 2 Fase Gas
65
tiempo [min] T [° C ] P [P S I]0 25 44
30 110 4560 170 4575 196 5090 200 45
100 200 45110 200 43120 200 43130 200 43140 200 42150 200 41160 200 40170 200 38180 200 36190 200 35200 200 34210 200 34220 200 34230 200 33240 200 33250 200 33260 200 32270 200 32280 200 32290 200 31300 200 31310 200 31320 200 30330 200 30340 200 29350 200 29360 200 29370 200 28380 200 28390 200 28400 200 27410 200 27420 200 27430 200 27440 200 26450 200 25460 200 24
tiempo [min] T [° C ] P [P S I]0 25 43
30 110 4560 170 4770 200 4680 200 4590 200 43
100 200 40110 200 38120 200 36130 200 35140 200 34150 200 34160 200 34170 200 34180 200 33190 200 33200 200 33210 200 32220 200 32230 200 31240 200 31250 200 31260 200 31270 200 30280 200 30290 200 30300 200 29310 200 29320 200 29330 200 29340 200 28350 200 28360 200 28370 200 28380 200 27390 200 27400 200 26410 200 26420 200 26
Tabla A9. Datos reacción 3 Fase Gas. Tabla A10. Datos de reacción 4 Fase Gas.
66
tiempo [min] T [° C ] P [P S I]0 25 40
30 100 4550 150 4360 210 3870 210 3580 210 3490 210 34
100 210 33110 210 33120 210 32130 210 32140 210 31150 210 31160 210 31170 210 30180 210 30190 210 30200 210 30210 210 29220 210 29230 210 29240 210 28250 210 28260 210 28270 210 27280 210 27290 210 27300 210 27310 210 26320 210 26330 210 26340 210 26350 210 26360 210 25370 210 25380 210 25390 210 25400 210 25410 210 25420 210 24
Tabla A11. Datos de reacción 5 Fase Gas.