Práctica 6. Síntesis de Indoles de Fischer: Obtención de 1, 2, 3, 4-tetrahidrocarbazol
Resultados.Tabla 1. Cantidad y rendimientos obtenidos de la reacción de Fischer para síntesis de Indoles
EquipoCantidad obtenida de 1,
2,3,4-tetrahidrocarbazol (g) P.f (°C) Rendimiento1 0.64 119 87.222 0.76 118-119 103.583 0.94 116-118 128.114 0.47 117-119 64.055 1.43 114-115 194.896 0.49 115-116 66.787 0.54 119-120 73.598 0.57 115-116 77.689 0.66 115-116 89.9510 0.41 116 55.8811 - - 0.0012 0.61 113-115 83.1313 0.72 117-119 98.1214 0.45 118-120 61.3315 1.26 114-116 171.7216 0.67 119-120 91.3117 1.47 113-115 200.3418 1.31 - -19 0.94 112-115 128.1120 0.89 112 121.29
*Equipo 11 y 18 no reportaron datos
Tabla 2. Cantidad y rendimiento obtenido de la síntesis de índoles de Fischer por el equipo 7
cantidad 1,2,3,4 - tetrahidrocarbazol
(g)
cantidad 1,2,3,4 - tetrahidrocarbazol
(mmol) p.f (°C) %RObservaciones
0.54 3.1535 119 - 120 73.59Compuesto blanquesino de cristales muy delgados.
Reacción llevada a cabo.
Mecanismo de reacción.
Algoritmo de cálculos.
Fenilhidrazina Ciclohexanona* 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazolMasa Molar (g/mol) 108.14 98.14 171.24Cantidad Inicial (ml) 0.5 0.5 ---
Cantidad Inicial (mmol) 5.081 4.285 ---Cantidad teórica de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol obtenida
(mmol)
----- ------4.285
*El reactivo limitante la ciclohexanona
Cantidad (mol) teórica de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol
4.285mmolciclohexanona×1mmol1,2,3,4−tetrahidrocarbazol
1mmol ciclohexanona=4.285mmol1,2,3,4−tetrahidrocarbazol
Cantidad experimental (mol) de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol
0.54 g×1mol171.24 g
×1000mmol1mol
=3.1535mmol
% Rendimiento
%R=3.1535mmol4.285mmol
×100%=73.59%
Análisis de Resultados.
La síntesis de Fischer consistió en someter a calentamiento fenilhidrazonas de cetonas o aldehídos, con ácido acético glacial como catalizador, para producir indoles. Ocurre una transposición, catalizada por ácidos, de una fenilhidrazona con eliminación de agua y NH3. De acuerdo a la Tabla 1, se observa que los rendimientos obtenidos por los distintos equipos son muy buenos, pues se hallan por arriba del 50%, lo que nos indica que la síntesis de Indoles de Fischer es una reacción muy cuantitativa, cabe mencionar que los equipos que obtuvieron un rendimiento por arriba del 100% puede deberse a que hayan pesado el producto húmedo, lo que modificó considerablemente la masa reportada.
Aunque los puntos de fusión reportados se hallan cercanos al punto de fusión reportado por la literatura (116°C), podemos ver que los equipos 6, 8, 9,10 y 15 obtuvieron un compuesto puro; mientras que el resto de los equipos, su producto aún pudo presentar impurezas dado la variación de los rangos de sus temperaturas.
Recomendaciones.
Para una mejor identificación del compuesto obtenido, se recomienda realizar una cromatografía por capa fina.
Es importante verificar que el producto obtenido se halle libre de impurezas mediante una recristalización.
Pesar el producto cuando realmente este seco para obtener resultados adecuados.
Conclusiones.
La química del grupo carbonilo es muy importante, gracias a compuestos como la ciclohexanona y la fenilhidrazina, se pueden llevar a cabo síntesis de índoles de Fischer; este método es muy factible a usar en el laboratorio, pues se trata de una reacción cuantitativa y muy rápida. Los índoles son de gran interés químico y bioquímico, pues el sistema de anillos del indol se ha encontrado en muchos compuestos naturales, como lo es el triptófano, un aminoácido esencial; el índigo, un colorante y el ácido indolil-3-acético, una hormona de crecimiento vegetal. De igual manera, muchos de ellos tienen aplicación farmacológica.
Cuestionario.
1. Proponga el mecanismo de formación de la fenilhidrazona que se forma durante la reacción.
2. De los 3 métodos de síntesis de índoles mencionados en los antecedentes: Madelung, Bischler, y Fisher ¿Cuál es el más adecuado para realizarse en su laboratorio?
El más adecuado es el método de Fischer, pues sus condiciones de reacción son poco exigentes a comparación de la de Madelung que requiere una atmósfera de nitrógeno a 350 -360°C; o la de Bischler que tiene condiciones violentas de reacción.
3. Si ya tiene una fenilhidrazona, que pasos seguiría para obtener el indol correspondiente. Describa el protocolo de trabajo.
Una vez obtenida la fenilhidrazona, el medio ácido generado por la adición del ácido acético va a ocasionar que uno de los nitrógenos de la fenilhidrazona se protone y se pueda dar la ciclación por medio de un ataque electrofílico del anillo que correspondía al de la fenilhidrazina hacia el que pertenecía la ciclohexanona; el calor suministrado durante la reacción favorece a la reacción. Una vez terminada la reacción se realizaron los lavados en agua fría para favorecer la precipitación del producto, dado que éste es insoluble en agua.
4. La hidracina y sus derivados son tóxicos. Cuando es usada como reactivo ¿cómo asegura que no quede un exceso?
Adicionando algún compuesto carbonílico como un aldehído o cetona, para formar una hidrazona, al formarse ésta precipitará y así podremos observar si quedó un exceso o no de hidracina.
5. ¿Puede ser utilizado el clorhidrato de fenilhidrazina y no directamente la fenilhidracina, en esta síntesis? Explique brevemente.
No, dado que el ion cloruro es un grupo electroatractor y dificultaría la ciclación; además de que el clorhidrato de fenilhidrazina es un reactivo muy peligroso: el contacto con esta sustancia puede irritar y quemar la piel y los ojos, irritar nariz, garganta, pulmones; puede causar dolores de cabeza, vómitos, sensación de desmayo, temblores, ataques y coma.
Bibliografía.
- Bailey, Philip. (1998). Química Orgánica: Conceptos y Aplicaciones. Pearson Education. México. pp. 554
- S/A.(n/d). Síntesis de Indoles. Obtenida el 1 de octubre de 2013 de http://www.quimicaorganica.org/sintesis-organica/633-sintesis-de-indoles.html