manual de practicas de quimica organica ii -…Manual de prácticas

Miguel ngel Garca Sncheznaci en la ciudad de Mxicoel 25 de marzode 1965. Esegresado de la UniversidadAutnoma Metropolitana,dondeobtuvo el ttulo dequmico en el ao de 1990.Culmin estudios demaestra

en Qumica (Inorgnica) en 1993 y actualmente estprximo apresentar su tesis de doctorado en lamisma institucin. Ha sidoprofesor en la UAM-Idesde 1990 y profesor de la FES-Zaragoza delaUNAM de 1992 a 1996. En ambas institucionesha impartido diversoscursos de ramas de laqumica. Es autor de tres artculos deinvestigacinpublicados en revistas internacionales.Actualmenterealiza investigacin sobre sntesis,caracterizacin,propiedades y aplicabilidad de macrociclosorgnicos,as como sobre su incorporacin en redesinorgnicas por el mtodo solgel. Ha presentadoms de treinta trabajos de investigacinencongresos nacionales e internacionales. Es profesorde tiempocompleto en el rea de QumicaInorgnica del Departamento de Qumica delaUAM-Iztapalapa. Durante toda su formacin hasido alumno delProfesor Distinguido Dr. AntonioCampero Celis.

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UNIVERSIDAD AUTNOMA METROPOLITANACasa abierta al tiempo

Dr. Luis Mier y Tern CasanuevaRector GeneralDr. Ricardo SolisRosalesSecretario General

UNIDAD IZTAPAL APADr. Jos Lema LabadieRectorMtro. JavierRodrguez LagunasSecretarioDr. Gerardo Saucedo CastaedaDirector dela Divisin de Ciencias Biolgicas y de la SaludDr. Alberto RojasHernndezJefe del Departamento de QumicaMtro. Daniel ToledoBeltrnCoordinador de Extensin UniversitariaMa. del Rosario HoyosAleaJefa de Produccin Editorial

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Primera impresin: 2002

UNIVERSIDAD AUTNOMA METROPOLITANAUNIDAD IZTAPALAPAAv. Michoacn yLa PursimaIztapalapa, 09340, Mxico, D.F.

ISBN: 970-31-0095-3Impreso y hecho en Mxico / Printed inMxico

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ndice

Prlogo 9

Dedicatoria 11

Prctica 1: Grupo carbonilo I: sntesis de w-butiraldehdo

a partir de n-butanol 13

Prctica 2: Grupo carbonilo II: sntesis de ciclohexanona 17

Prctica 3: Obtencin de un aldehido: sntesis de

o-hidroxibenzaldehdo(salicilaldehdo) 21

Prctica 4: Sntesis de borneol por reduccin del alcanfor 25

Prctica 5: Sntesis de un heterociclo: obtencin de

3,5-dimetilpirazol 29

Prctica 6: Esterificacin: sntesis del acetato de isoamilo 33

Prctica 7: Saponificacin: obtencin de un jabn 41

Prctica 8: Obtencin de un detergente por micromtodo 47

Prctica 9: Sntesis de fluoriscena: emisin y absorcin de luz51

Prctica 10: Sntesis de una amida: adicin nucleofilica sobre

un derivado del cido carboxlico 57

Prctica 11: Sntesis malnica: obtencin del cido hexanoico 61

Prctica 12: Reacciones de eliminacin (E); sntesis de ciclohexeno67

Prctica 13: Quimioluminiscencia: sntesis y propiedades del

/wm/o/o3-aminoftalhidracida 71

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Prlogo

El siguiente conjunto de prcticas de laboratorio de QumicaOrgnica II siguemuy de cerca el orden de los temas tratados en laclase terica de Qumica OrgnicaII (UEA 214103) de la Divisin deCiencias Bsicas e Ingeniera de la UAM-Iztapalapa. Cada prctica fuecuidadosamente elegida, probada y replanteada porel autor.Posteriormente se prob con alumnos de varios trimestres. Elordenpresentado se ajusta al programa de la materia, pero puede muybien adaptarse aotros programas, incluso de otras instituciones.Hemos procurado incluir en elmanual el mayor nmero posible deherramientas que auxilien al alumno en susdeterminaciones.Siguiendo la filosofa iniciada con el manual de Qumica OrgnicaI, enel cual se hace una breve introduccin a la espectroscopia en laregin delinfrarrojo, en el presente texto se le utiliza formalmentey se inicia al estudiante enel uso de la espectroscopia UV-Visible.Adems, se introducen conceptos como laquimioluminiscencia y laespectroscopia de fluorescencia, dejando la espectros-copia deresonancia magntica nuclear (RMN) para el curso de QumicaOrgnicaIII. Aunque nuestro planteamiento es meramenteintroductorio, permite al alumnoadquirir los conocimientos bsicossobre estas tcnicas y el tipo de informacinque con ellas puedeobtenerse.

Las experiencias aqu vertidas se han adaptado de diversasfuentes, y apro-ximadamente la mitad de ellas pueden muy bienrealizarse por medio del micro-mtodo. Al igual que en el primermanual de la serie, en el presente libro queremosmostrar lapresencia de la qumica en mbitos de la vida diaria, tratandosiemprede que las experiencias de laboratorio sean formativas,informativas y sobre todoestimulantes.

Se ha procurado presentar cada prctica con una introduccinsuficiente comopara evitar al alumno una prdida innecesaria detiempo; consideramos que, porla naturaleza del curso, es mejorinvertir ese tiempo en un entrenamiento y enpropiciar elsurgimiento de la intuicin del qumico.

Los anexos A, de espectros IR, y C, de espectroscopiaUV-Visible, permiten alalumno analizar los resultados obtenidos ensus prcticas. As mismo, el anexo Cest diseado para usarse en unaclase audiovisual, introductoria de espectroscopiaUV-Visible. Alfinal presentamos un formato que los alumnos pueden utilizarparapresentar sus reportes de las prcticas de manera ms completa yconcreta.

Agradezco a las qumicas Miriam L. Estrada Rico y Vernica De laLuz T. suinvaluable ayuda en la realizacin de las correcciones delpresente manual.

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Manual de prcticas de Qumica Orgnica II

A los alumnos que sufrieron las versiones anteriores de estematerial lesagradezco su paciencia, pero sobre todo susimpresiones, que lo han enriquecido.Si presenta errores y defectos,estoy en la mejor disposicin de realizar las co-rreccionespertinentes y aceptar todos los comentarios tendientes amejorarlo.

Miguel ngel Garca SnchezSeptiembre de 2001

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Dediciatoria

Dedico el presente manuscrito a mis alumnos de las materias deQumica OrgnicaI, II y III, que durante ya diez aos han soportado mievolucin. En especial a losque asistieron a los cursos 01 -1,01 -Py 01 -O y que con sus crticas, comentarios yemocin me motivaron aconcluir el presente documento. Entre ellos, muy espe-cial, a mingel de la guarda, la I. Q. Ma. de Lourdes Aviles Cabrera, quemantuvovivo a este faquir abase de Chocorroles y Coca-Cola, perosobre todo mostrndomesu frreo amor a la vida.

Con mucho carioMiguel ngel Garca Snchez

Mayo de 2002

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Prctica 1

GRUPO CARBONILO I: SNTESIS DEn-BUTIRALDEHDO A PARTIRDEBUTANOL

OBJETIVO

a) Obtener un aldehido aliftico a partir del alcohol respectivomediante laoxidacin en mezcla crmica.

b) Determinar si el producto obtenido es un aldehido.

K2Cr207/H2S04CH3CH2CH2CH2-OH > CH3CH2CH2CHO

MATERIAL DE VIDRIO1 matraz redondo de 100 mi1 matraz redondo de50 mi1 matraz Erlenmeyer de 50 mi1 matraz Erlenmeyer de 125 mi1matraz Kitazato de 250 mi1 vaso de precipitado de 400 mi1 vaso deprecipitado de 150 mi1 refrigerante1 refrigerante de aire1 embudode separacin1 embudo de vidrio2 tubos de ensaye1 junta paradestilacin1 junta de recoleccin1 junta Claissen1 junta paratermmetro1 cristalizador1 embudo Buchner1 probeta graduada de 25mi

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EQUIPO DE LABORATORIO

3 soportes universales4 pinzas con nuez1 anillo1 parrilla1mantilla1 restato1 esptula

SUSTANCIAS

n-butanol, C4H10ODicromato de potasio, K2Cr207 (o bienNa2Cr207)cido sulfrico concentrado,H2SO42,4-dinitrofenilhidrazinaSulfato de sodio anhidro, Na2SO4

EXPERIMENTACIN

Se adapta un sistema de destilacin fraccionada sobre una columnaempacada confibra de vidrio (poca), como se muestra en la figura1.1. En la otra boca de la juntaClaissen se coloca un embudo deadicin. En el matraz redondo se colocan 6.4 mide n-butanol y unagitador magntico. En el embudo de adicin se coloca mezclacrmica,que se prepara agregando lentamente 5 mi de cido sulfricoconcentradoa una disolucin de 5.5 g de dicromato de potasio (o 5.5g de dicromato de sodio)en 25 mi de agua.

La mezcla crmica se agrega, gota a gota, al matraz de tres bocasen un periodode 15 minutos, procurando que la temperatura en laparte superior de la columna defraccionamiento no exceda los 85C.Si no se producen vapores hasta la partesuperior de la columna, secalienta a ebullicin para que la temperatura no desciendade los70C. Cuando se ha aadido todo el agente oxidante, se mantieneelcalentamiento por 15 minutos ms y se recolecta, en un matrazsumergido en hielo,la fraccin que destila por debajo de los 90C. Eldestilado se transfiere a unembudo de separacin y se separa la capaorgnica que contiene el butiraldehdo.El butiraldehdo obtenido seseca agregando 1.5 g de sulfato de sodio anhidro por10 minutos. Sefiltra por gravedad y se miden el volumen y peso obtenidos. Siesposible se obtiene su espectro IR, buscando en especial la sealdel hidrgenoaldehdico cerca de 2800 cm-1 (ver espectro IR-1 en elanexo A).

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Grupo carbonilo: sntesis de n-butiraldehdo a partir dew-butanol

PRUEBA

Se agregan unas gotas del producto a 2 mi de disolucin de2,4-dinitrofenilhidrazinaen un tubo de ensaye y se agitavigorosamente. Se deja reposar para que precipiteel derivado delbutiraldehdo y purifique por recristalizacin en etanol-agua.Elpunto de fusin del compuesto as obtenido es de 122C.

Figura 1.1 Sistema de destilacin fraccionada con adicin pormedio de unajunta Claissen.

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Nota: a) Aunque la oxidacin del alcohol es exotrmica, esnecesario calentarla mezcla de vez en cuando para que latemperatura no baje de75C.

b) La mezcla crmica es muy corrosiva.

CUESTIONARIO

1. Investigue el mecanismo de la oxidacin del jz-butanol abutiraldehdo conmezcla crmica.

2. Qu se forma cuando reaccionan el butiraldehdo y la2,4-dinitrofe-nilhidrazina?

3. De qu otra manera puede determinarse si se obtuvo unaldehido?

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C, 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill.

2. Morrison, R.T. y R. N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5a ed.EUA, Adisson-Wesley Iberoamrica.

3. Shriner, R.L., R.C. Fuson y Curtin, D.Y. 1991. Identificacinsistemticade compuestos orgnicos. Ia. ed. Mxico, Limusa.

4. Voguel, A. I. 1961. 4 Texbook ofPractical Organic Chemistry.3a ed. Lon-don, Longman,pp. 320-322.

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Prctica 2

GRUPO CARBONILO II:SNTESIS DE CICLOHEXANONA

OBJETIVO

a) Obtener una cetona por oxidacin del alcohol respectivo.b)Determinar si el producto obtenido es una cetona.

K2Cr207/H2S04

MATERIAL DE VIDRIO

1 juego de qumica conjuntas 19/221 vaso de precipitado de 100mi1 matraz Erlenmeyer de 50 mi1 tubo de ensaye1 cristalizador

EQUIPO DE LABORATORIO

1 esptula1 parrilla1 agitador magntico1 mantilla1 restato3pinzas de tres dedos con nuez2 soportes universales

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SUSTANCIAS

Ciclohexanol2,4-dinitrofenilhidrazinaDicromato de potasio,K2Cr207 (o bien Na2Cr207)cido sulfrico concentrado, H2SO4Sulfato desodio anhidro, Na2SO4

EXPERIMENTACIN

En un matraz de tres bocas se colocan 2.5 g de ciclohexanol. Enuna de las bocasdel matraz se coloca un embudo de adicin, sobre laotra un tapn y en la tercerauna junta «Y»para destilacin y untermmetro. El matraz se somete a un bao deagua fra y a continuacinse agrega la mezcla crmica contenida en el embudode adicin (Fig.2.1). La mezcla crmica se prepara agregando lentamente 4.5 midecido sulfrico concentrado a una disolucin de 4.9 g de dicromatode potasio (o4.9 g de dicromato de sodio) en 25 mi de agua. Lamezcla crmica se viertelentamente sobre el ciclohexanol, agitandoen forma continua y procurando que latemperatura se mantenga entre55 y 60C. Una vez concluida la adicin, la mezclase deja reposar por30 minutos, agitando de cuando en cuando. Pasado ese perio-do seagregan 25 mi de agua al matraz redondo y se monta sobre la tercerabocadel mismo un sistema de destilacin. El lquido destilado serecolecta hasta queya no sea turbio. En realidad, en el matraz derecoleccin debern observarse dosfases. Se adicionan 3 g de sal demesa y se agita hasta que se disuelva la mayorcantidad de sta.

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Grupo carbonilo: sntesis de ciclohexanona

Figura 2.1 Sistema de destilacin con embudo de adicin en matrazde tres bocas.

El lquido se transfiere a un embudo de separacin y se obtiene lafase orgnica,que es la menos densa (superior). A la capa acuosa(inferior) se le hacen otras dosextracciones con 5 mi de ter etlicoy los extractos se mezclan con la capa orgnicaque contiene laciclohexanona.

La mezcla se seca con Na2SO4 anhidro (o MgSO4), el lquido sedecanta y elter se evapora con un bao de agua tibia y en la campanade extraccin.

El producto impuro obtenido se pesa, y se procede a purificarlodestilando a155C. Una vez realizado lo anterior, se miden elvolumen y el peso del producto.

PRUEBAS

Determine el ndice de refraccin en el refractmetro de Abbe y deser posibleobtenga el espectro infrarrojo. (Ver el espectro IR-2 enel anexo A.)

Para determinar si su compuesto es una cetona, puede agregarunas gotas de suproducto a 2 mi de disolucin de2,4-dinitrofenilhidrazina en un tubo de ensaye yagitarvigorosamente.

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CUESTIONARIO

1. Investigue el mecanismo de reaccin de oxidacin delciclohexanol.2. Despus de la oxidacin del ciclohexanol con mezclacrmica, por qu al

destilar se obtiene una mezcla de ciclohexanona y agua?3. Qufuncin tiene el cloruro de sodio que se agrega al matraz quecontiene

los lquidos destilados?4. Si la ciclohexanona se volviera atratar con mezcla crmica, qu pasara?5. Si una cetona se trata conpermanganato de potasio en medio cido (KMnO4/

H2SO4), qu productos se obtienen? Ejemplifique con laciclohexanona.

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill.

2. Shriner, R. L., R.C. Fucson y D.Y. Curtin. Identificacinsistemtica decompuestos orgnicos. Ia ed. Mxico, Limusa.

3. Voguel, A.I. 1961. A Texbook of Practica! Organic Chemistry.3a ed. Lon-don, Longman,pp. 320-322.

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Prctica 3

OBTENCIN DE UN ALDEHDO:SNTESIS DE0-HIDROXIBENZALDEHDO(SALICILALDEHDO)

OBJETIVOS

a) Obtener un aldehido aromtico mediante la reaccin deReimer-Tieman apartir de fenol y cloroformo en medio bsico.

b) Caracterizar el producto.

‘OHOH + CHCI3

37%

MATERIAL DE VIDRIO

1 juego de qumica conjuntas 19/222 matraces Erlenmeyer de 50 mi1matraz Kitazato de 120 mi1 embudo Buchner1 cristalizador2 vasos deprecipitado de 100 mi1 pipeta graduada de 5 mi1 propipeta1 probetade 10 mi

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EQUIPO DE LABORATORIO

2 soportes universales4 pinzas de tres dedos con nuez1 esptula1anillo1 parrilla1 termmetro1 agitador magntico

SUSTANCIAS

Fenol, C6H5OHCloroformo, CHC13Hidrxido de sodio, NaOHcidosulfrico, H2SO4Bisulfito de sodio, Na2S2O4Sulfato de magnesioanhidro, MgSO4ter etlico, (CH3CH2)2OEtanol, C2H5OHn-butanol,C4H10OAgua destilada

EXPERIMENTACIN

Se monta un sistema para reflujo con un matraz de tres bocas yun condensador. Secoloca un agitador magntico y un termmetro de talmanera que el bulbo de stequede a 2 cm del fondo del matraz (Fig.3.1).

En el matraz se agrega una disolucin de 8 g de hidrxido de sodioy 8 mi deagua destilada. Se calienta ligeramente hasta lograr queel hidrxido se disuelvaen su mayor parte. Agitando constantemente,se agrega una disolucin de 2.5 g defenol en 2.5 mi de agua. Seajusta la temperatura a 60-65C, calentando con unbao de agua tibia,para evitar que el fenxido de sodio formado se separe. Conmuchocuidado se adicionan 4 mi de cloroformo, en tres porciones y aintervalosde 15 minutos, por la parte superior del condensador.Debe mantenerse la tem-peratura entre 65 y 70C y agitarconstantemente. Finalmente, se calienta a latemperatura deebullicin del agua por una hora. Despus de enfriar, se acidificaellquido de color anaranjado que se ha formado, agregando un poco decidosulfrico diluido. Se destila totalmente el osalicilaldehdo, porarrastre de vapor.

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Obtencin de un aldehido: sntesis de o-hidroxibenzaldehdo(salicilaldehdo)

La destilacin se detendr hasta que ya no se observe la salida degotas de aspectoaceitoso por la parte inferior del condensador.

Para purificar el o-salicilaldehdo, se transfiere el lquidodestilado y se realizandos o tres extracciones con 5 mi de ter. Losextractos etreos se recolectan en unmatraz Erlenmeyer de 50 mi y seprocede a evaporar el ter con agua tibia (en lacampana deextraccin) o bien en evaporador rotatorio. Al residuo que quedayque contiene fenol y salicilaldehdo se le agrega aproximadamenteel doble delvolumen de una disolucin saturada de bisulfito de sodioy se agita vigorosamente(de preferencia en forma mecnica) duranteun mnimo de media hora. Se dejareposar media hora y despus de estetiempo se separa la pasta de bisulfito, mediantefiltracin a vaco,lavando con un poco de etanol y finalmente con un poco de ter(paraeliminar el fenol).

Figura 3.1 Sistema de reflujo en matraz de tres bocas, contermmetro y embudode adicin.

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El slido filtrado se coloca en un matraz redondo pequeo y secalienta en aguatibia, agregando al matraz un poco de cido sulfricodiluido. Despus de enfriar,se separa el salicilaldehdo con un pocode ter y se seca con sulfato de magnesioanhidro. El salicilaldehdocrudo se obtiene al evaporar el ter, pero si se deseaobtenerlo mspuro puede hacerse destilndolo posteriormente a 195-197C.

Para caracterizar el o-salicilaldehdo se puede obtener suespectro IR (consultarel espectro IR-3 en el anexo A) o bienrealizar alguna prueba a la gota.

En el matraz de tres bocas queda una mezcla que contiene el/?-hidroxi-benzaldehdo, el cual puede purificarse separando ellquido que lo contiene de lamasa resinosa formada, mediantefiltracin en papel. El/?-hidroxibenzaldehdo seextrae con ter, ydespus de que ste se elimina, se recristaliza el slidoamarillentoen agua caliente con unas gotas de cido sulfrico. Deesta manera se obtendrn de0.2 a 0.3 g de un slido de color amarilloque se funde a 116C.

CUESTIONARIO

1. Escriba el mecanismo de la sntesis de osalicilaldehdomediante la reaccinde Reimer-Tieman.

2. Con la metodologa arriba expuesta, es posible obteneraldehidos noaromticos? Por qu?

3. La adicin de bisulfito de sodio al lquido destilado permiteseparar elsalicilaldehdo del fenol. Cul es la estructura delprecipitado formado?

4. Cmo puede cerciorarse de que el producto obtenido esefectivamente unaldehido?

BIBLIOGRAFA

1. Plunket E.R., Manual de Toxicologa Industrial, Enciclopediade la QumicaIndustrial, Ed. Urmo, S.A. Espaa 1978.

2. Shriner, R. L., R. C. Fuson y D. Y. Curtin. 1991.Identificacin sistemticade compuestos orgnicos. Mxico, Limusa.

3. Vogel, A.I. 1962. Text-Book Practical Organic Chemistry. 3aed. Londres,Longman, pp. 761-762.

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Prctica 4

SNTESIS DE BORNEOL PORREDUCCIN DE ALCANFOR

OBJETIVO

Realizar la reduccin del alcanfor comercial utilizando elborohidruro de sodio,un reductor suave, y obtener borneol,compuesto presente en la escencia de lavanda.

INTRODUCCIN

El borohidruro de sodio es un hidruro metlico, que por adicinnucleoflica agregaun ion hidruro del tomo de boro a un carbonodeficiente en electrones de unacetona. Se piensa que el mecanismo,el cual se muestra enseguida, ocurre a travsde una estructura detransicin de cuatro centros, con un enlace formado entre elboro yel tomo de oxgeno carbonlico.

Na

O Na

Este proceso se repite con otras tres molculas de cetona, hastaque todos lostomos de hidrgeno del boro sean transferidos.Posteriormente, el complejo deboro puede descomponerse con aguapara formar alcohol.

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Como agente reductor dbil, el borohidruro de sodio puedereaccionar slo conaldehidos, cetonas y cloruros de acilo. Encontraste, el poderoso reductor hidrurode litio y aluminio, AlLiH4,reacciona tambin con cidos carboxlicos, esteres,anhdridos y amidas.Debido a que el hidruro de litio y aluminio reacciona rpidocon aguay alcoholes, las reducciones con este reactivo deben hacerse ensolucionesanhidras de ter. En contraste, el borohidruro de sodioreacciona muy lento conagua y alcohol y puede usarse con facilidaden estos disolventes sin que ocurrauna prdida importante de estereactivo. Sin embargo, se descompone en disolu-ciones acidasdesprendiendo hidrgeno gaseoso.

NaBH4 + H3O+ + H2O > 4H2 + Na

+ + H3BO3

Dos alcoholes, el borneol y el isoborneol, se forman por lareduccin del alcanfordebido a que el ataque del ion borohidruropuede atacar por abajo o por arriba delgrupo carbonilo. El ataquepor la parte de abajo suele llamarse ataque exo y elataque por laparte de arriba, ataque endo. En este ejemplo el ataque exo noesmuy favorecido, debido a la repulsin estrica producida por losgrupos metilo enel puente del biciclo de alcanfor. Por lo anterior,se forman 14% de borneol y 86%de isoborneol.

BORNEOL

CH.

CH3

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Reduccin: Sntesis del borneol por reduccin del alcanfor

El alcanfor puede obtenerse a partir del rbol alcanfor, quemanifiesta unpenetrante olor. Industrialmente, el alcanfor se usaen la manufactura de plsticosde celulosa, as como en explosivos,pirotecnia, lacas y barniz, fluidos balsmicos,frmacos ycosmticos.

MATERIAL DE VIDRIO

1 matraz Erlenmeyer de 25 mi1 vaso de precipitado de 125 mi1matraz redondo de 50 mi1 refrigerante1 matraz Kitazato1 filtroBuchner1 probeta de 25 mi1 cristalizador

EQUIPO DE LABORATORIO

1 parrilla1 agitador magntico1 restato1 mantilla decalentamiento1 esptula2 pinzas de tres dedos con nuez1 soporteuniversal

REACTIVOS

Alcanfor comercialEtanol, C2H5OHBorohidruro de sodio,NaBH4Hielo

EXPERIMENTACIN

En un matraz Erlenmeyer se disuelven 3.0 g (0.020 mol) dealcanfor en 10 mi deetanol. A esta solucin se agregan con muchocuidado 1.5 g (0.039 mol) de boro-

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hidruro de sodio en pequeas porciones. Puede haberefervescencia. Despus deadicionar el borohidruro de sodio, lamezcla se calienta suavemente en un baoMara. Despus se calienta aebullicin por 10 minutos, adicionando el etanol quesea necesariopara mantener el volumen constante. La mezcla caliente se vierteenaproximadamente 50 gramos de hielo y agua y el matraz se lava conpequeas can-tidades de etanol. Despus de que el hielo se haderretido, el slido formado secolecta filtrando por succin y despusse disuelve en la mnima cantidad deetanol caliente en un matrazErlenmeyer de 50 mi. Se adiciona agua calientelentamente hasta quela solucin se vuelva turbia; entonces se agrega etanol calien-tepara redisolver el slido formado. Se enfra en hielo y se filtra elmaterial porsuccin.

Se determinan el peso y el punto de fusin, y de ser posible seobtiene el espec-tro IR de su producto seco (consultar losespectros IR-4 a IR-6 en el anexo A).

Nota: El borohidruro de sodio puede analizarse primero parasaber si an esactivo, ya que reacciona lentamente con la humedadambiental. Para ello, se colocauna pequea cantidad de etanol y secalienta en bao Mara. Puede ocurrir unburbujeo vigoroso si elanhdrido es activo.

CUESTIONARIO

1. Por qu se usa borohidruro de sodio en lugar de hidruro delitio y aluminioen esta reduccin?

2. Por qu se realiza la reaccin en etanol?3. Por qu no seobtiene borneol en menor cantidad que isoborneol?4. Por qu seagrega agua a la solucin alcohlica?5. Cmo comprobara usted que elcompuesto obtenido es un alcohol?

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill, pp. 242-245.

2. Ikan, R. 1991. Natural Products, a Laboratory Guide. 2a ed.USA, Aca-demic Press, cap. III.

3. Murillo, H. 1970. Tratado elemental de qumica orgnica. 10aed. Mxico,ECLALSA.

4. Shriner, R.L., R.C. Fuson, y D.Y. Curtin. 1991. Identificacinsistemticade compuestos orgnicos, Mxico, Limusa.

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Prctica 5

SNTESIS DE UN HETEROCICLO:OBTENCIN DE 3,5-DIMETILPIRAZOL

OBJETIVO

Realizar la sntesis del 3,5-dimetilpirazol, una molculaheterocclica de intersfarmacolgico, a partir de acetilacetona ehidrazina.

INTRODUCCIN

Los derivados de los pirazoles, triazoles y tetrazoles soncompuestos aromticosestables, muchos de los cuales se han usadocomo frmacos, plaguicidas ycolorantes. Algunos ejemplos son la salde pirazolio (dibenzoquat), un herbicida;el Raxil, un fungicida quese utiliza para la proteccin de las plantas; y lafenilbutazona, unfrmaco antinflamatorio que se emplea para tratar infeccionesporhongos. Los derivados 1,2,3-triazol se utilizan como agentes debloqueo ptico.Los tetrazoles son importantes en la investigacinmdica porque es posibleconsiderar a los N-H-tetrazoles como anlogosde cidos carboxlicos, ya que susvalores de pKa son comparables conlos sistemas planos y deslocalizados, quetienen requerimientosespaciales similares.

dibenzoquat

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Los anlogos de aminocidos y de muchos otros cidos carboxlicosnaturalesse han sintetizado con un anillo de tetrazol en lugar delgrupo carboxilo. La rutams general para la sntesis de pirazoles esla reaccin de compuestos 1,3-dicar-boxlicos o sus equivalentes(como los esteres) con hidrazinas. Un ejemplo sencilloes la sntesisdel 3,5-dimetilpirazol a partir de 2, 4-pentanodiona ehidrazina.

H3C CH NH2NH2″OH

2,5-dimetilpirazol

Esta ruta tiene la desventaja de que los compuestosdicarboxlicos asimtricos,o sus derivados, en ocasiones producenmezclas de pirazoles ismeros. Una rutasatisfactoria para la sntesisde varios NH-pirazoles es la reaccin de las hidrazonasX-CS-NH-NH2(X=SR o NR) con halocetonas, que produce las tridiazinascomointermediarios; stas, ya sea con tratamiento cido o en formaespontnea, expulsanazufre para dar pirazoles por electrociclizacinde diazocompuestos insaturadosmediante la reaccin de adicin1,3-dipolar de diazocompuestos e imidas de nitrito.

MATERIAL DE VIDRIO

3 vasos de precipitado de 125 mi1 matraz de tres bocas 24/401tapn de vidrio 24/40

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Sntesis de un heterociclo: obtencin de 3,5-dimetilpirazol

1 tapn con adaptador para termmetro 24/401 termmetro1 embudo deadicin1 embudo de separacin de 125 mi1 cristalizador

EQUIPO DE LABORATORIO

1 parrilla1 agitador magntico

REACTIVOS

Sulfato de hidrazina, NH2NH2 SO4Hidrxido de sodio,NaOH2,4-pentanodiona (o acetilacetona), CH3COCH2COCH3Cloruro desodio, NaClCarbonato de potasio anhidro, K2CO3ter(CH3CH2)2Oter depetrleoBromuro de potasio, KBrAgua destiladaHielo

EXPERIMENTACIN

Se disuelven 1.805 g (0.01388 mol) de sulfato de hidrazina,NH2NH2 SO4, en 11.2mi de una disolucin 2.9M de hidrxido de sodio,NaOH, contenida en un matrazde tres bocas, equipado con untermmetro, agitacin y un embudo de adicin. Sesumerge en hielo ycuando la temperatura permanezca en 15C (puede apareceren estemomento algo de sulfato de sodio), se adicionan 1.39 g (1.55mi,0.0139 mol), de 2,4-pentanodiona (o acetilacetona) goteando ycon agitacin yprocurando mantener la temperatura en los 15C. Eldimetilpirazol se separa duranteeste periodo de adicin. Se agregan5.58 mi de agua y se agita para disolver lassales inorgnicas; elcontenido del matraz se transfiere a un embudo de separaciny seextrae con 3 mi de ter. El proceso se repite cuatro veces con 1.2mi de ter encada ocasin. Los extractos etreos combinados se lavancon una disolucinsaturada de cloruro de sodio y se realiza laextraccin necesaria. Se agrega unpoco de carbonato de potasioanhidro para eliminar el agua remanente, se decanta

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y se evapora el ter. Al final se obtiene aproximadamente 1.0 gde un slido cris-talino amarillo que se funde a los 107-108C. Serecristaliza en ter de petrleo yse toma nuevamente el punto defusin del slido obtenido. Tambin puede obtenerseel espectro IR deesta sustancia, observando en especial la ausencia de bandas a1700cnr1 correspondientes a los grupos carbonilo de la dicetona, y laseal N-Ha 3300 cm1. (Consultar el espectro IR-7 en el anexo A.)

CUESTIONARIO

1. Explique el mecanismo que sigue la reaccin de sntesis de la3,5 dime-tilpirazina.

2. Cmo se puede verificar que el compuesto obtenido tieneestructura de unanillo?

3. Si no dispusiera de ter para realizar las extracciones delproducto, quotro disolvente usara y cmo lo escogera?

BIBLIOGRAFA

1. Gilchrist, T.L. 1995. Qumica heterocclica, 2a ed. EUA,Adisson-WesleyIberoamrica.

2. Morrison, R.T. y R.N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5a ed. EUA,Adisson-Wesley Iberoamrica.

3. Paquette, Leo A. 1978. Principies ofModern HeterocyclicChemistry. USA,Benjamin Cummings.

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Prctica 6

ESTERIFICACIN: SNTESIS DELACETATO DE ISOAMILO

OBJETIVO

Obtener acetato de isoamilo (aceite de pltano) mediante laesterificacin delcido actico con el alcohol isoamlico en mediocido.

REACCIN

En esta prctica se obtiene acetato de isoamilo, por lasustitucin nucleoflica delgrupo OH del cido actico por el alcoholisoamlico (isopentanol) en presenciade medio cido.

H3O+

CH3COOH + (CH3)2CHCH2CH2OH > (CH3)2CHCH2CH2OCOCH3 + H2O

El acetato de isoamilo es un lquido incoloro que hierve a 134C,con unadensidad de 0.87 g/ml y que tiene un intenso olor a pltano.Se le emplea en lafabricacin de barnices a base de nitrocelulosa yen la preparacin de esenciasartificiales de frutas. Otros ejemplosson: el butirato de metilo, C3H7COOCH3?que es la esencia artificialde pina; el isovalerianato deisoamilo,(CH3)2CHCH2COOCH2CH2CH(CH3)2, que se emplea en lafabricacin de laesencia artificial de manzanas; el enantilato deetilo, CH3(CH2)5COOCH2CH3,que constituye la esencia artificial decoac; y el undecilato de amilo,CH3(CH2)9COOC5Hn, que tiene unagradable olor a rosas y se utiliza en lapreparacin deperfumes.

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MATERIAL DE VIDRIO

1 juego de qumica 19/22 (o en su defecto el material abajomencionado, conjuntas 24/40)

1 matraz redondo de 100 mi y junta 24/401 matraz aforado de 50mi2 vasos de precipitado de 100 mi2 pipetas graduadas de 5 mi1pipeta graduada de 10 mi1 embudo de separacin de 125 mi1condensador 24/401 cristalizador mediano1 junta Claissen o juntapara sistema de destilacin1 junta de goteo 24/401 adaptador paratermmetro1 termmetro

EQUIPO DE LABORATORIO

1 mantilla de calentamiento1 restato con conexiones1 parrilla1agitador magntico

MATERIAL Y EQUIPO PARA MICROMETODO

1 juego de micromtodo3 pipetas pasteur1 cristalizador de 10 cmde dimetro1 termmetro1 soporte universal2 pinzas con nuez1 parrillade calentamiento1 perilla para pipeta Pasteur

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Esterifcacin: sntesis del acetato de isoamilo

SUSTANCIAS

Arenacido actico glacial, CH3COOHAlcohol isoamlico,(CH3)2CHCH2CH2OHcido sulfrico, H2SO4Bicarbonato de sodio,NaHCO3Cloruro de sodio, NaClCloruro de calcio anhidro, CaCl2Sulfatode sodio anhidro, Na2SO4AlgodnHielo

EXPERIMENTACIN

Se colocan en un matraz redondo 6 mi de cido actico glacial, 4.5mi de alcoholisoamlico y 1 mi de cido sulfrico concentrado. Lamezcla se mantiene a reflujopor una hora. La mezcla de reaccin seenfra a temperatura ambiente, se transfierea un embudo de separaciny se adicionan 14 mi de agua helada. Se lava el matrazde reaccincon 3 mi de agua fra y se transfiere al embudo de separacin. Seagitavarias veces, se dejan separar las capas de disolventes y sedesecha la capaacuosa. A la capa orgnica que permanece en el embudode separacin se agreganlentamente 8 mi de una disolucin al 5% debicarbonato de sodio. Sin tapar elembudo, se agita la mezcla hastaque la produccin de gases sea mnima, y sedeseche nuevamente la capaacuosa. El proceso se repite hasta que el pH de lacapa acuosa setorne bsico. Cuando esto ocurra, se extrae la capa orgnica con7 mide agua y para facilitar la separacin de ambas fases se agregan 1.5mi dedisolucin saturada de cloruro de sodio.

Una vez hecha la separacin, se agregan 0.5 g de sulfato de sodioanhidro a lacapa orgnica. La mezcla se deja reposar 15 minutos ohasta que sea transparente.

Se monta un aparato de destilacin y se destila la mezcla orgnicapara obte-ner el ster a una temperatura de 134-135C. En esta ultimaetapa se recomiendaque el matraz de recoleccin del destilado estsobre hielo.

Una vez separado el ster, se mide el volumen y se determina elrendimiento. Sies posible, debe intentarse obtener el espectro IRdel producto y medir su ndicede refraccin. (Consultar el espectroIR-8 en el anexo A.)

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MamiU re prcticas -J.e qumica rrgnica II

MICROMETODO

Si se decide realizar la presente experiencia por micromtodo,puede consultarsela lista de material bsico en la figura 6.1.

En un vial de 5 mi provisto de agitador magntico se vierten 0.8mi de alcoholisoamlico (7.4 mmol), 1.5 mi (26.2 mmol) de cidoactico, 4 gotas de cido sul-frico y 100 mg de gel de silicio. Seadapta un condensador para reflujo y unatrampa de humedad (deCaC12) en la parte superior del condensador. La mezcla semantiene areflujo (I6O0-I8O0C) por una hora, agitando constantemente.Despusdel reflujo, la mezcla se enfra a temperatura ambiente, seextrae el agitadormagntico y se aaden 0.5 mi de ter etlico.

Se hacen tres extracciones del producto utilizando 2 mi dedisolucin al 5% debicarbonato de sodio en cada una de ellas. Debetenerse la precaucin de liberarla presin en cada extraccin. Debidoa que el volumen por extraer es muy pequeo,se utiliza una pipetaPasteur con algodn en la punta para extraer la faseacuosa(inferior) y los granos de gel de silicio.

El producto se seca aadiendo sulfato de sodio anhidro al vial de5 mi, hastaque el sulfato ya no se hidrate. La disolucin seca setransfiere con una pipetaPasteur a un vial de 3 mi. Se agreganpiedras de ebullicin al vial y se elimina elter evaporndolo en unbao de arena (que se encuentre a menos de 50oC) y en lacampana.

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Esterifcacin: sntesis del acetato de isoamilo

(a) (b) (c) (d) (e)

N r

(f) (9) (h) () 0) (k) (I) (m) (n)

() (o)

Figura 6.1. Equipo bsico de micromtodo: a) matraz Erlenmeyer, b)viales,c) matraz redondo, d) junta Claissen, e) adaptador paradestilacin a vaco,

f) condensador de aire para reflujo, g) agitador magntico, h)jeringa, i) cristalizadorde CraigJ) tubo colector de muestras decromatografa de gases, k) condensador de

aire, 1) destilador de Hickman simple, m) destilador de Hickmancon adaptacinlateral, n) condensadores, ) tubo de seguridad paraburbujeo de gases, o) tubo

conectorpara desecador.

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Se adapta sobre el vial un destilador Hickman y sobre ste uncondensador deaire. Se coloca el vial sobre un bao de arena y sedestila la esencia de pltano, locual debe ocurrir a los 160-180C(debe procurarse determinar bien el punto deebullicin). Paramejorar el calentamiento, cubra el bao de arena con papelalu-minio. Cuando el aceite se haya destilado totalmente, setransfiere con una pipetaPasteur a un vial previamente pesado y sedetermina la cantidad de productoobtenido.

Si es posible, debe intentarse obtener el espectro IR de suproducto y compararlocon el de la literatura. (Consultar elespectro IR-8 en el anexo A.)

Nota: Los granos de gel de silicio se emplean para absorber elagua que segenera en la reaccin.

CUESTIONARIO

1. Explique el mecanismo de reaccin de la esterificacinrealizada.2. Por qu es necesario agregar cido a la mezcla dereaccin?3. En caso de no disponer de cido sulfrico, qu otro cidopuede utilizar?4. Cul es el objetivo de realizar extracciones conagua?5. Por qu se hace la extraccin con bicarbonato de sodio? Alhacerlo que

gas se desprende?6. Por qu la capa acuosa debe llevarse a pHbsico?7. Porqu se agrega cloruro de sodio?8. Una base puedecatalizar la esterificacin?9. En una esterificacin un alcoholterciario reacciona ms lentamente que uno

secundario, y ste con mayor lentitud que uno primario. Porqu?10. En qu difiere el espectro IR de un ster comparado con el desu cido

carboxlico de origen?

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Esterifcacin: sntesis del acetato de isoamilo

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill, pp. 406-412.

2. Landgrabe, J.A. 1993. Theory and Practice in OrganicLaboratory. 4a ed.USA, Brooks/Cale, Calif.

3. Murillo, H. 1970. Tratado elemental de qumica orgnica. 10aed. Mxico,ECLALSA.

4. Pine, S. H. 1989. Qumica orgnica. 2a ed. en espaol. Mxico, MeGraw-Hill, cap. 8.

5. Stevens R. K. y J.A. Hodgenson. 1976. «Modern Classics inAnalitical Che-mistry», Am. Chem. Soc. (2) 205.

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Prctica 7

SAPONIFICACIN: OBTENCIN DE UNJABN

OBJETIVO

Obtener un jabn mediante la reaccin de una base fuerte, como elhidrxido desodio, con una grasa animal o un aceite vegetal.

INTRODUCCIN

El jabn es un ster metlico que se obtiene al hacer reaccionar uncido carboxlicocon una base fuerte como la sosa, NaOH, o la potasa,KOH, aunque puede pre-pararse con otros metales. La caractersticaprincipal del jabn es la presencia dedos zonas de distintapolaridad: la hidroflica, que es fuertemente atrada por lasmolculasde agua y que se localiza en torno al grupo carboxilo, y la zonahidro-fbica, que es poco polar y que se mantiene lejos de lasmolculas de agua, ubicadaen el extremo ms alejado de la cadenahidrocarbonada.

O OII H 2 O ||

R-COH + NaOH > R-CONa+ + H2OH2O

bien R-COOH + NaOH – > R-COO’ Na+ + H2O

donde R = cadena hidrocarbonada larga.Esta tendencia a orientarsu estructura con respecto al agua es lo que permite al

jabn funcionar como una cuerda cuyo extremo poco polar ohidrofbico se orientahacia las molculas poco polares que conformanla mayora de las manchas; elotro extremo, el hidroflico, es atradopor un gran nmero de molculas de agua.De esta forma, una mancha esrodeada por gran nmero de iones ster o jabn en

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una primera capa, que a su vez es rodeada por un enorme nmero demolculas deagua que al ser atradas por molculas de agua msexternas, terminan disgregandola mancha.

Los triglicridos o grasas son tristeres de la glicerina(1,2,3-propanotriol) ycidos grasos de peso molecular elevado. En latabla 7.1 se presentan ejemplosde grasas, aceites y sus componentesprincipales, triglicridos o cidos grasos.

TABLA 7.1 EJEMPLOS DE GRASAS Y ACEITES Y SUSCOMPONENTESPRINCIPALES.

Grasa o aceite

Grasa humana

Grasa de buey

Grasa de puerco

Aceite de tortuga

Aceite de ballena

Aceite de oliva

Aceite de lino

Aceite de ricino

Aceite de algodn

Aceite de palma

Manteca de coco

Composicin

Tripalmitina, dioleoestearina

Dipalmito-olena, dipalmito-estearina,

oleopalmito-estearina y palmito-diestearina

cidos: oleico, esterico, palmtico, lurico, mirstico ylinoleico

cidos: oleico, esterico, palmtico y clupanodnico

cidos: oleico, palmtico, palmito-oleico, araquidnico y

clupanodnico

Olena, linolena y palmitina

Linolena, linolenina y olena

Ricinolena, estearina y dioxiestearina

Palmitina, olena, linolena, araquidina y estearina

Laurina, olena, miristina y palmitina

Laurina, miristina y palmitina

Cuando los triglicridos reaccionan con hidrxido de sodio, seproduce glicerinay tres molculas de cidos carboxlicos (los cidosgrasos). A su vez, estoscidos carboxlicos reaccionan con elhidrxido de sodio produciendo tres esteresde sodio o jabones.

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Saponificacin: obtencin de un jabn

O

IIO CH2-O-C-R CH2-OH R-COONa

+

II I H 2 O |R’-C-O-CH + NaOH CH2-OH + R’-COONa

+

CH2-O-C-R» CH2-OH R»-COONa+

IIO

Triglicrido Glicerina Jabn

MATERIAL DE VIDRIO

1 vaso de precipitado de 100 mi1 vaso de precipitado de 250 mi1vaso de precipitado de 400 mi1 matraz Kitazato de 250 mi1 embudoBuchner2 pipetas graduadas de 10 mi1 probeta graduada de 100 mi1agitador de vidrio1 cristalizador

EQUIPO DE LABORATORIO

1 esptula1 balanza1 parrilla1 bomba de vaco1 soporte universal1anillo1 tela de asbesto

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SUSTANCIAS

Hidrxido de sodio, NaOHEtanol absoluto, C2H5OHCloruro de sodio,NaClGrasa animal o aceite vegetal

EXPERIMENTACIN

Se disuelven 9 g de hidrxido de sodio en una mezcla de 9 mi deetanol absoluto y9 mi de agua contenida en un vaso de precipitadode 100 mi.

Por otra parte, se preparan 40 mi de una mezcla etanol-agua al50% v/v (20 mide agua y 20 mi de etanol).

En otro vaso de precipitado de 250 mi se colocan 5 g de grasa oaceite y seagrega la disolucin que contiene sosa. La mezcla secalienta, agitando constan-temente, en un bao de vapor por 30minutos. Durante este tiempo se agrega ladisolucin de agua-etanol,siempre que sea necesario para evitar la formacinexcesiva deespuma. La mezcla anterior se vierte, con agitacin vigorosa, enunadisolucin fra de 25 g de cloruro de sodio en 75 mi de agua(disolucin que debecalentarse si la sal no se disuelve). Paraenfriar, primero se hace a temperaturaambiente y despus con un baode hielo. El jabn o ster metlico se precipita alenfriar; se filtraa vaco y lavando con agua helada. Se seca al aire, dejandoreposardurante 24 horas el slido obtenido. La cantidad lograda se pesa y,si esposible, se obtiene el espectro IR y se comprueba que elproducto se comporta co-mo un jabn.

MICROMETODO

MATERIAL DE VIDRIO

1 vaso de precipitado de 50 mi1 vaso de precipitado de 100 mi1matraz Erlenmeyer de 25 mi1 matraz Kitazato de 250 mi2 pipetas de 1mi1 propipeta1 cristalizador mediano

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Saponificacin: obtencin de un jabn

1 vidrio de reloj1 embudo Buchner1 agitador de vidrio

EQUIPO DE LABORATORIO

1 parrilla1 esptula

SUSTANCIAS QUMICAS

Hidrxido de sodio, NaOHEtanol absoluto, C2H5OHCloruro de sodio,NaClGrasa animal o aceite vegetalHielo

EXPERIMENTACIN

Se disuelven 0.5 g de hidrxido de sodio en una mezcla de 2 mi deagua y 2 mi deetanol (95%) en un vaso de 25 mi o bien en un matrazErlenmeyer de 25 mi. Conuna pipeta Pasteur se adiciona 1 g deaceite vegetal, agitando continuamente me-diante un agitadormagntico. La mezcla se calienta a 100C por 30 minutos, agitan-docontinuamente y adicionando en ese periodo una mezcla equivalentede 2 mi deagua y 2 mi de etanol para mantener el volumenconstante.

Alternativamente, es posible mantener la mezcla a reflujo en unbao de aguahirviendo y colocando la mezcla en un vial de 5 mi obien en un matraz redondo de10 mi.

Para separar el jabn se disuelven 5 g de cloruro de sodio en 15mi de agua,vertiendo la mezcla en un vaso de precipitado de 50 mi ycalentando si es necesariopara disolver la sal. Esta disolucin seenfra y se le adiciona rpidamente la mez-cla que contiene su jabn.A continuacin se enfra en un bao de hielo. Se filtrapor succin elprecipitado que se forme y se lava con 2 porciones de 1 mi deaguafra. El jabn se deja secar hasta la siguiente seccin delaboratorio para poderpesarlo y calcular el rendimiento.

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CUESTIONARIO

1. Qu es un cido graso?2. Qu es un jabn?3. Explique por qu losjabones «limpian».4. Para qu se adiciona cloruro de sodio a lamezcla saponificante?5. Por qu la disolucin j abonosa es bsica?

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill, pp. 406-412.

2. Ikan, R. 1991. Natural Products, a Laboratory Guide. 2a ed.USA, Aca-demic Press, pp. 23-36.

3. Landgrabe, J.A. 1993. Theory and Practice in OrganicLaboratory. 4a ed.USA. Books/Cale.

4. Morrison, R. T. y R.N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5a ed.EUA, AdissonWesley Iberoamrica.

5. Murillo, H. 1970. Tratado elemental de qumica orgnica. 10aed., Mxico,ECLALSA.

6. Pine, S.H. 1989. Qumica orgnica. 2a ed. Mxico, MeGraw-Hill.

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Prctica 8

OBTENCIN DE UN DETERGENTE PORMICROMTODO

OBJETIVO

Obtener un detergente mediante la reaccin entre un alcohol decadena larga ycido clorosulfnico.

REACCIN

CH3-(CH2)10-CH2-OH + CI-SO3H > CH3-(CH2)10-CH2-OSO3H

alcohol dodeclico cido clorosulfnico sulfato cido dodecilo

MATERIAL DE VIDRIO

1 matraz Erlenmeyer de 25 mi1 matraz Kitazato de 250 mi1cristalizador mediano1 agitador de vidrio2 pipetas graduadas de 1mi1 embudo Buchner

EQUIPO DE LABORATORIO

1 esptula1 parrilla1 bomba de vaco1 propipeta1 papel pH

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

SUSTANCIAS

cido actico glacial, CH3COOHcido clorosulfnico, C1-SO3HAlcoholdodeclico o lurico, CH3-(CH2)10-CH2-OHCloruro de sodio,NaClCarbonato de sodio, Na2CO3Hielo

EXPERIMENTACIN

Antes de iniciar la experimentacin, se lava todo el material devidrio y se seca enuna estufa.

Se colocan 2.5 mi de cido actico glacial en un matraz Erlenmeyerde 25 mi yse enfran moderadamente en un bao de hielo. Trabajando enla campana deextraccin, se adiciona con lentitud y en pequeasporciones 1 mi (0.0155 mol)de cido clorosulfnico al cido acticofro, procurando agitar continuamente.En esta parte de laexperimentacin debe ponerse especial cuidado de que el aguano entreen contacto con el cido clorosulfnico. A continuacin seadicionan,agitando continuamente, 2.9 g (0.0155 mol) de alcohollarico en pequeasporciones al matraz fro. Se contina agitando hastaque todo el alcohol larico sedisuelva, y a continuacin se dejareposar 20 minutos, agitando ocasionalmente,para que la reaccin secomplete.

Durante este intervalo se prepara una disolucin de 3.5 g decloruro de sodioen 12 mi de agua en un vaso de precipitado de 50 mial que tambin se adicionahielo picado, de tal manera que el volumentotal de disolucin no rebase los 25mi. No es recomendable usar salde mesa debido a los otros componentes que traeconsigo. La mezclade reaccin se agrega al vaso que contiene la mezcla sal-hielo,y seadicionan lentamente porciones de 0.5 mi de una disolucin saturadadecarbonato de sodio hasta que la mezcla sea bsica. El detergenteprecipitado secolecta filtrando por succin y lavando con pequeascantidades de agua fra. Elproducto se deja secar y se pesa paradeterminar el rendimiento de la sntesis.

Nota: El cido clorosulfnico es muy corrosivo y peligroso, ypuede causarquemaduras severas, por lo que debe utilizarse conmucho cuidado. Reaccionaviolentamente con el agua, as que esnecesario usar material de vidrioperfectamente seco, guantes ygafas protectoras. En caso de contacto con la piel,hay que lavarsede inmediato con mucha agua y acudir al instructor.

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Obtencin de un detergente por micromtodo

PRUEBAS PARA JABONES Y DETERGENTES

A) Con jabn:

Se disuelven 0.175 g del jabn obtenido en 12.5 mi de aguadestilada y se colocan2.5 mi de dicha disolucin en un tubo deensaye. Se agita el tubo para formarespuma y se deja reposar por 30segundos. Se observa el nivel de espuma formadoy se anotan lasobservaciones. A continuacin se adicionan 3 mi de una disolucinal5% de cloruro de calcio, se agita vigorosamente y se deja reposar.Se observael efecto de adicionar el cloruro. Despus se agregan 0.15g de fosfato nsdico obien carbonato de sodio, se agitavigorosamente, se deja reposar y se observa loque ocurra.

Las pruebas anteriores se repiten con una segunda porcin de 2.5mi de diso-lucin de jabn, pero usando una disolucin al 5% decloruro de magnesio.

B) Con detergente:

Se disuelven 0.175 g del detergente preparado en 12.5 mi de aguay se vierten 2.5 mide esta disolucin en un tubo de ensaye. El tubose agita enrgicamente para formarespuma y se deja reposar por 30segundos. Se anotan las observaciones y se mideel nivel de espumaformada. Se adicionan 3 gotas de una disolucin al 5% decloruro decalcio, se agita y se deja reposar. Se observa el efecto de laadicindel cloruro en la espuma, y si es necesario se adicionafosfato trisdico o biencarbonato de sodio.

Las pruebas anteriores se repiten pero con disolucin al 5% decloruro demagnesio.

C) Efecto del aceite:

Se colocan 5 gotas del aceite vegetal en tres tubos de ensaye.Al primero se leadicionan 2.5 mi de agua destilada, al segundo 2.5mi de disolucin de jabn y altercero 2.5 mi de disolucin dedetergente. Se agitan vigorosamente todos lostubos, se dejanreposar unos minutos y se anota lo observado.

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

D) Efecto del cido diluido:

A las cantidades restantes de la disolucin jabonosa y dedetergente se les adicionanalgunas gotas de cido sulfrico diluidohasta que las mezclas sean acidas. Seanotan las observaciones.

CUESTIONARIO

1. En qu difiere un detergente de un j abn?2. Investigue qu esun detergente cannico, uno aninico y uno neutro.

Ejemplifique cada caso.3. Qu ocurre si se adiciona aceitevegetal a las mezclas jabonosa y de de-

tergente?4. Algunos libros de qumica describen a los detergentescomo duros o blandos;

a qu se refieren tales calificativos?5. Qu pasa cuando seadiciona disolucin de CaCl2 o bien de MgCl2 a la

disolucin de jabn?6. Qu observa cuando se agrega aceite a unadisolucin jabonosa o de de-

tergente?

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.Me Graw-Hill, pp. 533 a 542.

2. Morrison, R.T. y R.N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5a ed. EUA,AdissonWesley Iberoamrica.

3. Pine, S.H. 1989. Qumica orgnica. 2a ed. Mxico, MeGraw-Hill.

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Prctica 9

SNTESIS DE FLUORESCENA: EMISINY ABSORCIN DE LUZ

OBJETIVO

a) Obtener el pigmento fluorescente fluorescena a partir delresorcinol y elanhdrido itlico, un derivado del cidocarboxlico.

b) Comprender la diferencia entre emisin y absorcin de luz en laregin delultravioleta-visible.

INTRODUCCIN

La fluorescena es un pigmento fluorescente que tiene mltiplesaplicaciones enserigrafa, en microbiologa, etc., ya que se leutiliza como medio de contraste. Seobtiene mediante una reaccin desustitucin electroflica aromtica (SEAr) delresorcinol sobre elanhdrido ftlico.

Adems, la fluorescena es un compuesto que puede utilizarse comoindicadorcido-base pues el color de sus disoluciones depende delpH. Tal diferencia esms evidente si se analizan los espectros deabsorcin respectivos en la regindel ultravioleta-visible, UV- Vis(consultar el anexo C), mostrados en la figura 9.1.Dichos espectrosse obtienen cuando la molcula en cuestin es irradiada conradiacinelectromagntica del intervalo que va de 300 a 800 nanmetros(nm).

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

Los espectros obtenidos son una grfica de las longitudes de ondaque la molculaen cuestin absorbe, pero el color que observamos esen realidad la combinacinde aquellas longitudes de onda que lamolcula nos devuelve. La radiacin absorbidapor la molcula leprovoca una transicin electrnica, que es un cambio en formay tamaode su nube de electrones. Posteriormente la molcula regresa a suestadoinicial, o basal, disipando la energa recibida, vibrando,rotando, deformndose oemitiendo luz, fenmeno este ltimo que permiteobtener los espectros de emisinde la molcula.

55″oc03

Eo

1.5

1

0.5

0

– 421

Dis.- -D i s .

*

bsicaneutra

acida

i

i

437 /

1

A 4 9 0

/ 1

490 1

/ \ \

i i

300 350 400 450 500

Longitud de onda (nm)550 600

Figura 9.1 Espectros UV-Visible de florescena en solucin bsica,neutra y acida.

MATERIAL DE VIDRIO

1 matraz redondo de 20 mi1 refrigerante2 vasos de precipitado de50 mi1 vaso de precipitado de 250 mi1 pipeta graduada de 1 mi1vidrio de reloj1 agitador de vidrio

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Sntesis de fluorescena: emisin y absorcin de luz

EQUIPO DE LABORATORIO

1 soporte universal2 pinzas de tres dedos con nuez1 esptula1propipeta1 parrilla elctrica1 restato1 mantilla de calentamiento1agitador magntico1 termmetro1 mangueras

SUSTANCIAS

Resorcinol o m-dihidroxibenceno, C6H6O2Anhdrido itlico,C8H4O3Hidrxido de sodio, NaOHcido sulfrico, H2SO4cido clorhdrico,HC1Agua destilada

EXPERIMENTACIN

Se muelen 2.2 g de resorcinol y 1.5 g de anhdrido itlico, y secolocan en un ma-traz redondo de 50 mi. Se aaden (con precaucin)0.5 mi de cido sulfrico. Secoloca un refrigerante y la mezcla, semantiene a reflujo a 180C, por un periodode 20 a 30 minutos y hastaque se forme una masa slida de color caf oscuro. Sevierte (conprecaucin) el contenido del matraz en un vaso de precipitado de125mi que contiene 20 mi de agua y 1 mi de cido clorhdrico. Luegose calienta elmatraz redondo, con un poco de agua, hasta que sesepare el resto de la fluorescena,y se junta con lo antes obtenido.La mezcla se calienta unos 10 minutos, procurandodesintegrar lostrozos grandes de fluorescena cruda.

La mezcla se filtra y el slido se lava con un poco de aguahelada y se dejasecando al aire.

Con unos 3 mi de los lavados, en un pequeo vaso de precipitadose observa elcolor de la luz reflejada y el efecto de la luz de unalmpara ultravioleta, procurandono mirar directamente la luz UV yusando la onda corta de 370 nm. En otro vaso se

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

aaden 5 mi de una disolucin 1 M de hidrxido de sodio, se agregaun poco defluorescena recin preparada, y se observan la luzreflejada y el color de la diso-lucin bajo luz UV.

En un matraz pequeo se colocan 0.5 mg de fluorescena y seagregan 10 mi dedisolucin 1 M de HCl; en otro se agregan 10 mi deagua destilada y en un tercero10 mi de solucin 1 M de NaOH. Acontinuacin se obtienen los espectros UV-Visible (ver Fig. 9.1) delas tres disoluciones y se comparan.

El slido obtenido se pasa y, si es posible, se obtienen losespectros IR (compararcon los espectros IR-9 e IR-10 en el anexoA).

MICROMETODO

MATERIAL DE VIDRIO

1 tubo de ensaye de 125 x 10 m m2 tubos de ensaye pequeos2 vasosde precipitado de 25 mi1 matraz Kitazato pequeo1 pipeta de 0.1 mi2pipetas Pasteur1 embudo Buchner1 agitador de vidrio2cristalizadores medianos1 mortero con pistilo

EQUIPO DE LABORATORIO

1 parrilla de calentamiento1 soporte universal2 pinzas con nuez1termmetro1 aro de hierro

EXPERIMENTACIN

En un tubo de ensaye de 125 x 10 mm se colocan 0.15 g deanhdrido lico y 0.22 gde resorcinol que se han molido finalmente enun mortero. Se aaden 0.05 mi decido sulfrico (o bien 1 gota) y lamezcla se calienta a 180C hasta que se ob-serve la formacin de unamasa slida de color caf oscuro, lo cual ocurre 20 a 30

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Sntesis de fluorescena: emisin y absorcin de luz

minutos ms tarde. El contenido del tubo se vierte con muchocuidado en unamezcla de 2 mi de agua destilada y 0.1 mi de cidoclorhdrico contenidos en unvaso de precipitado de 25 mi. Paraextraer el resto de fluorescena que permanecepegada al tubo deensaye, se calienta el tubo con un poco de agua y se agrega alaprimera porcin. La mezcla se calienta por otros 10 minutos y, conla ayuda de unavarilla de vidrio, se procura desintegrar lafluorescena slida.

Se filtra a vaco sobre un papel previamente pesado y se lava conun poco deagua helada. El precipitado se seca y pesa para calcularel rendimiento de lareaccin.

Se realiza el mismo tipo de anlisis de fluorescencia, UV-Vis, yel IR que serealiza con el mtodo normal (compare con los espectrosIR-9 e IR-10 en el anexoA y con los espectros UV-Vis de la Fig.9.1).

CUESTIONARIO

1. Investigue la estructura de al menos otros dos pigmentosfluorescentes.2. Por qu es diferente el color de la disolucin defluorescena en medio

cido, bsico y neutro? Qu cambios estructurales se producen enlamolcula a consecuencia del medio cido o bsico?

3. Investigue qu es un espectro de absorcin y uno de emisin.4.En qu difiere el color de las disoluciones observadas a simplevista de

aquellas observadas bajo luz ultravioleta? Cmo se nombra talpropiedadde las sustancias?

5. Observando los espectros UV-Vis obtenidos, en qu difieren?Tal diferenciaes observable a simple vista?

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill, pp. 406-412.

2. Landgrabe, J. A. 1992. Theory andPractice in OrganicLaboratory. 4a ed.USA, Brooks/Cale. pp. 489-492.

3. Kirk, L. A. Enciclopedia de tecnologa qumica. Tomo XI, JohnWley &Sons, 3a ed. USA, 1978.

4. Lakowicz, J. R. 1986. Principies of Florescence Spectroscopy.New York,Plenum Press, pp. 14-18.

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

5. Rendell, D. y D. Mowthorpe. 1987. Fluorescence andPhosphorescence,Analytical Chemistry by Open Learning. New York,John Wiley & Sons,pp. 21-42.

6. Silverstein, R. M., G.C. Bassler y T.C. Morrill. 1991.Spectrometric Iden-tification ofOrganic Compounds. 5a ed. New York,John Wiley & Sons.

7. Rubinson, K. A. y J. R, Rubinson. 2001. Anlisis Instrumental.Madrid,Prentice Hall.

8. Perkampus, Heinz-Helmut. 1992. UV-VIS Atlas ofOrganicCompounds. 2a

deGermany,VCH.

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Prctica 10

SNTESIS DE UNA AMIDA: ADICINNUCLEOFLICA SOBRE UN DERIVADODELCIDO CARBOXLICO

OBJETIVO

Obtener una amida cclica, AT-(p-clorofenil)-maleimida, mediantela adicin nu-cleoflica dep-cloroanilina sobre anhdrido maleico.

INTRODUCCIN

La obtencin de la Af-(p-clorofenil)-maleimida en la presenteprctica es un procesoque se desarrolla en dos etapas: en la primerade ellas ocurre un ataque nucleoflicodel nitrgeno dela/?-cloroanilina, catalizado por el medio cido, sobre elcarbonocarboxlico del anhdrido itlico.

b +

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

En la segunda etapa el cido N-(p-clorofenil)-malemico secalienta y elnitrgeno ataca al otro carbono carboxlico para formarla iV-f/?-clorofenil)-maleimida.

EQUIPO DE VIDRIO

1 matraz redondo de 50 mi2 matraces Kitazato de 100 mi1 vaso deprecipitado de 50 mi1 vaso de precipitado de 100 mi1 embudoBuchner2 pipetas graduadas de 10 mi1 cristalizador1 probeta de 25mi1 agitador de vidrio

EQUIPO DE LABORATORIO

1 soporte universal2 pinzas con nuez1 parrilla1 esptula1termmetro1 balanza1 agitador magntico1 propipeta1 bomba de vaco1papel filtro

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Sntesis de una amida: adicin nucleoflica sobre un derivado delcido carboxlico

SUSTANCIAS

/>-cloroanilina, C1-C6H5-NH2cido actico glacial,CH3COOHAnhdrido maleico, C4H2O3Anhdrido actico, (CH3CO)2OEtanol,C2H5OHAcetato de sodio, CH3COONaCarbn activadoHielo

EXPERIMENTACIN

En un vaso de precipitado de 50 mi se vierten 3.8 midep-cloroanilina y 6 mi decido actico. La mezcla se calientaligeramente hasta lograr la disolucin total. Acontinuacin seadicionan, de manera lenta y con agitacin vigorosa, 2.94 gdeanhdrido maleico. El precipitado formado se filtra con bomba devaco y se lavacon 3 mi de cido actico. El slido filtrado secristaliza en etanol caliente, sedetermina su punto de fusin y seobtiene el espectro IR correspondiente. El slidoformado es cidoN-(p-clorofenil)-malemico, que se funde a 205C.

En un matraz redondo de 50 mi se colocan 3.3 g del cidoiV-(p-clorofenil)-malemico, 6 mi de anhdrido actico y 0.15 g deacetato de sodio. La mezcla secalienta en bao Mara a 85-95C,durante una hora, agitando lenta y continuamente.Se enfria alchorro de agua y se coloca la mezcla en un cristalizador con hieloyagua, agitando de manera enrgica hasta que termine de formarse unprecipitado.La malemida formada se filtra con una bomba de vaco, seredisuelve en etanolcaliente y se agrega un poco de carbn activadopara eliminar impurezas. Ladisolucin caliente se filtra y se dejacristalizar. Se filtran los cristales formados,se mide su punto defusin (110-111C) y, si es posible, se obtienen los espectrosIR yUV-Vis. Comprese este ltimo con los espectros b y c de la figuraC-13 delanexo C.

CUESTIONARIO

1. Explique el mecanismo de la presente sntesis.2. Por qu seutiliza cido actico para la sntesis del cido N-(p-clorofenil)-

malemico?3. Indique cul es el nuclefilo y cul el electrfilo enla presente sntesis.

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BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Laboratory Investigations in OrganicChemistry.USA, Me Graw-Hill.

2. Morrison, R.T. y R.N. Boyd. 1992. Qumica orgnica. 5a ed. EUA,AdissonWesley Iberoamrica.

3. Pine, S. H. 1989. Qumica orgnica. 2a ed. Mxico, MeGraw-Hill.

4. Shriner, R. L., R.C. Fuson y D.Y. Curtin. 1991. Identificacinsistemticade compuestos orgnicos. Mxico, Limusa.

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Prctica 11

SNTESIS MALONICA: OBTENCIN DELCIDO HEXANOICO

OBJETIVO

a) Realizar la sntesis de cido hexanoico a partir de malonato dedietilo.b) Comprender las etapas de la sntesis malnica.c) Comprobarque la sntesis malnica, junto con la acetoactica, son dos

importantes mtodos de obtencin de compuestos con sustituyentes aalcarboxilo.

INTRODUCCIN

La sntesis malnica es un mtodo para la obtencin de compuestoscon 1 o 2sustituyentes en posicin aa al carboxilo. En la primeraetapa, una base arrancauno de los hidrgenos a y el ion malonatoobtenido acta como un nuclefloefectivo que desplaza al buen gruposaliente unido al grupo alquilo o arilo que seagrega en la segundaetapa. Finalmente, en la tercera etapa se agrega un cido ysecalienta para hidrolizar el malonato y para catalizar ladescarboxilacin delcido malnico generado. La sntesis malnica, juntocon la sntesis acetoactica,son dos importantes rutas de obtencin decompuestos diversos cuya caractersticaprincipal es la presencia deuno o dos nuevos sustituyentes en la posicin a alcarbonilo ocarboxilo.

o o1 ) NaO C2HS/Etanol l|

^-«^ J/»*vt ^»»^CO2 + H20

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MATERIAL DE VIDRIO

1 matraz redondo de 100 mi1 matraz redondo de 50 mi1condensador2 vasos de precipitado de 100 mi1 junta Claissen1termopozo1 adaptador para termmetro1 junta de goteo2 pipetasgraduadas de 10 mi1 cristalizador

EQUIPO DE LABORATORIO

3 soportes universales4 pinzas de tres dedos con sus nueces1mantilla1 restato1 balanza1 manguera1 parrilla1 esptula1 termmetro1agitador magntico1 papel filtro

SUSTANCIAS

Etanol, C2H OHSodio metlico, Na(S)Cloruro de calcio,CaCl2Malonato de dietilo, CH2(COOC2H5)2Bromuro de n-butilo,BrCH2CH2CH2CH3Sulfato de magnesio anhidro, MgSO4cido clorhdricoconcentrado, HC1cido sulfrico concentrado, H2SO4Hidrxido depotasio, KOHter etlico, (CH3CH2)2OHielo

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Sntesis malnica: obtencin del cido hexanoico

EXPERIMENTACIN

En un matraz redondo de 50 mi se coloca un agitador magntico yse adapta unajunta Claissen, como en la figura 11.1. En la juntaClaissen se colocan uncondensador y un embudo de adicin. Se conectauna trampa de humedad (decloruro de calcio) para mantener lascondiciones anhidras. Se colocan 20 mi deetanol absoluto y 0.7 g desodio metlico limpio (en pequeos trozos) en el matrazredondo.

Figura 11.1 Dos opciones para montar un sistema de reflujo encondicionesanhdridas y adicin a) por medio de una junta Claissen yb) en un matraz de tres

bocas.

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Nota: El sodio metlico reacciona violentamente con el agua ypuede provocaruna explosin e incluso un incendio con losdisolventes inflamables. Sueleconservarse en aceite mineral oNujol, pero ello no evita que se le forme unacostra de hidrxido desodio debido a la humedad atmosfrica. Antes de utilizarlodebesecarse perfectamente con papel absorbente, eliminar la costra dehidrxidode sodio y cortarlo en trozos pequeos, procedimiento quedebe realizarse en unlugar perfectamente seco, ventilado, alejadode los disolventes inflamables yutilizando siempre guantes. Depreferencia, se recomienda que el profesor realicetalactividad.

Si la reaccin se torna muy exotrmica, deber utilizarse un bao deagua frapara mantener una temperatura baja. Pero si la reaccin noocurre, es recomendablecalentar un poco para iniciarla.

Cuando la temperatura de la mezcla de reaccin se encuentre pordebajo de los50C, se agregan lentamente y con agitacin 4.7 mi(0.031 mol) de malonato dedi etilo recin destilado (p = 1.05 g/ml)en un periodo de 5 minutos. La reaccin secompleta mediante elreflujo por 15 minutos.

Se colocan 3.6 mi de bromuro de n-butilo en un embudo de adiciny se agrega,lentamente a la mezcla de reaccin durante un periodo de5-10 minutos, agitandocontinuamente durante todo el proceso. Si lareaccin se torna violenta durante lasadiciones, ser necesarioenfriar. Despus de finalizada la adicin del bromuro den-butilo, semantiene el reflujo por 90 minutos. Durante este tiempo puedeapareceruna sal inorgnica que precipitar, provocando un burbujeoviolento, por lo cualdeber sujetarse bien todo el sistema.Utilizando una junta «Y», el sistema dereflujo se modifica a uno dedestilacin, como el de la figura 11.2, y se elimine eletanolutilizando un cristalizador con agua caliente.

El residuo que permanece en el matraz redondo se enfra y seagregan 20 mi deagua que contienen 2 gotas de cido clorhdricoconcentrado. El agua se agita yelimina con un embudo de separacin.El matraz se lava con 5 mi de agua, loscuales se vierten al embudode separacin, se agita y se separa nuevamente lacapa acuosa de laorgnica. El proceso se repite con otras dos porciones de aguafra.La fase orgnica que contiene el ster se seca con sulfato demagnesio anhidro.

El ster seco se decanta y purifica destilando cualquier materialque hierva amenos de los 100C. El ster remanente se destila apresin reducida, colectandoel lquido en el rango de 130-135C (a 20mm). El producto formado se pesa, semide su volumen, se determinael punto de ebullicin que es de 235-240C (a 1atm) y se obtiene suespectro IR.

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Sntesis malnica: obtencin del cido hexanoico

Figura 11.2 Montaje de un sistema de destilacin a partir de unsistema de reflujo,utilizando una junta Claissenyuna junta en»Y».

Se monta nuevamente un sistema de reflujo con un matraz redondode 100 mi enel que se colocan 8 g de hidrxido de potasio y 8 mi deagua. El hidrxido depotasio se disuelve con agitacin y se adicionangota a gota 8 mi del ster obtenido.La mezcla se mantiene a reflujohasta que no se observe capa aceitosa en lasuperficie del lquido,para saponificar totalmente el ster, lo cual debe ocurrir en1 o 2horas. El sistema se modifica a uno de destilacin, se adicionan 8mi de aguay se destilan 8 mi o el volumen de mezcla etanol-agua quese genere.

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

Se adicionan a la mezcla ya fra 12 mi de cido sulfricoconcentrado disueltosen 8 mi de agua. La anterior adicin se lleva acabo de manera que la reaccin nosea muy violenta. La mezcla debeser fuertemente acidificada y el reflujo debemantenerse por unperiodo de 1 a 3 horas. Se enfra la mezcla, se separa la capaacuosainferior y se extrae con cuatro porciones de 25 mi de ter etlico.Losextractos etreos se combinan con la capa orgnica y se secan consulfato demagnesio anhidro. El disolvente se decanta y elimina porevaporacin, hasta queslo queden 25 mi de ter. La disolucin setransfiere a un matraz redondo de 50mi y se destila el ter,recibindolo en un recipiente sumergido en hielo. Cuandotodo el terse ha eliminado, el cido hexanoico se destila a 190~210C. Peseymida el volumen de lquido obtenido, determine su punto deebullicin (que seespera a 205C [a 1 atm] y 99C [a 10 mm]). Si esposible, obtngase el espec-tro IR del producto, analcese y compresecon el espectro IR-13 del anexo A.Bsquese en especial la bandaancha, caracterstica de los cidos carboxlicos(3600-2700cm1), que setraslapa con las seales C-H a 2800-3000 or1.

CUESTIONARIO

1. Qu compuesto se obtendra si en lugar de maln ato ce dietilose utilizaraacetilacetonato de etilo? Describa el mecanismocompleto de tal proceso.

2. Para qu se utiliza el sodio metlico?3. Si no se dispone debromuro de -butilo, se puede utilizar w-butanol?4. Qu gas se generacuando se adiciona el cido sulfrico y se calienta?5. Para qu sirvela sntesis malnica?6. Puede utilizarse una dicetona como la2,4-pentanodiona en una ruta anloga

a la sntesis malnica o acetoactica? Justifique su respuesta.

BIBLIOGRAFA

1. Eaton, David C. 1989. Lahoratorv / i ^ /n f t / \m\ //;Or^anic Chemistiy.USA, Me Graw-Hill.

2. McMurry, J. 1993. Qumica o pnica v ‘ ‘ J ^ * i–>. !\i.Iberoamrica.

3. Pine, S. H. 1989. Qumica orgnica. 2a ed. Mxico, MeGraw-Hill.

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Prctica 12

REACCIONES DE ELIMINACIN (E)SNTESIS DE CICLOHEXENO

OBJETIVO

a)b)

REACCIN

Obtener ciclohexeno a partir de un ciclohexanol en mediocido.Comprobar la formacin del doble enlace mediante disolucin depermanga-nato de potasio, KMnO4.

O OH HSO4MATERIAL DE VIDRIO

1 vaso de precipitado de 100 mi2 tubos de ensaye2 pipetasgraduadas de 5 mi1 probeta de 10 mi1 agitador de vidrio

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Manual de prcticas de qumica orgnica II

EQUIPO DE LABORATORIO

3 soportes universales3 pinzas de tres dedos con sus nueces1parrilla1 anillo1 mantilla de calentamiento1 restato1 balanza1termmetro1 manguera1 esptula

REACTIVOS

Ciclohexanol, C6H9-OHcido sulfrico concentrado,H2SO4Permanganato de potasio, KMnO4Tetracloruro decarbono,CCl4Sulfato de magnesio anhidro, MgSO4, o de sodio anhidro,Na2SO4Bromo lquido, Br2

EXPERIMENTACIN

Se monta un aparato de destilacin, adaptado con un embudo deadicin en unmatraz de tres bocas (Fig. 12.1). En el matraz secolocan 5 g de ciclohexanol yalgunas perlas de ebullicin o unagitador magntico. En el embudo de adicin sevierten 10 mi de unamezcla de cido sulfrico y agua (al 50 % vol/vol.). Secalientalentamente mientras se adiciona, gota a gota, la mezcla acida, paraque lareaccin sea moderada. Se contina calentando y se colecta lafraccin que destilaentre 65-85C. El destilado se seca con 0.5 g desulfato de sodio anhidro, se dejareposar 10 minutos y se decanta ellquido.

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Reacciones de eliminacin (E): sntesis de ciclohexeno

PRUEBA

Figura 12.1 Sistema de destilacin, con embudo de adicin enmatraz de tres bocas.

El volumen del lquido obtenido se pesa, y si es posible seobtiene el espectroIR y se compara con el espectro IR-14 en elanexo A.

En un tubo de ensaye se colocan 0.5 mi de producto y seadicionan, gota a gota,0.5 mi de disolucin de bromo en tetraclorurode carbono al 5%.

En otro tubo de ensaye, a 0.2 mi de producto se adicionan 2 mide agua y 1 mi,gota a gota, de una disolucin acuosa de permanganatode potasio al 2%.

CUESTIONARIO

1. Qu tipo de reaccin de eliminacin ocurre en la presenteactividad?Escriba el mecanismo de reaccin.

2. De qu otra forma demostrara usted que el compuesto obtenidopresentauna doble ligadura?

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