manual qfi 3 quim o. ii marzo julio 2015 1
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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLGICAS
DEPARTAMENTO DE QUMICA ORGNICA
http://www3.uah.es/quimica_organica/
"La ciencia ser siempre una bsqueda, jams un descubrimiento real. Es un
viaje, nunca una llegada" Karl R. Popper
EDICIN 2015
MANUAL DE LABORATORIO CURSO TERICO PRCTICO DE QUMICA ORGNICA II
QUMICO FARMACUTICO INDUSTRIAL
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DEPARTAMENTO DE QUMICA ORGNICA.
CARRERA: QUMICO FARMACUTICO INDUSTRIAL
Temario del curso Terico-Prctico QUMICA ORGNICA II
Unidad Descripcin
1. Aromaticidad. (7 horas)
1.1 Sistemas deslocalizados, definicin, requerimientos estructurales. 1.2 Resonancia: Concepto, formas de resonancia, energas de estabilizacin por resonancia. 1.3 Aromaticidad: Concepto, requisitos, consecuencias. Ejemplos comparativos. 1.3.1 La regla de Hckel, aromaticidad en otros anillos insaturados sencillos. 1.3.2 Aromaticidad en compuestos heterocclicos. 1.3.3 Aromaticidad en compuestos con anillos aromticos fusionados.
2. Reacciones de compuestos aromticos. (7 horas) 2.1 Sustitucin electroflica aromtica en mono y policiclos. 2.1.1 Nitracin. 2.1.2 Halogenacin. 2.1.3 Alquilacin y acilacin. 2.1.4 Sulfonacin. 2.1.5 Efectos de orientacin y reactividad 2.1.6 Sustitucin electroflica en policiclos 2.2 Sustitucin nucleoflica aromtica. 2.2.1 Concertada (clsica). 2.2.2 2.2.3 Vas sales diazonio. 2.2.4 Va bencino 2.2.5 Aplicaciones sintticas.
3. Reacciones de adicin. (8 horas)
3.1 Adicin electroflica a dobles enlaces. 3.1.1 Va in no clsico. 3.1.1.1 Halogenacin. 3.1.1.2 Hipohalogenacin. 3.1.2 Va in clsico. 3.1.2.1 Hidrohalogenacin. 3.1.2.2 Hidratacin. 3.1.2.3 Oximercuriacin. 3.1.2.4 Hidroboracin. 3.1.3 Adicin concertada. 3.1.3.1 Hidrogenacin. 3.1.3.2 Adicin de carbenos. 3.1.3.3 Epoxidacin. 3.1.3.4 Reacciones con OsO4 y KMnO4 diluido. 3.1.4 Reaccin de Diels-Alder.
3.2 Aplicaciones sintticas.
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4. Reacciones de Eliminacin. (7 horas)
4.1 Los mecanismos E1, E2 y E1cB. 4.1.1 Deshidratacin de alcoholes. 4.1.2 Deshidrohalogenacin. 4.2 Concertadas. 4.2.1 Eliminacin de Hoffmann. 4.2.2 Eliminacin de Cope. 4.3 Aplicaciones sintticas.
5. Reacciones de Sustitucin. (16 horas)
5.1 Sustitucin va radicales libres. 5.1.1 Halogenacin. 5.1.2 Halogenacin allica 5.1.3 Oxidacin. 5.2 Sustitucin nucleoflica. 5.2.1 Unimolecular. 5.2.2 Procesos de transposicin. 5.2.3 Bimolecular. 5.2.4 Efectos del medio. 5.2.5 Sustitucin nucleoflica intramolecular. 5.2.6 Competencia entre los procesos de eliminacin y sustitucin. 5.2.7 Formacin de halogenuros de alquilo, alcoholes, steres, aminas, cidos carboxlicos. 5.3 Aplicaciones sintticas.
6. Reacciones de xido-reduccin. (7 horas)
6.1 Nmero de oxidacin. 6.1.1 Balanceo de ecuaciones redox. 6.2 Oxidacin en qumica orgnica. 6.2.1. Agentes. 6.2.2. Oxidacin de alcoholes y dioles. 6.2.3. Oxidacin de aldehdos. 6.2.4. Oxidacin de grupos alquilo en compuestos aromticos. 6.3 Reduccin en qumica orgnica. 6.3.1 Agentes reductores. 6.3.2 Reduccin de compuestos carbonlicos. 6.3.3 Reduccin de enlaces mltiples carbono-carbono. 6.3.4 Reduccin de anillos aromticos. 6.4 Aplicaciones sintticas.
7. Lpidos. (8 horas)
7.1 Grasas y Aceites. 7.1.1 cidos grasos 7.1.2 Composicin y clasificacin de los lpidos. 7.1.3 Hidrlisis de los lpidos, saponificacin. 7.1.4 Grasas saturadas e insaturadas: Hidrogenacin. 7.1.5 Fosfolpidos. 7.2 Terpenos. 7.2.1 Importancia.
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7.2.2 Isopreno. 7.2.3 Monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos y triterpenos. 7.2.4 Carotenoides. 7.2.5 Esteroides. 7.3 Origen comn de grasas y terpenos a partir de cido actico.
8. Polmeros. (10 horas)
8.1 Polmeros de adicin. 8.1.1 Caractersticas de los monmeros. 8.1.2 Polimerizacin aninica. 8.1.3 Polimerizacin catinica. 8.1.4 Polimerizacin por radicales libres. 8.1.5 Catalizadores de Ziegler-Natta. 8.1.6 Cadenas atcticas, sindiotcticas e isotcticas. 8.1.7 Copolmeros. 8.1.8 Ejemplos representativos. 8.2 Polmeros de condensacin. 8.2.1 Caractersticas de los monmeros. 8.2.2 Reacciones de polimerizacin. 8.2.3 Ejemplos representativos. 8.3 Estructura y estereoqumica de polmeros.
8.3.1 Cristalinidad. 8.3.2 Peso molecular promedio. 8.3.3 Materiales termoplsticos 8.3.4 Fibras y elastmeros.
9. Colorantes y Pigmentos. (10 horas)
9.1 Teora del color. 9.1.1 Espectro electromagntico. 9.1.2 Estructura molecular. 9.1.3 Interacciones entre la energa radiante y las molculas: transiciones energticas
(electrnica, vibracional, rotacional).
9.1.4 Definicin de: grupos cromforos, auxocromos, efectos hipercrmico, batocrmico. 9.2 Clasificacin de los colorantes. 9.2.1 En base a su forma de aplicacin. 9.2.2 En base a su estructura qumica. 9.2.2.1 Azoicos. 9.2.2.2 Del trifenilmetano. 9.2.2.3 Indigoides. 9.2.2.4 Antraquinoides y naftoicos. 9.3 Mtodos de preparacin: Ejemplos de cada uno. 9.4 Usos y Mtodos de obtencin de colorantes de inters farmacutico.
10 Introduccin a la sntesis orgnica. (14 horas).
10.1 Sntesis orgnica, definicin y utilidad.
10.1.1 Conceptos: Sntesis total, sntesis parcial, sntesis convergente, sintn, equivalente sinttico, desconexin, regioselectividad.
10.1.2 Planeacin de una sntesis, anlisis retrosinttico. 10.1.3 Anlisis de ejemplos de sntesis sencillas de compuestos orgnicos.
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4
10.2 Sntesis asimtrica, definicin. 10.2.1 Conceptos: Estereoselectividad, estereoespecificidad. 10.2.2 Generacin de quiralidad, el auxiliar quiral. 10.2.3 Anlisis de ejemplos de sntesis asimtrica.
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REGLAMENTO INTERNO DE LABORATORIO
DEPARTAMENTO DE QUMICA ORGNICA
I. GENERALIDADES.
1. Las disposiciones de este reglamento regirn todas las actividades en los laboratorios del Departamento
de Qumica Orgnica y sern obligatorias para los alumnos que los cursen.
2. Los alumnos que deseen cursar el laboratorio, debern reunir los requisitos que marca la E.N.C.B.,
as como los estipulados en el presente reglamento:
a) Presentar orden de inscripcin debidamente autorizada al profesor responsable, tan pronto como
sea expedida por la direccin de la escuela.
b) No ser permitida la estancia a los alumnos que no porten bata.
c) Los alumnos que no se comporten adecuado en el laboratorio, no podrn permanecer en l.
d) Para abandonar temporalmente el laboratorio durante el desarrollo de la prctica, se deber solicitar el
permiso correspondiente al profesor.
e) Al concluir la prctica, los alumnos debern dejar completamente limpio su lugar de trabajo.
3. No se aceptarn alumnos condicionales.
4. Los alumnos con autorizacin de baja en el curso, debern presentar la constancia correspondiente; de no
hacerlo, el curso prctico se considerar reprobado.
II. ORGANIZACIN.
1. La hora de entrada ser la indicada en el horario de cada grupo, dndose una tolerancia mxima de
15 minutos, despus de los cuales se pasar lista. No habr retardos.
2. El trabajo del laboratorio se realizar en el sitio indicado por el profesor.
3. Los equipos de trabajo en el laboratorio, sern de dos tres alumnos segn las caractersticas del grupo,
siendo permanentes durante todo el curso.
4. El nmero de equipos formados, ser dividido en dos o tres secciones.
5. La sesin de laboratorio iniciar con un seminario, en el cual se discutir el cuestionario previo y los
resultados de la prctica anterior, as como la prctica por realizar; posteriormente se desarrollar la
parte experimental de la misma.
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6. Cada equipo contar con la cantidad necesaria de reactivos para la realizacin de la prctica. No
habr reposicin de los mismos, en caso de prdida.
7. Cada equipo har un vale al almacn por el material que emplear en la prctica, el cual deber revisar
exhaustiva en el momento de recibirlo para poder reportar cualquier anomala al almacenista antes de
entregar el vale. Al final de la prctica se regresar el material limpio y de no ser as, no ser recibido.
8. En caso de ruptura prdida del material, se dar un plazo mximo de 15 das para reponerlo; de no
hacerlo, no se permitir la realizacin de prcticas subsecuentes, las cuales se calificarn con
CERO. Si al final del semestre hay adeudo de material, la calificacin del curso ser reprobatoria.
9. Todo asunto relacionado con el material, se deber tratar con el almacenista.
10. Cada equipo deber traer material bsico de limpieza (detergente, escobillones, franela,), para rotular y
envasar sus productos, as como: cerillos, vaselina slida, papel absorbente, aceite, papel pH, esptula.
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III. EVALUACIN.
1. Para acreditar el curso terico, el alumno deber aprobar el curso prctico, para lo cual requerir:
a) Un mnimo de 80% de asistencias.
b) Calificacin final mnima de seis.
c) No adeudar material
2. La evaluacin del curso prctico se har en la forma siguiente:
a) Se realizarn tres exmenes parciales. No habr examen final ni reposicin.
b) La calificacin promedio de los seminarios, contar como un 4 examen parcial y el promedio de
calificaciones del trabajo de laboratorio, como un 5 examen parcial.
La calificacin final del curso de laboratorio, ser el promedio de estas 5 evaluaciones:
CF5
PTL PS E E E 321
CF. Calificacin final
E. Examen Parcial
PS. Promedio de calificaciones de seminarios
PTL. Promedio de calificaciones del trabajo de laboratorio
Con la finalidad de apoyar el correcto desarrollo de los elementos de valuacin que sern considerados, se
incluyen los documentos siguientes:
1) Ejemplo de un Diagrama de flujo
2) Rbrica de evaluacin del Diagrama de flujo.
3) Rbrica de evaluacin del Reporte de Laboratorio.
4) Rbrica de evaluacin de la exposicin Oral.
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PRCTICA NO. 3
OBTENCIN DE ALCOHOL BENCLICO Y CIDO BENZOICO
REACCIN DE CANNIZARO
1) Disolver 2) Enfriar a T. amb
Agitar 1 hr. T= 65C
Disolver Pasar a embudo de separacin
Agregar a embudo de separacin
Fase acuosa Fase orgnica
F. acuosa F. org
Si
No
F. org. F. acuosa
Decantar
Lavar con agua
F. org. F. acuosa
Residuo Destilado
F. org. F. acuosa
KOH 13.5 g H2O 12.5 mL
Agregar Benzaldehido 14.5 mL
Agregar 60 mL de H2O
Disolucin de Benzoato de
potasio
Extracto 1
extractos
Lavar matraz de reaccin
con 15 ml de ter
2 lavados c/10 mL de ter
Huele a
benzaldehdo??
Lavar con 7 mL de
solucin sat. de
NaHSO3
Lavar con 5
mL de NaOH
dil.
Desechar
Lavar con 5
mL de H2O
Desechar
Secar con Na2SO4 anhidro
Desechar
Destilacin simple
Alcohol Benclico ter etlico
Agregar
40 mL de HCl
40 mL de H2O
50 g de hielo
Unin de extractos
Filtrar
Recristalizar de
agua
Secar
cido benzoico
Identificacin Punto de fusin
Solubilidad en CCl4
Sol
Identificacin: Punto de ebullicin
Solubilidad en metanol
3 0 1
1 0 2
4 1 1
0 1 3
ter
cido clorhdrico
cido benzoico
Metanol
2 0 2
Benzaldehdo
2 0 2
KOH
0 1 3
NaOH
0 1 3
Sulfato de sodio
2 0 2
Alcohol benclico
Desechar
Residuos no clorados
tarja
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RBRICA PARA EVALUAR UN DIAGRAMA DE FLUJO
CRITERIO
NIVEL DE DESEMPEO
BUENO
(9 - 10)
REGULAR
(7 - 8)
INSUFICIENTE
(5 - 6)
CONSTRUCCIN
Hay inicio, entrada de
informacin, preguntas,
actividades,
condiciones, flechas
y final
Falta uno de los
elementos
antes mencionados
Faltan 2 o ms de los
elementos antes
mencionados
PROFUNDIZACIN
La informacin es
suficiente,
adecuada y pertinente a
cualquier situacin
La informacin es
insuficiente, es menos
de la
mitad de la requerida
La informacin no es
suficiente y es
inadecuada
JERARQUIZACIN
La informacin est
bien
jerarquizada de tal
manera que
disipa toda duda del
proceso
La informacin falla en
dos o
tres jerarquizaciones,
causa
confusin
La informacin est mal
jerarquizada causa
dudas
ANLISIS
La toma de decisiones,
las
actividades, las
condiciones y las
flechas se relacionan
perfectamente
La toma de decisiones,
las
actividades, las
condiciones y
las flechas llegan a fallar
en
tres cinco ocasiones
La toma de decisiones,
las
actividades, las
condiciones
y las flechas no estn
bien
relacionadas
SOLUCIN DEL
PROBLEMA
El planteamiento es
adecuado y
ofrece muchas
expectativas de
trabajo acadmico
El planteamiento tiene
pocos
errores, ofreciendo
pocas
expectativas de trabajo
acadmico
El planteamiento es
inadecuado
No ofrece expectativas
CREATIVIDAD Tiene colorido y la
informacin
est distribuida
adecuadamente
Falta color y espacios Es simple y todo
encimado
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SIMBOLOGA
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RBRICA PARA LA EVALUACIN DEL REPORTE DE LABORATORIO
Objetivo
Proponen de forma clara los alcances que se pretende lograr con la realizacin de la prctica
Sin valor
Proponen de forma poco clara los alcances que se pretende lograr con la realizacin de la prctica.
Sin valor
Las intenciones propuestas en el objetivo no tienen relacin con la temtica de la prctica.
Sin valor
Resultados y observaciones
Hace uso de tablas, dibujos, cuadros o grficas para indicar los datos u observaciones realizados durante la prctica
2 puntos
No representa de forma organizada los datos obtenidos los presenta solo de forma parcial.
1 puntos
Presenta solo una descripcin de los hechos observados sin hacer resaltar los datos importantes obtenidos.
0.5 punto
Anlisis de Resultados
El equipo justifica adecuadamente los resultados obtenidos comparndolos con los esperados encontrados en investigaciones bibliogrficas, as como apoyado en la informacin proporcionada por el profesor 4 puntos
El equipo justifica los resultados obtenidos pero sin comparndolos con los datos esperados encontrados en la bibliografa o empleando la informacin proporcionada por el profesor 2 puntos
El equipo solo repite los resultados obtenidos sin hacer comparaciones con resultados esperados o cotejando la informacin proporcionada por las fuentes bibliogrficas o su profesor
1 puntos
Conclusiones
Se establecen en funcin a los objetivos planteados y el aprendizaje logrado basado en el anlisis de resultados. Describe los alcances reales logrados sean o no compatibles con lo esperado.
2 puntos
Se establecen en funcin a los objetivos planteados y el aprendizaje logrado basado en el anlisis de resultados, pero no se apega a los alcances reales sino que solo se hace referencia a lo esperado.
. 1 puntos
No establecen en funcin a los objetivos planteados, no se basa en el anlisis de resultados. Solo se limita a repetir los resultados o anlisis o simplemente es una opinin sobre lo que se obtuvo o se esperaba.
0.5 puntos
Cuestionario Experimental
El equipo responde acertadamente todos los cuestionamientos experimentales incluidos en el formato de la prctica apoyado en sus resultados y observaciones as como, en una investigacin bibliogrfica.
1.0 puntos
El equipo responde los cuestionamientos experimentales incluidos en el formato de la prctica apoyado solo en sus resultados y observaciones.
0.75 punto
El equipo responde a algunos de los cuestionamientos experimentales incluidos en su manual sin apoyarse en sus resultados y observaciones ni en la bibliografa y de forma errnea
0.5 puntos
Bibliografa Debe incluir referencias virtuales y dos libros de texto
1 puntos
Incluye solo referencias virtuales
0.5 puntos
Incluye solo un libro de texto
0.5 punto
Nota: La ponderacin de cada rubro as como los puntos especficos a incluir en el reporte de laboratorio queda sujeta a modificacin
por parte de los profesores de laboratorio.
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RUBRICA DE EVALUACIN DE LAS EXPOSICIONES ORALES
RUBRICA DE EVALUACIN DE LAS EXPOSICIONES ORALES
Aspecto a evaluar
Insuficiente (0-4)
Deficiente (5)
Satisfactorio (6)
Bueno (8)
Excelente (10)
Calif. Observaciones
EXPRESIN ORAL
EXPRES I ON
ORAL
Intensidad de voz
Apenas perceptible, pausado y hace largos silencios.
Apenas perceptible y pausado
Volumen medio y pausado sin modulacin
Volumen apropiado pero sin modulacin ni pausas
Volumen apropiado, modulado haciendo nfasis en ciertos puntos y sin silencios
Uso de muletillas
Utiliza ms de tres y con mucha frecuencia
Utiliza al menos dos muletillas con frecuencia
Utiliza una con insistencia. Utiliza una sola pero no es demasiado frecuente
No emplea muletillas
No leer
Durante la exposicin completa ley el material contenido en las diapositivas
Lee los textos de las diapositivas pero explica algunos puntos importantes
Lee algunos prrafos importantes y complementa con explicaciones
Lee entre lneas y complementa la informacin con explicaciones adicionales
Nunca lee el texto de la diapositiva y solo hace alusin a su contenido como apoyo para la audiencia
Uso de lenguaje tcnico apropiado
Los trminos que emplea son coloquiales y no reflejan manejo de trminos apropiados
Se expresa sin formalidad y espordicamente emplea trminos adecuados
Su lenguaje es medianamente apropiado
Se expresa con formalidad pero no emplea trminos tcnicos con la frecuencia requerida
Se expresa con propiedad, usando un lenguaje tcnico apropiado y pulcro
Respeto al tiempo asignado de exposicin
(40- 60 min)
Rebasa el tiempo asignado por ms de 15 minutos
Rebasa el tiempo asignado por ms de 10 minutos
Rebasa el tiempo asignado por ms de 7 minutos
Rebasa el tiempo asignado por ms de 5 minutos
Cumple con exactitud el tiempo asignado
EN
LA
P R E S ENTAC I N
P OWE R
P O I NT
Ttulo de la exposicin No la tiene Es inapropiado Es inadecuado sin embargo da idea
apropiada de lo que se pretende exponer
Es adecuado sin embargo es susceptible de mejora para hacerlo ms preciso
Es correcto
Nombre de los alumnos, en orden alfabtico por
apellido
No lo tiene Contiene solo los nombres propios de los estudiantes
Contiene los nombres y un solo apellido y sin orden
alfabtico
Contiene los nombres y un solo apellido y en orden
alfabtico
Contiene los nombres completos y en orden
alfabtico
Nmero de equipo No lo tiene Lo tiene Materia No lo tiene Lo tiene Grupo No lo tiene Lo tiene
Semestre No lo tiene Lo tiene Citar fuentes en casos de
cuadro y grficas No contiene citas Cita incorrectamente en
algunas ocasiones Cita incorrectamente en
algunos casos Cita correctamente pero no
en todos los casos Cita correctamente en
todos los casos
Las letras no se pierdan con el fondo de la
presentacin
No cumple Cumple
Ortografa general y escritura correcta de las sustancias empleadas
Ms de 5 errores 5 de errores 4 errores 2 errores Sin errores
Estructuras y propiedades fisicoqumicas de los productos y reactivos
No los presenta Los presenta incompletos Solo las estructuras y no las propiedades o
viceversa
Le faltan 1 o dos Presenta todos
Mecanismo de reaccin No se incluye o se hace de forma incorrecta
Se incluye en ms de una diapositiva y est incompleto
No se incluyen todos los pasos importantes
Se incluye en ms de una diapositiva y contiene todos los pasos importantes
Se incluye en una sola diapositiva y contiene todos los pasos importantes
Diagrama de Flujo de la
parte experimental
No lo incluye y solo menciona el procedimiento a seguir
No lo incluye pero utiliza otro recurso poco claro
Lo incluye pero su construccin es poco clara el incompleta
Lo incluye pero no es lo suficientemente organizado y claro
El diagrama es perfectamente claro, organizado y bien presentado
Justificacin de cada uno de los pasos de la tcnica
aplicada
No se incluye o se menciona de forma incorrecta
Se incluye la tcnica pero no se justifica el por qu de los pasos
Se incluye la tcnica aplicada pero existen muchos errores en la justificacin de los mismos
Se incluye una breve explicacin de los pasos aplicados en la sntesis
Se explica las razones de cada uno de los pasos incluidos en la tcnica de sntesis
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IV. REGLAS DE SEGURIDAD
La Qumica Orgnica es una materia netamente experimental, que se desarrolla con base al
trabajo del laboratorio, por lo que se requiere de una disciplina y metodologa para la obtencin de
resultados confiables. La realizacin de este trabajo requiere de la aplicacin del diseo experimental,
el estricto registro de datos y la interpretacin de resultados.
As como la aplicacin de normas de seguridad apropiadas para evitar accidentes, debido al tipo
de sustancias empleadas. Por lo que a continuacin se citan las ms importantes a considerar.
1. Usar siempre una bata de trabajo, preferentemente de color blanco y zapatos cubiertos
2. Siempre que est trabajando en un experimento, se debe usar la proteccin adecuada (para los ojos, las
vas respiratorias y para la piel).
3. Si se usan lentes graduados, stos debe usarse debajo de los lentes de proteccin
4. Cualquier derrame de sustancias qumicas o accidente, debe informarse al profesor inmediatamente.
5. Muchos compuestos son absorbidos a travs de la piel, por lo cual es importante evitar el contacto
directo. En caso que esto llegara a suceder, limpiar y lavar con abundante agua, adems de informar al
profesor.
6. Tener identificadas las ubicaciones de extintores, botes de arena, y material de auxilio.
7. El fuego de un vaso o matraz puede extinguirse sofocando con un vidrio de reloj o con arena.
8. En casos de tener alguna condicin fsica que pueda afectar tu rendimiento o tu salud, como alergias,
embarazo, epilepsia, etc. informar al profesor; dicha informacin ser totalmente confidencial.
9. Las siguientes actividades estn estrictamente prohibidas dentro del laboratorio:
Comer, beber o mantener golosinas en la boca.
Realizar experimentos no autorizados por el profesor.
Usar los mecheros sin indicaciones del profesor
Trabajar en el laboratorio en ausencia del profesor.
Cualquier tipo de juego o broma dentro del laboratorio.
Con respecto a los reactivos y material:
1. Rotular y usar nicamente las pipetas que se encuentran asignadas a cada reactivo.
2. Tomar nicamente la cantidad necesaria y mantener los reactivos en el sitio asignado.
3. Los desechos qumicos deben ser depositados en los recipientes destinados para este fin.
4. Los reactivos slidos deben pesarse usando una esptula y evitando derrames sobre la bscula o la
mesa de trabajo, que en todo caso debern ser limpiados
5. Los frascos de reactivos deben mantenerse limpios y bien cerrados, as como el rea de trabajo donde
se encuentran.
6. Evitar oler o tomar los reactivos con las manos desnudas y nunca pipetear con la boca
7. El material de vidrio debe estar siempre limpio antes y despus de usarse. No usar material en mal
estado o daado
8. Manejar con cuidado los objetos calientes como mecheros, anillos metlicos o matraces calientes.
9. Mantener la mesa de trabajo siempre limpia y en orden.
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10. Cualquier desperfecto en las instalaciones debe ser reportado inmediatamente al profesor.
SESIN INTRODUCTORIA
1. Se revisarn los temas correspondientes a normas de trabajo:
a) Reglamento, Seguridad y Normas de Trabajo para el Laboratorio de Qumica Orgnica.
b) El ambiente de trabajo.
2. Queda a cargo del profesor explicar detenidamente los puntos correspondientes a:
a) Actitud y Preparacin.
b) Seminarios.
c) Informe de resultados.
3. Con respecto al Desarrollo de la Prctica.
El trabajo de laboratorio no empieza en el momento que se entra al laboratorio; por el
contrario, previamente se ha de realizar una investigacin bibliogrfica que cubra los siguientes
aspectos:
1) Datos fsicos de cada uno de los reactivos que se usen, punto de fusin, punto de ebullicin,
solubilidad, Por lo que deber tener a la mano el fichero elaborado al inicio del curso de Q.
Orgnica I.
2) Fundamentos fisicoqumicos, reacciones y mecanismos de reaccin involucrados en el
desarrollo de la prctica, Ecuacin qumica balanceada, e identificacin del reactivo
limitante. Productos y subproductos esperados y precauciones que hay que considerar para
el desarrollo exitoso de la prctica.
3) El alumno elaborar o completar con frmulas desarrolladas, cantidades y tiempos
especficos en un diagrama de flujo que describa la secuencia metodolgica del
experimento a realizar.
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1
PRCTICA No. 1
SNTESIS DE p-NITROANILINA
CUESTIONARIO PREVIO
1.- Explicar las razones por las cules es necesario acetilar la anilina antes de nitrarla.
2.- Qu papel tiene el cido actico en la acetilacin de anilina.
3.- Para qu se calienta a reflujo la mezcla de anilina, anhdrido actico y cido actico, en la obtencin de
acetanilida.
4.- Con qu fin se enfran las mezclas de reaccin en las tres etapas, durante la sntesis de
p-nitroanilina.
5.- En la hidrlisis de la p-nitroacetanilida, se usar cido clorhdrico; qu papel desempea
ste cido?
6.- Para qu se calienta 15 minutos ms, despus de disolver la p-nitroacetanilida en HCl? (3 parte).
7.- Para qu se agrega hidrxido de sodio al 40% despus de haber realizado la hidrlisis de la
p-nitroacetanilida.
BIBLIOGRAFA
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2
PRCTICA No. 1
SNTESIS DE p-NITROANILINA
OBJETIVOS.
1.- Estudiar la reaccin de Sustitucin Electroflica Aromtica (SEA) y obtener la p- nitroanilina
2.- Observar el efecto protector y orientador del grupo acetilo durante la reaccin de nitracin
INTRODUCCIN.
La obtencin de una amina sustituida en posicin para sin obtener el producto de sustitucin en orto, puede llevarse a cabo si de alguna manera se bloquea esta posicin para impedir su sustitucin.
La nitracin directa de la anilina y de otras aminas aromticas en solucin de cido ntrico concentrado, da
lugar a una mezcla de ismeros orto, meta y para, as como la formacin de una gran variedad de productos
de oxidacin. En vista de lo anterior, para obtener selectivamente el ismero en posicin para, es
conveniente introducir un grupo activador ms dbil y de gran volumen que haga menos accesible la
posicin orto por efecto estrico.
En la molcula de anilina el anillo de benceno se encuentra muy activado hacia la reaccin de SEA por lo
cual cuando sta experimenta la reaccin con un electrfilo generalmente se obtiene una mezcla de
productos, ya que primeramente reaccionan las posiciones orto y en segundo trmino la posicin para. De
esta manera, a fin de formar nicamente el ismero para en la reaccin de nitracin de anilina se procede
de la siguiente manera:
1.- Reaccionar anilina con anhdrido actico para obtener N-acetil anilina.
2.- Reaccin de N-acetil anilina con cido ntrico para formar p-nitro acetanilida.
3.- Formacin de p-nitroanilina por hidrlisis de p-nitro acetanilida.
REACCIN DE ACETILACIN. (1. ETAPA)
OBJETIVO Formar la acetil amida de anilina.
REACCIN DE ACETILACIN. (1. ETAPA)
NH2
O
O OOH
O
+
HN
O
+OH
O
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3
MECANISMO
1) El mecanismo se inicia por una reaccin cido-base entre el cido actico y uno de los oxgenos
carbonlicos del anhdrido actico.
O
O O
H+
O
O O
H
+
2) En estas condiciones el par de electrones de la anilina, ataca el carbono deficiente en electrones,
(carbonilo del anhdrido), generndose el correspondiente intermediario de adicin .
3) El intermediario formado pierde primero un protn y posteriormente el grupo acetato, dando lugar a
la formacin de la acetanilida y la regeneracin del catalizador.
NITRACIN DE ACETANILIDA (2 ETAPA)
OBJETIVO Efectuar la nitracin selectiva en posicin para de la acetanilida.
INTRODUCCIN.
El mecanismo de nitracin de los compuestos aromticos, ha sido muy estudiado y aunque los
procedimientos operativos difieren bastante unos de otros, sobre todo en el disolvente utilizado, en la
mayora de los procesos, el agente nitrante es el in nitronio (NO2+). La formacin de este electrfilo se
favorece por la protonacin del cido ntrico en la presencia de un cido ms fuerte, como el cido sulfrico.
2H2SO4 + HNO3 2HSO4 - + H3O+ + +NO2
NH2
O
O O
HN O
OH O
H H
N O
OH OH3C
H H HN CH3
OOH
OH+
+
-
4
Algunos compuestos como el fenol, se pueden nitrar rpidamente con cido ntrico diluido en
solucin acuosa; en otros casos se puede utilizar cido actico, anhdrido actico u otros disolventes. En el
procedimiento de nitracin ms comn, se utiliza una mezcla de cido sulfrico y cido ntrico
concentrados.
De esta manera el in nitronio formado efecta el ataque electroflico sobre el ncleo aromtico y se lleva a
cabo el proceso de sustitucin.
Para el caso especfico de la acetamida, esta tiene una capacidad de orientacin hacia la posicin
para principalmente, por el impedimento estrico producido hacia el ataque en la posicin orto.
REACCIN
MECANISMO.
HN
ON
O
O
HN
O
NO2
H
HN
O
NO2
+ + H+
HIDRLISIS DE LA p-NITROACETANILIDA.
(3. ETAPA)
OBJETIVO Eliminar mediante una hidrlisis cida, el grupo acilo de la p-nitroacetanilida para obtener
la p-nitroanilina.
INTRODUCCIN.
La eliminacin del grupo acilo se efecta por hidrlisis cida, dando como resultado el clorhidrato
de p-nitroanilonio, el cual se neutraliza con hidrxido de sodio para regenerar la amina correspondiente.
HN
O
HN
OO2N
HNO3
H2SO4
NO2NO2
Nu E
-
5
REACCIN.
MECANISMO.
1) La reaccin se inicia por la adicin de un protn al oxgeno del carbonilo de la p-nitroacetanilida
para producir el intermediario (A).
2) El intermediario (A), es susceptible de sufrir un ataque nucleoflico por una molcula de agua, para
producir el intermediario (B), el cual pierde una molcula de cido actico y se transforma en la p-
nitroanilina, que se protona para dar el clorhidrato de p-nitroanilonio (C).
A
A
O2N
HN
O
HCl
H2O O2N
NH3+Cl
OH
O
O2N
NH2
NaCl + H2O +
NaOH
-
6
Propiedades fsicas de p- nitro acetanilida y p- nitroanilina
REACTIVOS MATERIAL
Nitracin
cido sulfrico 10 mL Pinzas universales Bao de agua
Acetanilida 3 gr 3 Vasos de precipitados chicos Probeta chica
cido ntrico 6 mL Matraz Erlenmeyer 125mL Termmetro
Agitador, Embudo de vidrio
Hidrlisis p-nitroacetanilida 5 g Soporte, anillo, rejilla y mechero
cido clorhdrico 15 mL Matraz bola esmerilado,
Hidrxido de sodio al 40% 15 mL Refrigerante y mangueras para agua
Vaso de Precipitado de 250mL
Embudo de filtracin
PARTE EXPERIMENTAL.
Primera Etapa. ACETILACIN DE ANILINA. Esta etapa se omite ya que el instructor
proporcionar la anilina ya acetilada (acetanilida).
Segunda Etapa. Nitracin.
1) En un matraz Erlenmeyer de 125 mL, colocar 7 mL de cido sulfrico y agregar 3 g de acetanilida en
pequeas porciones y agitar constantemente.
2) Cuando la acetanilida se haya disuelto, colocar el matraz en hielo y agregar gota a gota con una pipeta,
una solucin de 6 mL de cido ntrico y 6 mL de cido sulfrico concentrado previamente preparada;
agitar suavemente, regulando la adicin, de tal manera que la temperatura de la mezcla de reaccin
permanezca entre 25 y 35C.
3) Al terminar la adicin, sacar el vaso del hielo y dejar reposar a temperatura ambiente cinco minutos
4) Verter la mezcla de reaccin en hielo/agua (50 mL / 15 g). Agitar, filtrar la p-nitroacetanilida y lavar
el precipitado con dos porciones de 50 mL c/u de agua fra.
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f.
(C)
SOLUBILIDAD
para-nitroacetanilida 180 215 s. en Etanol is. en Agua
para-nitroanilina 138 156-147 s. en Etanol
y agua caliente
is. en Agua
-
7
Tercera Etapa. Hidrlisis
5) Colocar la p-nitroacetanilida hmeda obtenida en un matraz bola de 50 mL y formar con ella una
pasta fina con 5 mL de agua.
6) Agregar lentamente 15 mL de cido clorhdrico concentrado. Adaptar un refrigerante en posicin de
reflujo y calentar durante 30 minutos.
7) Despus de los 30 minutos de calentamiento, verter el contenido sobre 35g de hielo picado,
posteriormente alcalinizar con hidrxido de sodio al 40% hasta que se forme un slido de color
amarillo de p-nitroanilina, finalmente separar el producto por filtracin.
8) El slido obtenido se recristaliza de agua .
9) Dejar secar y determinar punto de fusin.
10) Calcular el rendimiento de reaccin.
PROPIEDADES QUMICAS DEL PRODUCTO.
I. Naturaleza cido-base
1. Tomar una pequea cantidad de p-nitroanilina obtenida y agregar HCl concentrado. Observar.
2. Disolver una pequea cantidad de la p-nitroanilina en etanol y agregar tricloruro de fierro. Observar.
II. Reaccin con cido nitroso, formacin de diazobenceno
3. Reaccin de diazoacin.
a) En un vaso de precipitados de 100 mL disolver una pequea cantidad de p-nitroanilina en
3 mL de cido clorhdrico concentrado; diluir con 3 mL de agua y enfriar a 5C.
b) En un tubo de ensayo disolver 1 g de nitrito de sodio en 5 mL de agua; agregar la solucin
fra del clorhidrato (a), lentamente y con agitacin. Observar.
III. Reaccin de Cloruro de bencen diazonio con anillos aromticos fuertemente activados.
4. Reaccin de Copulacin.
Mezclar la solucin fra (b) que contiene la sal de diazonio con una solucin de 0.1 g de -naftol en
2 mL de solucin de hidrxido de sodio al 10% y 5 mL de agua. Observar.
-
8
DIAGRAMA DE FLUJO
-
9
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1.- Para qu se agita, despus de terminar la adicin de HNO3 en la nitracin de acetanilida.
2.- Describir con ecuaciones qumicas cada una de las propiedades qumicas ensayadas con la p-nitro
anilina.
3. Cmo se puede utilizar el punto de fusin y la cromatografa de capa fina para comprobar la identidad
de la p-nitro anilina obtenida?
4, Qu mtodos fsicos se pueden emplear para comprobar que la nitracin de acetanilida tuvo lugar en la
posicin para y no en la orto?
-
10
Observaciones y Resultados:
Anlisis de Resultados y Conclusiones:
-
11
PRACTICA No. 2
SNTESIS DE CICLOHEXENO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Investigar qu otros mtodos pueden utilizarse para sintetizar un alqueno
2. Definir mecanismo de reaccin.
3. Durante la deshidratacin de alcoholes como el ciclohexanol, se forma una mezcla azeotrpica con el
agua. Explicar qu es una mezcla azeotrpica y como separara el producto de inters (alqueno)
4. Escribir la reaccin de identificacin y describir el mecanismo implicado.
5. Qu se entiende por cintica de una reaccin.
6. Explicar el concepto de estado de transicin.
7. Anota las principales reacciones de los compuestos insaturados
BIBLIOGRAFA.
-
12
PRACTICA No. 2
SNTESIS DE CICLOHEXENO
OBJETIVOS.
1. Ilustrar las reacciones de eliminacin, efectuando una deshidratacin de alcoholes.
2. Sintetizar un alqueno cclico.
3. Aplicar una reaccin de adicin para identificar el producto obtenido
INTRODUCCIN
En Qumica Orgnica, el trmino Eliminacin se refiere normalmente a la prdida de dos tomos
grupos de una molcula. En las reacciones de eliminacin ms comunes, se forman enlaces mltiples,
mediante la prdida de grupos unidos a tomos adyacentes, el proceso se denomina normalmente
Eliminacin 1,2 -eliminacin a causa de la disposicin relativa de los dos grupos que se pierden.
Tambin se pueden llevar a cabo reacciones de Eliminacin 1,3, formndose generalmente compuestos
cclicos. O ms lejanas como la 1,4 que se describe a continuacin
Otra forma de eliminacin es 1,1 Eliminacin.
Se consideran para la reaccin de Eliminacin , dos posibilidades mecansticas:
1) El Mecanismo E2 (bimolecular)
2) El Mecanismo E1 (unimolecular)
La molecularidad de una reaccin designa al nmero de molculas que intervienen en el paso determinante
de la velocidad de reaccin (y por lo tanto en el estado de transicin) est puede ser unimolecular ( una
molcula ) o bimolecular ( dos molculas ).
En las reacciones de eliminacin, al igual que las reacciones de sustitucin nucleoflica, interviene
una molcula con pares libres de electrones (nuclefilo en la sustitucin o base en la eliminacin), por lo
cual las reacciones de eliminacin se encuentran en competencia con las reacciones de sustitucin
nucleoflica.
B
A+ AB
Eliminacin 1,2 o
AB + AB
Eliminacin 1,4.
-
13
La reaccin que se realiza en esta prctica, es una eliminacin que conduce a la formacin de un
alqueno.
Mecanismo general E2: Tanto el sustrato como la base participan en el paso lento de la reaccin. La base
sustrae al grupo (Y, por lo general un protn) al mismo tiempo que el otro grupo (X, llamado el grupo
saliente nuclefugo) sale de la molcula.
La velocidad depende de la concentracin de ambos reactivos, por lo cual es una reaccin de segundo orden.
V = k [Nu:] [sustrato]
Mecanismo General E1: En este, slo el sustrato participa en el paso que controla la velocidad. Se propone
la formacin de un carbocatin intermediario. B suele ser el mismo disolvente.
HY
XH
BH
Y
XH
B
HH
Estado de transicin
+ BY+ + X-
-
14
La velocidad de la reaccin, depende de la concentracin del sustrato, por lo cual la reaccin es de primer
orden.
V = k [sustrato]
REACCINES.
MECANISMO.
El mecanismo propuesto para esta reaccin, es de tipo E1, en donde el primer paso consiste en la
protonacin del alcohol con H3PO4 u otro cido mineral para dar el in oxnio (A).
A
El segundo paso es la salida del agua, para formar un carbocatin (B)
+ H2O
OH
H3PO4 + H20
CICLOHEXANOL CICLOHEXENO
R1
R2
OH
H3O+
RAPIDO R1
R2
OH2
R1
R2
OH2
LENTOR1
R2 H2O
B
OHH2SO4
ALCOHOL ISOAMLICO 2-METIL-2-BUTENO
+ H2O
-
15
Alcohol ter-amilico 14 mL
Ac. Sulfrico 7mL
NaOH al 10% 5mL
CaCl2 0.5g
El tercer paso es la eliminacin de un protn del carbono adyacente al carbocatin para formar un enlace
doble. Es posible que antes de este paso se pudiera dar un reordenamiento (transposicin).
REACTIVOS MATERIAL
OBTENCIN DE CICLOHEXENO
Ciclohexanol 7 mL Soporte universal
cido Fosfrico 2 mL Anillo metlico
Sal 3 Pinzas universal
Carbonato de sodio al 10% 4 mL 3 Vasos de precipitados
Sulfato de sodio Anhidro Probeta de 25 mL
Bromo en agua o CCl4 1 mL Kit de Destilacin
1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL
OBTENCIN DEL 2-METIL-2-BUTENO Refrigerante
Portatermmetro
Embudo de separacin
Bao mara
Matraz bola de 50mL
Pipeta graduada de 10mL
.
Propiedades Fsicas de Ciclohexano, Ciclohexeno, Alcohol isoamlico y 2-metilbuteno
COMPUESTO P.M.
(g/ mol)
p. f.
(C)
p. eb.
(C)
DENSIDAD
g/mL SOLUBILIDAD TOXICIDAD
Ciclohexanol 100.16 23-25 161 0.962 s. en Etanol
p. s. agua
Lquido irritante
de ojos y nariz
Ciclohexano 82.4 ------- 83 0.81 s. en benceno
is. en agua
Lquido irritante
e inflamable
Alcohol
isoamilico
88.08 -117.2 132 0.81 ps. En agua Lquido irritante
2-metil buteno 70.135
s. soluble is. Insoluble p. s. poco soluble
Alcohol isoamlico 14mL
-
16
PARTE EXPERIMENTAL.
El instructor designar el tipo de alcohol con el cual cada seccin realizar la reaccin
de deshidratacin
Preparacin de 2-metil-2-buteno
1. En un matraz redondo de 25 mL, que se encuentra en un bao de hielo, se colocan 14 mL de agua
fra, se aaden cuidadosamente (en pequeas porciones) 7 mL de cido sulfrico concentrado
agitando constantemente para asegurar que la temperatura final de la solucin se encuentre por
debajo de los 10 grados.
2. Sin retirar el matraz del bao de hielo se adicionan 14 ml de alcohol isoamlico manteniendo una
agitacin constante para que la temperatura no supere los 25 grados.
3. Concluida la adicin del alcohol, el matraz se coloca en un sistema de destilacin con alargadera y
se destila a bao mara hasta recolectan 20 ml.
4. El producto fro obtenido de la destilacin se pasa a un embudo de separacin pequeo y se aaden 5
mL de una solucin de hidrxido de sodio al 10%. Se agita suavemente liberando eventualmente la
presin del sistema con la atmosfrica, se drena la fase acuosa (capa inferior) y la fase orgnica se
seca con 0.5 g de cloruro de calcio anhidro, se agitar eventualmente y se deja reposar unos minutos
en bao de hielo.
5. Cuando la fase orgnica est seca, se recibe en otro matraz limpio y seco, para proceder a su
destilacin calentando en un bao mara y recogiendo la fraccin que ebulle en el intervalo 3743C
en un frasco colector previamente tarado.
6. Identificar adicionando a 0.5 mL de ciclohexeno unas gotas de Bromo en CCl4 y observar.
PRECAUCIN REACCION EXOTERMICA
Preparacin de Ciclohexanol
1. Armar un sistema de destilacin fraccionada, con una alargadera al final del refrigerante y el matraz
colector sumergido en hielo.
2. Colocar en el matraz de destilacin, 7 mL de ciclohexanol y 2 mL de cido fosfrico*.
3. Calentar lentamente hasta una temperatura mayor de 100C y destilar hasta que queden solo 2 mL de
residuo.
4. Saturar el destilado con sal y pasarlo a un embudo de separacin.
5. Agregar carbonato de sodio al 10% hasta alcalinidad.
6. Eliminar la capa inferior acuosa y secar el ciclohexeno con sulfato de sodio anhidro.
7. Adaptar un aparato de destilacin fraccionada y destilar el ciclohexeno a 80C aproximadamente.
8. Identificar adicionando a 0.5 mL de ciclohexeno, unas gotas de Bromo en CCl4 y observar.
* Precaucin: Lquido corrosivo, irritante sobre el tracto respiratorio y piel.
-
17
DIAGRAMA DE FLUJO
-
18
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Qu lquido se obtiene en el primer destilado.
2. Cul es la razn de saturar el primer destilado (sntesis de ciclohexeno) con sal.
3. Cul es la razn de aadir hidrxido de sodio al primer destilado (sntesis de 2-metil-2buteno).
4. Para qu se agrega Na2CO3 al destilado (sntesis de ciclohexeno).
Observaciones y Resultados:
-
19
Anlisis de Resultados
Conclusiones:
-
20
PRCTICA No. 3
SINTESIS DE CLORURO DE ter-BUTILO
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Explicar si este mtodo se podra aplicar en la preparacin del alcohol ter-butlico.
2. Escribir la ecuacin que representa la reaccin colateral que se puede presentar en esta experiencia.
3. Cmo puede identificarse la presencia de cloro en el cloruro de ter-butilo?
4. Por qu al aumentar la concentracin de sal se disminuye la velocidad de la hidrlisis.
5. Qu efecto tiene la sal sobre la reaccin SN1.
-
21
6. Proponer un mtodo donde se indiquen todos los pasos para preparar yoduro de bencilo a partir
de alcohol benclico.
7. Investigar las propiedades fsicas y toxicolgicas, as como la estructura de las sustancias a emplear
y obtener durante la prctica.
Cloruro de ter-butilo.
Alcohol ter-butlico.
Cloruro de calcio.
BIBLIOGRAFA.
-
22
PRCTICA No. 3
SINTESIS DE CLORURO DE ter-BUTILO
OBJETIVOS.
1. Efectuar la sntesis de cloruro de ter-butilo, por medio de una sustitucin nucleoflica
unimolecular (SN1).
2. Comprobar el efecto de in comn y la influencia de la polaridad del disolvente, en una
reaccin SN1.
INTRODUCCIN.
Uno de los principales mtodos de obtencin de halogenuros de alquilo, es la sustitucin nucleoflica
aliftica de los alcoholes.
Esta sustitucin puede realizarse con reactivos halogenantes tales como: PCl3, SOCl2, HCl, HBr, etc.
REACCIN.
Dependiendo de las condiciones experimentales, las reacciones de sustitucin nucleoflica aliftica, pueden
ser de dos tipos:
a) Sustitucin Nucleoflica Unimolecular (SN1)
b) Sustitucin Nucleoflica Bimolecular (SN2)
En las reacciones SN1 la velocidad de la reaccin depende de la concentracin del alcohol y es
independiente de la del nuclefilo. Adems estn influenciadas por la polaridad del disolvente, la estructura
del alcohol, la naturaleza del grupo saliente y el nuclefilo.
MECANISMO:
La primera etapa del mecanismo, consiste en una reaccin cido-base entre el OH del alcohol y el protn
del HCl para producir (A).
En la siguiente etapa, que es el paso lento de la reaccin, se forma un carbocatin (B), por prdida de agua.
Finalmente el in cloruro, reacciona con el carbocatin para dar el producto (C).
CH3
OH
CH3
H3C+ HCl H2O
CH3
Cl
CH3
H3C +
-
23
Los disolventes polares como el agua, etanol, etc., favorecen la reaccin, facilitando la formacin del
carbocatin. As mismo, el empleo de cidos de Lewis y el efecto del in comn, incrementan la velocidad
de estas reacciones.
1)
2)
3)
REACTIVOS MATERIAL
Alcohol ter-butlico 10 mL Probeta 25 mL
cido clorhdrico 30 mL 2 Vasos de precipitado 100 mL
Cloruro de calcio 35 mL Matraz Erlenmeyer 125mL
Solucin de bicarbonato de sodio 5% Embudo de separacin
Solucin de Fenolftalena 4 Tubos de ensayo
Solucin de hidrxido de sodio 0.005M
Cloruro de sodio
Acetona
PARTE EXPERIMENTAL
1. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL colocar 10 mL de alcohol ter-butlico (Lquido inflamable, e
irritante) y 30 mL de cido clorhdrico concentrado (lquido corrosivo).
2. Tapar el matraz y agitar vigorosamente, evitando cualquier exceso de presin dentro del matraz.
3. Al final de un periodo de 20 minutos agregar 3 g de cloruro de calcio y disolver.
CH3
OH
CH3
H3C+ H+
CH3
OH2
CH3
H3C
CH3
OH2
CH3
H3C H2O
CH3
+
CH3H3C
CH3
+ Cl-
CH3
Cl
CH3
H3CCH3H3C
(A)
(B)
(C)
-
24
4. Colocar la mezcla de reaccin en un embudo de separacin y eliminar la fase acuosa. Verter la fase
orgnica en un vaso de precipitados y adicionar lentamente 10 mL de solucin de bicarbonato de
sodio al 5%.
5. Cuando no se observe desprendimiento de bixido de carbono, separar las dos fases eliminando la
capa acuosa.
6. Finalmente secar el cloruro de ter-butilo adicionando 1g de cloruro de calcio, dejar reposar 10
minutos y decantar para eliminar el cloruro de calcio.
EFECTO DEL IN COMN.
1. Enumerar cuatro tubos de ensayo.
2. En cada tubo colocar 1 mL de solucin de hidrxido de sodio 0.005M, 2 mL de agua, 1 mL de
acetona y 2 gotas de solucin de fenolftalena.
3. Al tubo nmero 1 agregar 4mL de cloruro de ter-butilo 0.1 M y tomar el tiempo en el cual
desaparece el color rosado.
4. En el tubo nmero 2 agregar 1.5 g de cloruro de sodio y 4 mL de cloruro de ter-butilo 0.1M.
Despus de la adicin de cloruro de ter-butilo, tomar el tiempo en el que desaparece el color.
5. Para el tubo nmero 3 agregar 2.5 g de cloruro de sodio y 4 mL de solucin 0.1M de cloruro de ter-
butilo, tomar el tiempo hasta observar el cambio de coloracin.
6. Por ltimo en el tubo nmero 4 colocar 4 g de sal y 1 mL de cloruro de ter-butilo 0.1M. Tomar el
tiempo.
EFECTO DEL PODER IONIZANTE DEL DISOLVENTE.
1. Preparar 4 tubos con los siguientes disolventes:
2. A cada tubo agregar 2 gotas de fenolftalena e inmediatamente tres gotas de solucin de hidrxido de
sodio al 0.005M y dos gotas de cloruro de ter-butilo.
3. Medir el tiempo en el cual se observa cambio en la coloracin.
No de tubo Vol. de agua (mL) Vol. De acetona (mL)
1 -- 5
2 2.5 2.5
3 3.75 1.25
4 4 --
-
25
DIAGRAMA DE FLUJO
-
26
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Cul es la funcin del cloruro de calcio a los 20 minutos, despus de haber iniciado la reaccin.?
2. Por qu se adiciona solucin de bicarbonato de sodio al 5% para lavar el cloruro de ter-butilo
y no solucin de hidrxido de sodio.
3. Indicar con una reaccin cmo se forma el bixido de carbono durante el lavado de cloruro de
ter-butilo.
4. Existe alguna diferencia en esta experiencia para secar el producto con cloruro de calcio como
agente desecante o podra emplear sulfato de sodio anhidro.
Observaciones:
-
27
Resultados:
Anlisis de Resultados:
Conclusiones:
-
28
PRCTICA No. 4
SNTESIS DE ALCOHOL BENCLICO Y CIDO BENZOICO
CUESTIONARIO PREVIO.
1) Cul es la razn de agregar NaOH despus de adicionar bisulfito de sodio.
2) Escribir la reaccin que ocurre entre el benzaldehdo y el bisulfito de sodio.
3) Qu caractersticas deben presentar los compuestos carbonlicos para dar la reaccin de Cannizaro?
4) Completa la reaccin con los productos se obtienen e indica cul es el compuesto que acta como reductor y cul como oxidante:
a) (HOCH2)3 CCHO + Formaldehdo
5) Investigar las propiedades fsicas y toxicolgicas, as como la estructura de las sustancias empleadas y obtenidos durante la prctica .
a) cido benzoico.
b) Alcohol benclico.
c) Bisulfito de sodio.
d) Benzaldehdo.
e) ter etlico.
-OH
-
29
PRCTICA No. 4
SNTESIS DE ALCOHOL BENCLICO Y CIDO BENZOICO
OBJETIVOS.
1. Aplicar la reaccin de Cannizzaro para comprobar el comportamiento de un aldehdo que no
posee tomos de hidrgeno en posicin alfa, en presencia de una base.
INTRODUCCIN.
Cuando los aldehdos que no tienen tomos de hidrgeno en el tomo de carbono unido al grupo
carbonilo (hidrgeno en posicin alfa), se colocan en presencia de un lcali concentrado, se produce una
reaccin de xido-reduccin, donde el aldehdo (dos moles) acta como agente oxidante y como agente
reductor, por lo tanto los productos de la reaccin, son un alcohol y la sal de un cido carboxlico.
Posteriormente, si se acidifica el medio, se obtiene el cido carboxlico.
REACCIN.
MECANISMO.
H
O
OH
O
2 + OH
Alcohol Benclico Benzaldehdo
- OH
Ac. Benzoico
-
30
La reaccin de Canizzaro ocurre por adicin nucleoflica de in hidrxido al aldehdo para formar un
intermediario tetradrico, que libera in hidruro como grupo saliente. Un segundo equivalente de aldehdo
acepta entonces el in hidruro en otro paso de adicin nucleoflica. El resultado neto es que una molcula de
aldehdo se oxida para convertirse en un cido mientras que una segunda molcula de aldehdo experimenta
una adicin de hidruro y, por tanto, se reduce para convertirse en un alcohol.
Propiedades fsicas de Alcohol benclico y cido benzoico
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. p. eb. DENSIDAD
SOLUBILIDAD ESTADO
FSICO
Alcohol Benclico 108.06 -15.3C 202-206C 1.04 s. en etanol,
agua, metanol y
ter
Lquido
cido Benzoico 122.05 122C 249C 1.32 s. en etanol, ter
y tetracloruro de
carbono
Slido
REACTIVOS MATERIAL
cido clorhdrico concentrado 12 mL Agitador Embudo de separacin
Benzaldehdo 7 mL Embudo de vidrio Matraz Erlenmeyer 150 mL
ter etlico 20 mL Probeta Matraz Erlenmeyer 125 mL
Hidrxido de potasio 7 g Portatermmetro Unin triple
Solucin saturada de bisulfito de sodio 4 mL Termmetro 2 Soportes
Sulfato de sodio anhidro 1 g 3 Pinzas Anillo
Solucin diluida de hidrxido de sodio Vasos de precipitados de 600 y 250 mL
PARTE EXPERMENTAL
1. En un matraz Erlenmeyer de 125 ml se disuelven 7 g de hidrxido de potasio en 6 mL de agua, la
solucin se enfra a 25 grados y se agregan 7 mL de benzaldehdo, se tapa el matraz y se somete a
reflujo durante 30 minutos.
2. Se agregan 25 mL de agua para diluir la mezcla de reaccin y se transfiere a un embudo de
separacin. Enjuagar el matraz Erlenmeyer con 7 mL de ter etlico y agregar ste al embudo de
separacin.
Tapar el embudo de separacin y agitarlo, colocar el embudo en un soporte y permitir la separacin de
las fases. Separar la fase acuso y colocarla en un vaso de precipitado (identificarla como FA2), la fase
orgnica colocarla en otro recipiente.
Depositar la fase acuosa en el embudo de separacin y agregar 5 ml de ter agitar y permitir la
separacin de fases. De nueva cuenta colocar la fase acuosa (inferior) en un vaso de precipitado y la
fase orgnica juntarla con la primera extraccin. Finalmente volver a extraer la fase acuosa con otros 5
ml de ter. Reunir los tres extractos de ter y conservar la fase acuosa (identificarla como FA2).
3. Solo en caso de percibir la presencia de benzaldehdo en el extracto de ter entonces, colocar el
extracto en el embudo de separacin y agregar 4 mL de solucin saturada de bisulfito de sodio. Agitar
y permitir la separacin de las fases. Desechar la fase acuosa, a la fase etrea que ha quedado en el
-
31
embudo de separacin se le adicionan 2 mL de solucin diluida de hidrxido de sodio, se tapa el
embudo, se agita y se vuelve a desechar la fase acuosa. Se repite esta operacin sobre el extracto
etreo con 4 ml de agua. Finalmente se desecha la fase acuosa, la fase orgnica (ter) se coloca en un
vaso de precipitado y se agrega 1 g de sulfato de sodio anhidro.
4. Decantar la solucin etrea para eliminar el sulfato de sodio hidratado, la solucin de ter se coloca en
un matraz redondo de 50 ml y se elimina el ter destilndolo a temperatura de bao de vapor, cuando
se ha eliminado todo el ter, el bao de vapor es sustituido por un bao de aceite o una mantilla de
calentamiento y se procede a destilar el alcohol benclico el cual tiene un punto de ebullicin de 204 a
nivel del mar.
5. La solucin acuosa ( FA2) guardada, verterla lentamente y con agitacin, en una mezcla de 20 mL de
cido clorhdrico concentrado, 20 mL de agua y 50 g de hielo picado.
6. Filtrar el precipitado de cido benzoico, lavar con una pequea cantidad de agua y recristalizar de
agua. Secar, pesar, calcular rendimiento.
IDENTIFICACIN DE PRODUCTOS.
Para el cido benzoico, determinar su punto de fusin y solubilidad en tetracloruro de carbono.
Para el alcohol benclico, comprobar su solubilidad en metanol y su punto de ebullicin.
-
32
DIAGRAMA DE FLUJO
-
33
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
a) Escribe la frmula de los productos que se obtienen de la reaccin de benzaldehdo con KOH.
b) Cul es el producto de oxidacin y cul el de reduccin?
c) Por qu el cido carboxlico se obtiene en forma de sal?
d) Con base a qu propiedades se separaron los productos formados?
e) Cul es la razn de eliminar el benzaldehdo residual?
f) Calcular el rendimiento de la reaccin tanto para el cido benzoico como para el alcohol benclico.
-
34
Observaciones:
Resultados:
Anlisis de Resultados:
Conclusiones:
-
35
PRCTICA No. 5
LPIDOS
CUESTIONARIO PREVIO.
1) Qu se entiende como lpidos, su clasificacin y sus propiedades fsicas y qumicas?
2) Investigue y anota la importancia qumica y biolgica de los esteroides, en funcin de su estructura y propiedades qumicas.
3) Definir los trminos siguientes e investigue la importancia industrial y aplicacin su cuantificacin
a) ndice de saponificacin
b) ndice de acidez
c) ndice de perxidos.
4) Investigue y anote la importancia qumica de los terpenos y su utilizacin en la industria farmacutica.
5) En qu consiste titulacin reversa?
BIBLIOGRAFA.
-
36
PRCTICA No. 5
LPIDOS
OBJETIVOS.
1. Aplicar la reaccin de saponificacin a una muestra lipdica
INTRODUCCIN.
Los lpidos forman un grupo heterogneo de compuestos orgnicos caracterizados por su solubilidad
en disolventes no polares como el hexano, ter de petrleo etc. y son compuestos importantes en los tejidos
vegetales y animales. Tambin constituyen una fuente de energa almacenada; sirven como proteccin y
aislamiento trmico. Son de los compuestos de mayor consumo en la dieta diaria e industrialmente se
emplean como material de partida para diversos productos farmacuticos, cosmticos y jabones entre otros.
Propiedades Fsicas.
Los lpidos pueden ser lquidos o slidos no cristalinos a temperatura ambiente. En contra de la
creencia popular, las grasas y aceites puros son incoloros, inodoros e inspidos. Los olores, colores o sabores
caractersticos asociados con los lpidos, se deben a sustancias extraas absorbidas por el lpido, en el cual
son solubles; por ejemplo, el color amarillo de la mantequilla proviene de dos compuestos, el biacetilo
(CH3COCOCH3) y la 3-hidroxi-2-butanona (CH3COCHOHCH3), producidas por bacterias en la maduracin
de la crema. Las grasas y aceites son ms ligeros que el agua; su densidad es cercana a 0.8 g/cm3.
Propiedades Qumicas.
A diferencia de los polisacridos y protenas, los lpidos no son polmeros, es decir, no poseen una
unidad monomrica repetitiva. Sin embargo, al igual que los carbohidratos, pueden clasificarse con base a
sus productos de hidrlisis y a su semejanza en cuanto a su estructura molecular. Sus propiedades de
solubilidad son una funcin de su estructura tipo alcano. Se clasifica en tres importantes subclases.
LIPIDOS HIDROLIZABLES
1. Lpidos simples.
Estn formados por steres de cidos grasos y de glicerol y son denominados triglicridos. Se clasifican
segn su estado fsico a temperatura ambiente. Se dice que un lpido es una grasa si se encuentra en
estado slido a 25C y un aceite, si es lquido a la misma temperatura. (Estas diferencias en el punto de
fusin reflejan el grado de instauracin de los cidos componentes). Adems, los lpidos que se obtienen
de fuentes animales, por lo general son slidos, en tanto que los aceites normalmente son de origen
vegetal. Por tanto, resulta comn hablar de grasas animales y de aceites vegetales. Sin embargo, su
diferencia qumica radica en sus cidos grasos componentes. Las ceras, son aquellos lpidos que
producen cidos y alcoholes grasos al sufrir una hidrlisis
-
37
RCOOH H2COH H2COOCR
RCOOH + HCOH HCOOCR + 3H2O
RnCOOH H2COH H2COOCRn
.
2. Lpidos compuestos.
a) Fosfolpidos, los cuales por hidrlisis producen cidos grasos, glicerol, cido fosfrico y un alcohol
nitrogenado.
b) Glicolpidos, los cuales producen por hidrlisis cidos grasos, esfingosina glicerol y un
carbohidrato.
c) Esfingolpidos, los cuales producen por hidrlisis cidos grasos, esfingosina, cido fosfrico y un
componente alcohlico.
LIPIDOS NO HIDROLIZABLES
3. Terpenos.
Son compuestos cuya unidad estructural es el isopreno (2-metil-1,3-butadieno), la cual puede
repetirse dos veces, tres, cuatro etc., formando compuestos cclicos o acclicos. Son los componentes
principales de los aceites esenciales obtenidos de la destilacin por arrastre de vapor de las plantas.
4. Esteroides.
Son compuestos que poseen una estructura del perhidrofenantreno o del
ciclopentanoperhidrofenantreno. Constituyen el esqueleto qumico de varias hormonas.
Reacciones Caractersticas.
Saponificacin.
La hidrlisis de los triacilgliceroles consiste en la ruptura del ster y puede efectuarse por varios
procedimientos, los ms comunes utilizan lcalis o enzimas llamadas lipasas. La hidrlisis alcalina recibe el
nombre de saponificacin, debido a que uno de los productos de hidrlisis es la sal de sodio o potasio de los
cidos grasos, las cuales poseen una accin tensoactiva de gran importancia (detergentes). Esta reaccin de
hidrlisis tambin proporciona un mtodo analtico til para la caracterizacin de lpidos por medio de una
constante, el ndice de saponificacin.
-
38
El ndice de saponificacin de un lpido se define como el nmero de miligramos de hidrxido de
potasio necesario para saponificar un gramo de grasa o de aceite.
OOC(CH2)16CH3
OOC(CH2)16CH3
OOC(CH2)16CH3
3KOHOH
OH
OH
+ 3 K+ -OOC(CH2)16CH3
Halogenacin.
Los cidos grasos insaturados, en forma libre o combinados como steres en grasas y aceites,
reaccionan con los halgenos adicionndose a los dobles enlaces. La reaccin de Halogenacin causa la
decoloracin de la solucin de halgeno. Como el grado de absorcin de una grasa o aceite es proporcional
al nmero de dobles enlaces de los cidos grasos, la cantidad de halgeno que absorbe un lpido puede
emplearse como ndice del grado de instauracin.
El valor del ndice se llama ndice de yodo y se define como el nmero de gramos de yodo (o
equivalentes de yodo) que se adicionan a una grasa o aceite. Sobre este valor influyen varios factores, entre
ellos el porcentaje de cidos insaturados en la molcula de triacilglicerol y el grado de instauracin de cido
graso.
Hidrogenacin.
Al proceso de conversin de aceites a grasas por hidrogenacin, en ocasiones se le llama endurecimiento y
representa la completa saturacin de un lpido insaturado. Un mtodo consiste en burbujear hidrgeno
gaseoso a presin (1.76 Kg. cm-2) en un tanque de aceite caliente (200C) que contiene un catalizador de
nquel finamente dispersado. Un ejemplo es la conversin de la triolena a triestearina. Si las condiciones de
la reaccin se regulan en forma adecuada, es posible preparar una grasa con una consistencia fsica
conveniente (blanda y manejable). De esta manera, los aceites vegetales baratos y abundantes (de algodn y
maz) se convierten en oleomargarina y grasas para cocinar.
INDICE DE SAPONIFICACIN.
Por definicin El ndice de saponificacin es igual a los mg de hidrxido de potasio necesarios para
saponificar completamente un gramo de lpido.
Donde:
T = mL de HCl utilizados en titular el testigo.
P = mL de HCl utilizados en titular el problema
N = Normalidad del HCl
meq = Miliequivalentes de KOH, 56.1
m = Masa de la muestra en gramos.
m
meqNPTSI
*)(..
-
39
INDICE DE ACIDEZ.
Por definicin El ndice de acidez es la cantidad de hidrxido de potasio expresada en miligramos
necesarios para neutralizar los cidos grasos libres, contenidos en un gramo de lpido
Donde:
A = mL de KOH empleados en la titulacin
N = Normalidad del KOH
Meq = Miliequivalentes de KOH, 56.1
m = Masa de la muestra en gramos.
NDICE DE STERES.
Este ndice se determina por clculo.
Por definicin El ndice de esteres son los miligramos de hidrxido de potasio necesarios para saponificar
los steres contenidos en un gramo de lpido ; por lo tanto se obtiene restando el ndice de acidez al ndice
de saponificacin.
REACTIVOS MATERIAL
NaOH 6 g 2 Matraz Erlenmeyer 250 mL
cido Clorhdrico 10% 10 mL Pipetas y probeta graduadas
Aceite de coco 25 g Termmetro
Solucin de salmuera 200 mL 2 Vasos de precipitados de 250 mL
Etanol 15 mL Bao mara
Gasa o manta Molde para el producto
PARTE EXPERIMENTAL.
Preparacin de jabn a partir del aceite de coco
1. En un vaso de precipitado de 100 ml se pesan 25 g de aceite de coco, se aaden 15 mL de etanol y
una solucin de 6 g de hidrxido de sodio disueltos en 25 mL de agua.
2. Se calienta durante una hora manteniendo la temperatura por debajo de los 85 agitando
constantemente. Si la mezcla de reaccin se solidifica, se adicionan 10 ml de agua desionizada.
3. Despus del periodo de calentamiento, se aade 200 mL de salmuera y se enfra la mezcla.
m
meqNAAI
**..
-
40
4. A temperatura ambiente, se filtra a travs de una manta (gasa doble), se lava el jabn sobre el filtro
con 50 mL de agua fra, y el filtrado se conserva para aislar la glicerina disuelta.
5. El jabn se prensa en un recipiente pequeo que puede servir de molde.
Aislamiento de la glicerina
1. A partir de la solucin obtenida en el paso 4 del procedimiento anterior (solucin salina), que
contiene la glicerina, se filtra para eliminar totalmente el jabn residual.
2. El filtrado se neutraliza o acidula con cido clorhdrico y se evapora a sequedad.
3. La glicerina se separa de la sal extrayndola con 20 mL de alcohol etlico absoluto.
4. Se decanta la solucin alcohlica de la sal y se destila eliminando todo el lquido que destila por
debajo de los 80 grados, entonces se finaliza la destilacin y se conserva el residuo (el cual contiene
a la glicerina). La glicerina no se destila dado que esta se decompone antes de alcanzar su punto de
ebullicin.
-
41
DIAGRAMA DE FLUJO
-
42
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL.
1. Disee un procedimiento experimental para determinar;
a) ndice de saponificacin
b) ndice de acidez
c) ndice de perxidos.
2. Cmo diferenciara un cido graso trans de uno cis?
3. Cul es la diferencia entre un jabn de sodio y uno de magnesio?
4. Explique y ejemplifique brevemente la nomenclatura de los cidos grasos omega.
-
43
Observaciones:
Resultados:
Anlisis de Resultados:
Conclusiones:
-
44
PRCTICA No. 6
POLMEROS
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Investigue y anote las formas existentes de eliminar el inhibidor del metacrilato de metilo.
2. Enliste las reglas generales para designar la nomenclatura utilizada para nombrar a los diferentes tipos
de polmeros.
3. Indague y escriba los usos del polimetacrilato de metilo y el poliestireno
5. Investigar la toxicidad del metacrilato de metilo, la hidroquinona, el cloroformo y el perxido de
benzoilo.
6. Cmo se podra eliminar reutilizar el hidrxido de sodio en lentejas que se emple en la eliminacin
del inhibidor del metacrilato de metilo?.
BIBLIOGRAFA.
-
45
PRCTICA No. 6
POLMEROS
OBJETIVOS.
1. Preparar polimetilmetacrilato de metilo a partir de su monmero.
2. Analizar los parmetros que influyen en la polimerizacin (iniciador e inhibidor)
INTRODUCCION.
Los polmeros han venido a sustituir ventajosamente una gran variedad de productos naturales,
dando lugar a la fabricacin de innumerables productos nuevos, revolucionando varios campos de la Ciencia
y la Tecnologa.
Como ejemplos tpicos de esta industria se han seleccionado para su obtencin en el laboratorio
varios productos con aplicacin comercial tales como: el poliestireno, ampliamente usado en la industria de
la construccin y recubrimientos orgnicos; el polimetilmetacrilato de metilo de gran aplicacin en la
fabricacin de artculos decorativos y material de diseo; y una resina fenlica de gran demanda en
electrnica.
Es necesario hacer notar, que esta nueva y verstil industria ha venido a contribuir a un mayor
desequilibrio ecolgico por su acumulacin contina como desecho de difcil descomposicin.
FUNDAMENTOS TERICOS
Los polmeros son compuestos macromoleculares de origen natural y sinttico, formados por
uniones de molculas sencillas llamadas comnmente monmeros. Los monmeros utilizados en la
preparacin de polmeros se caracterizan por tener en su estructura grupos funcionales tales como dobles y
triples enlaces, carbonlo, amdico, uretmico e hidroxlicos y el encadenamiento molecular puede ser en
forma ordenada ( red cristalina ) o en forma desordenada ( amorfa ).
Existen varios tipos de macrocompuestos como son los elastmeros que tienen la propiedad de ser
elsticos, otros tipos son las fibras de alta resistencia y los plsticos que pueden ser rgidos para ser
moldeados a temperatura y presin. El proceso por el cual se llevan a cabo estas reacciones se llama
polimerizacin cuando se trata de un solo monmero y copolimerizacin cuando intervienen diferentes
monmeros. La reaccin puede ser en masa, solucin, emulsin y suspensin.
El mecanismo por el cual se desarrollan estos compuestos pueden ser: va radicales libres, aninico o
catinico. La estructura y estereoqumica de los polmeros indican que stos pueden tener una orientacin
isotctica, si sus radicales o grupos funcionales se encuentran de un solo lado de la cadena; sindiotctico, en
donde los grupos sustituyentes estn alternados de un lado y otro de la cadena y atctico cuando se
encuentran los radicales en forma desordenada.
-
46
Como ejemplos de polmeros ampliamente industrializados se han seleccionado el poliestireno,
polimetilmetacrilato de metilo y una resina fenlica.
El poliestireno y el polimetilmetacrilato de metilo se obtienen por un proceso en masa va radicales
libres utilizando perxido de benzoilo como iniciador; la formacin de la resina fenlica se hace en un
medio de proceso en masa aninica utilizando hidrxido de sodio como catalizador resorcinol y
formaldehdo.
SNTESIS DEL POLIMETACRILATO DE METILO
REACCIN GENERAL.
CATALIZADOR (perxido de benzolo)
CH3
CO2CH3
O
C
O
CH3
CH3
CH2
n
-
47
MECANISMO DE POLIMERIZACIN.
+
CH3
CO2CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH3
CO2CH3 CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
H3CO2C
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH2 C
CH3
O O
CH3
CH3
CO2CH3CH2 C
CH3
O O
CH3 n
REACTIVOS MATERIAL
Metilmetacrilato de metilo 25 mL Matraz Erlenmeyer de 125 mL
Perxido de benzoilo 4 g Probeta de 25 mL
Hidroquinona 0.5 g Pinzas de nuez
Pipeta de 5 mL graduada Tubos de ensaye No. 9800
Cloroformo 0.5 mL Termmetro ambiental
Hidrxido de sodio (lentejas) 15 g Tapn de corcho
Formaldehdo 6.6 mL Bao Mara
Solucin de hidrxido de sodio al 50% Papel filtro
Embudo y Papel aluminio
PARTE EXPERIMENTAL.
SNTESIS DE POLIMETILMETACRILATO.
Eliminacin del inhibidor.
Colocar 25 mL de metilmetacrilato de metilo en un matraz Erlenmeyer de 125 mL y agregar 1.5 g de
hidrxido de sodio. Tapar el matraz con un tapn de corcho y agitar durante 10 minutos (el de hidrxido
toman un color amarillo-verdoso).
-
48
PREPARACIN DE LA SOLUCIN A
Colocar 20 ml de metacrilato de metilo con 1 g de NaOH y agitar durante 15 minutos. Filtrar y agregar 2g
de perxido de benzoilo. De esta solucin slo se emplean unas gotas, es conveniente que se prepare para
toda la seccin.
Polimerizacin.
Filtrar el metilmetacrilato para eliminar las lentejas de NaOH y dividir en tres tubos de ensayo de la
siguiente forma:
Tubo 1 -------------------- 10 mL
Tubo 2 -------------------- 6 mL
Tubo 3 -------------------- 2 mL
Al tubo 1 agregar 7 gotas de la solucin A (metacrilato de metilo con perxido de benzoilo).
Al tubo 2 no agregar nada.
Al tubo 3 agregar trazas de hidroquinona.
Envolver los tubos con papel de aluminio y colocarlos en un bao mara. Cuando se observe que en el tubo
1 la viscosidad es mayor, retirar del bao mara y agregar 0.5 mL de la solucin A y dos gotas de
cloroformo (el calentamiento debe ser intenso, pero si se forma espuma, colocar el tubo en un bao de hielo)
continuar el calentamiento controlando la temperatura del bao mara a 65 C, hasta que solidifique el
producto (para retirar el polmero del tubo es necesario romperlo)
Nota: Evitar que el producto entre en contacto con el agua antes de que solidifique.
Calentar los tubos 2 y 3 durante 1 hora, s no sucede nada colocar el contenido en un frasco y guardar en la
gaveta hasta la siguiente sesin.
-
49
DIAGRAMA DE FLUJO
-
50
Observaciones:
Resultados:
Anlisis de Resultados:
Conclusiones:
-
51
PRCTICA No. 7
SNTESIS DE COLORANTES AZOICOS
ORANGE II, SUDAN I Y ROJO PARA
CUESTIONARIO PREVIO.
1. Por qu debe realizarse la sntesis de los colorantes azoicos en la campana?
2. Cul es la razn de hacer reaccionar el cido sulfanlico con carbonato de sodio?
3. Escribir la reaccin que se lleva a cabo en el inciso anterior.
4. Cul es la razn de hacer reaccionar el naftol con hidrxido de sodio?
5. Escribe la estructura del Orange II a los pH empleados.
-
52
6. De los colorantes sintetizados en el laboratorio, especifica cules son indicadores.
7. Cmo se interpreta el desplazamiento de los mximos de absorcin en los colorantes
azoicos sintetizados en el laboratorio?
8. Anotar el nombre IUPAC de los colorantes sintetizados.
9. De los colorantes sintetizados en el laboratorio, investigar cules son prohibidos por la FDA.
10. Investigar la estructura de otros colorantes tipo azoico que sean indicadores, escribiendo su
estructura a diferentes pH.
-
53
PRCTICA No. 7
SNTESIS DE COLORANTES AZOICOS
ORANGE II, SUDAN I Y ROJO PARA
OBJETIVOS.
1. Efectuar la sntesis de colorantes azoicos.
2. Comprobar el efecto batocrmico en una serie de colorantes
3. Comprobar que el grupo cromforo principal de un compuesto, es el responsable de su color
INTRODUCCIN.
Los colorantes Orange II, Sudan I y Rojo para, son colorantes sintticos de tipo azoico. La frmula
general de este tipo de colorantes es Ar-N=N-Ar cuyo cromforo principal es el grupo azo N=N- que
imparte un color brillante a estos compuestos. La sntesis de estos colorantes comprende una etapa de
diazoacin que es la formacin de la sal de diazonio, y una etapa de copulacin con compuestos aromticos,
cuya caracterstica es tener grupos donadores de electrones como -OH, -NH2 NHR, etc. En el proceso de
copulacin se pueden obtener fenoles como productos secundarios, debido a la reaccin de la sal de
diazonio con agua, por lo cual deben elegirse condiciones que permitan que la copulacin proceda con la
mayor rapidez posible. Algunos colorantes azoicos pueden utilizarse como indicadores, ya que cambian de
coloracin al variar el pH.
REACCIONES.
DIAZOACIN. COPULACIN.
NH2
SO3
OH
SO3
+N2 Cl-
NSO3 N
OH
-NaNO2 / HCl
0-5C NaOH
--
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. SOLUBILIDAD
cido Sulfnilico 173.8 288C s. en ter y benceno
Orange II 122.05 s. en benceno y
etanol
-
54
NH2 OH
N N
OH
NaNO2 / HCl
0-5C NaOH
+N2 Cl-
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. p. eb. SOLUBILIDAD
Anilina 93 184
C
s. en etanol y
benceno
Sudan I 248 131C s. en benceno y
ter
NH2
NO2
OH
NO2
NO2N N
OH
NaNO2 / HCl
0-5C NaOH
+N2 Cl-
MECANISMO.
El mecanismo de reaccin para la sntesis de los colorantes azoicos indicados, se ejemplificar con el
mecanismo de obtencin de Orange II.
El cido sulfanlico es una sal interna por lo que el primer paso es generar la amina libre (A) con Na2CO3.
La diazoacin comprende como primera etapa, generar cido nitroso (B) por medio de la reaccin entre
nitrito de sodio y cido clorhdrico: el cido nitroso, reactivo muy inestable, produce en medio cido el
intermediario (C), el cual libera una molcula de agua, ms el electrfilo +NO (D), que reacciona con el
grupo amino produciendo (E); ste por reacciones de intercambio protnico intramolecuar o intermolecular
(ambos son posibles; se representa slo el primero) origina (F), que por ruptura heteroltica del enlace
nitrgeno-oxgeno, libera una molcula de agua para dar lugar a la sal de diazonio (G). El in aril diazonio
COMPUESTO P.M.
(g/mol)
p. f. SOLUBILIDAD
p-Nitroanilina 138.1 198C s. en etanol y ter
Rojo para 110 s. en benceno y
ter
-
55
formado (G), acta como electrfilo y reacciona a travs de una reaccin de sustitucin electroflica con el
-naftxido en posicin 1, formando el compuesto azo (H).
NH3
O3S
Na2CO3
NH2
O3S
+
NaNO2 HCl+ HNO2 NaCl+
H O N O H O N O N OH Cl
H
N OCl+
NH2
O3S
H2O +
+ N O
N
O3S
NO
H H
N
O3S
NO
H
N
O3S
NO
H
HN
O3S
NO
H
HH
N
O3S
NO
H
H
N
O3S
N
H2O
Cl
A
1)
2)
3)
4)
5)
N
O3S
N Cl O Na
NN
HO
B
C D
A D E
+
O3S
SEA
+
F G
G H
-
56
REACTIVOS MATERIAL
cido sulfanlico 1.7 g 3 Matraces Erlenmeyer de 125 mL
Anilina 2.5 mL Embudo de vidrio
cido actico 20 mL 2 Vasos de precipitados de 100 mL
cido clorhdrico 20.5 mL 4 Vasos de precipitados de 200 mL
Cloroformo Refrigerante
Etanol 14 mL Mechero
p-Nitroanilina 1.4 g Soporte
Carbonato de sodio 0.5 g Papel filtro
Estao 0.5 g 4 Tubos de ensayo
Hidrxido de sodio 4.5 g Tapn de hule
Nitrato de sodio 3.4 g Probeta
PARTE EXPERIMENTAL. (Efectuar todas las sntesis en la campana)
ORANGE II.
DIAZOACIN
En un vaso de precipitados de 150 ml, colocar 1.7 g (0.009 moles) de cido sulfanlico y agregar una
solucin que contenga 0.45 g (0.004 moles) de carbonato de sodio en 8 ml de agua. Calentar con agitacin
hasta disolucin del cido sulfanlico y enfriar en un bao de hielo a 15 C. Preparar en un tubo de ensayo
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