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PRCTICAS DE DOCENCIA PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA

rea: Qumica Orgnica Asignatura: Qumica Orgnica II Prctica No. 7 Ttulo de la prctica: REACCIONES DE CIDOS CARBOXLICOS Y DERIVADOS

INTRODUCCIN

Los cidos carboxlicos constituyen la clase de cidos ms importantes. Los cidos carboxlicos se clasifican de acuerdo con el sustituyente unido al grupo carboxilo. Un cido aliftico tiene un grupo alquilo unido al grupo carboxilo, mientras que un cido aromtico tiene un grupo arilo. Un cido carboxlico cede protones por ruptura heteroltica de enlace O-H dando un protn y un in carboxilato. Los derivados de cidos orgnicos se originan al reemplazar el grupo OH de la funcin carboxilo por otros grupos.

Los cidos carboxlicos son compuestos polares, sus molculas pueden formar enlaces de hidrgeno entre s y con el agua, por lo que en general son sustancias con temperaturas de ebullicin altas, considerando que los cidos carboxlicos de bajo peso molecular presentan solubilidad apreciable en el agua.

C

O

OH

R C

O

OH

R COOH R CO2H

Grupo carboxilo

cido carboxlicoR C

O

X

R C

O

O-M+

RC

O

O R

O

R C

O

OR

R C

O

NH2Haluros de cido

Sales

Anhdridos

steres

Amidas

R C

O

OH

+ H2O R C

O

O-+ H3O+ pH < 7.0

R C

O

OH

+ NaHCO3 R C

O

O-Na++ H2O + CO2

R C

O

OH

+ NaOH(ac) R C

O

O-Na++ H2O

Los cidos carboxlicos se reconocen por acidez ya que son cidos ms fuertes que el agua y que el cido carbnico. Las soluciones acuosas de los cidos carboxlicos inferiores presentan propiedades cidas (pH < 7.0) y se reconocen fcilmente con el papel tornasol o por su reaccin con bicarbonato de sodio desprendiendo burbujas de CO2.

Derivados de los cidos Carboxlicos: Los derivados carboxlicos son compuestos que presentan el grupo acilo o el grupo aroilo en los cidos alifticos o aromticos. Entre los derivados de los cidos carboxlicos se encuentran: las sales de cido, los steres, los haluros de cidos, anhdridos de cidos, amidas e imidas. De los derivados de cido, los haluros son los ms reactivos, o sea son los que presentan mayor tendencia a perder el halgeno por una especie nucleoflica, el solo contacto con el vapor de agua de la atmsfera son transformados en cido. Las amidas son los menos reactivos hacia un ataque nucleoflico. Para hidrolizar las amidas estas deben ser calentadas hasta ebullicin con cidos o bases inorgnicos. La hidrlisis bsica de una amida primaria produce amoniaco y el in carboxilato y la hidrlisis cida produce el cido carboxlico y el in amonio.

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OBJETIVOS

Conocer y diferenciar mediante algunas reacciones qumicas y propiedades fsicas algunos cidos carboxlicos y sus derivados.

MATERIALES

IMPLEMENTOS REACTIVOS

7 Tubos de ensayo pequeos cido actico Solucin de NaOH al 10% y 25 % 1 Gradilla cido benzoico Acetamida 1 Pinza de madera Papel indicador H2SO4 al 10% 4 Pipetas graduadas de 1 mL Fenol Grasa, cebo o tocino 2 Goteros -Naftol Solucin de NaCl 25% 2 Beaker de 250 mL Metanol Equipo de calentamiento

PARTE EXPERIMENTAL

Solubilidad y acidez: En tres (3) tubos de ensayo colocar, en el primero diez (10) gotas de cido actico, al segundo y tercero una pequea cantidad de cido benzoico, una medida de punta de esptula. A los tres (3) tubos agregar 2 mL de agua y observar. A la muestra que sea insoluble pruebe de nuevo su solubilidad en 2 mL de NaOH al 10%. Observar y tomar nota de los resultados. A los tres (3) tubos de ensayo medir pH utilizando papel indicador.

Ensayo de clasificacin: En cuatro (4) tubos de ensayo coloque respectivamente, cinco (5) gotas de cido actico al primero, una pequea cantidad de cido benzoico al segundo, una pequea cantidad de fenol, al tercero y una pequea cantidad de -naftol al cuarto. Adicionar a cada tubo 2 mL de solucin de NaHCO3 al 5%. Agitar y observar si hay desprendimiento de burbujas y si el compuesto se disuelve.

Hidrolisis de amidas

Hidrlisis bsica: En un tubo de ensayo adicione 0.5 mL de acetamida (o lo que tome con la punta de la esptula), agregar 1 mL de NaOH al 10% y caliente hasta ebullicin, determinar el olor del gas desprendido y probar con papel indicador.

Hidrlisis cida: Realizar el mismo procedimiento anterior pero cambiando el hidrxido de sodio por H2SO4 al 10%.

Hidrlisis de stere: (saponificacin): Colocar 0.5 g de grasa (cebo o tocino) en un tubo de ensayo. Agregar 3 mL de NaOH al 25% y 3 mL de metanol. Calentar a bao de agua durante 20 minutos agitando constantemente para disolver la grasa. Luego y en caliente adicionar esta mezcla a 15 mL de NaCl al 25% en agua contenido en un beaker, agitar vigorosamente durante 3 minutos. Observar el precipitado y colectar por filtracin al vaco.

PREGUNTAS

1. De los derivados de cido, por qu las amidas son los compuestos menos reactivos hacia una taque nucleoflico?

2. Cmo es la disociacin del acetato de sodio en agua (parcial o total), el pH de esta solucin ser bsico o cido? Explicar con reacciones.

3. En la hidrlisis bsica de una amida, sera fundamental el papel indicador? Por qu?

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PRCTICAS DE DOCENCIA PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA

rea: Qumica Orgnica Asignatura: Qumica Orgnica II Prctica No. 8 Ttulo de la prctica: OBTECIN DE ANHDRIDO FTLICO

INTRODUCCIN

El uso principal de anhdrido ftlico (PA) es como un intermedio qumico en la produccin de plsticos a partir de cloruro de vinilo. steres de ftalato, que funcionan como plastificantes, se derivan de anhdrido ftlico. El anhdrido ftlico tiene otro uso importante en la produccin de polister resinas y otros usos de menor importancia en la produccin de resinas alqudicas utilizados en pinturas y lacas, ciertos, colorantes (antraquinona, ftalena, rodamina, ftalocianina, fluorescena, y tintes de xanteno), repelentes de insectos, y polioles de polister de uretano.

Los cidos succnico, malico, glutrico y ftlico, pierden agua cuando se calientan, produciendo anhdridos cclicos (2 y 3 tomos de carbono entre los grupos carboxlicos). S el nmero de tomos de carbono entre los entre los grupos carboxlicos es mayor que tres (3), se excluye la formacin de anhdridos cclicos debido al incremento de la distancia entre los dos grupos carboxlicos. Algunos de estos cidos dicarboxlicos experimentan descarboxilacin trmica pero solo a temperaturas elevadas y en presencia de catalizadores. Anhdridos cclicos de 5 y 6 miembros se pueden preparar por calentamiento del correspondiente cido dicarboxlico en presencia de un agente deshidratante. Uno de los agentes deshidratantes usados con mayor frecuencia es el anhdrido actico; aquellos anhdridos que tienen punto de ebullicin ms altos que el cido actico se pueden preparar por este mtodo.

La formacin de un anhdrido a partir de su correspondiente cido en presencia de anhdrido actico se conoce como intercambio de anhdrido. El anhdrido ftlico se puede obtener por ruptura oxidativa del naftaleno.

O2/V2O5

475 CC

OC

O

O

En esta prctica se obtendr anhdrido ftlico a partir del cido ftlico, usando como agente deshidratante el anhdrido actico. Este es un mtodo utilizado en la industria para la obtencin de anhdridos cclicos a partir de cidos dicarboxlicos.

CO2H

CO2H(CH3CO)2O

Anhdrido actico CO

C

O

O

+ 2CH3CO2H

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OBJETIVOS

Obtener un anhdrido cclico a partir de la reaccin de deshidratacin de un cido dicarboxlico.

Familiarizar al estudiante con uno de los mtodos ms utilizados para la sntesis de anhdridos de cinco y seis miembros.

MATERIALES

IMPLEMENTOS REACTIVOS

1 Baln de 5 mL 1 trampa de cloruro de calcio Etanol absoluto 1 Barra magntica de agitacin 1 Equipo de filtracin cido ftlico 1 Condensador 1 Bao de arena Anhdrido actico 1 Pipeta graduada de 1 mL 1 Esptula Hexano 1 Goteros Papel filtro 1 Beaker de 250 mL Equipo de calentamiento

PARTE EXPERIMENTAL

Se agregan 200 mg de cido ftlico y 0.4 mL de anhdrido actico a un baln de 5 mL provisto de una barra magntica de agitacin y de un condensador de reflujo protegido por una trampa de cloruro de calcio. La solucin reaccionante se calienta con agitacin en un bao de arena a 150-160 C durante 30 minutos.

La mezcla se enfra a temperatura ambiente, despus de lo cual el producto cristaliza. El baln y sus contenidos se enfran en un bao de hielo por un tiempo de 10 minutos, y el slido se colecta por filtracin al vaco. La pasta filtrada se lava cuidadosamente por goteo con 0.5 1.0 mL de hexano fro y luego, se deja secar al aire en el embudo. El secado final se consigue colocando los cristales en papel filtro.

El anhdrido ftlico es suficientemente puro para la caracterizacin. Adicionalmente puede purificarse por sublimacin o recristalizacin de etanol absoluto en un tubo de ensayo.

Se pesa el producto y se calcula el porcentaje de rendimiento. Se determina el punto de fusin y se compara con el reportado en la literatura.

PREGUNTAS

1. Proponga el mecanismo de la reaccin efectuada en esta prctica.

2. Cul es el propsito de usar trampa de cloruro de calcio?

3. Cmo se preparan los anhdridos de cadena abierta?