practicas de organica 2

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Manual de prcticas de laboratorio de Qumica Orgnica II

Tronco Formativo de las Licenciaturas en Ingeniera de los Alimentos y en Ingeniera Bioqumica Industrial, Divisin de Ciencias Biolgicas y de la Salud

ndice

Prctica 1 Sntesis de p-nitroanilina. Etapa 1 preparacin de acetanilida..

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Prctica 2 Sntesis de p-nitroanilina. Etapa 2 preparacin de p-nitroacetanilida

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Prctica 3 Sntesis de p-nitroanilina. Etapa 3 preparacin de p-nitroanilina..

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Prctica 4 Preparacin de Amarillo Martius (2,4-dinitro--fenol). Prctica 5 Obtencin de fluorescena.

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Prctica 6 Obtencin de salicilato de metilo..

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Prctica 7 Isomera cis - trans.. 40

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LA SEGURIDAD EN EL LABORATORIO

El laboratorio de Qumica Orgnica es potencialmente el ms peligroso de una licenciatura ya que en el se utilizan sustancias tales como cidos y lcalis fuertes, disolventes, sustancias irritantes, txicas, inflamables y hasta explosivas. No obstante lo anterior, es posible llevar a cabo todos los experimentos y prcticas del programa con la mayor seguridad y sin riesgos cuando se toman las precauciones pertinentes. Los accidentes son evitables y para ello es necesario seguir los cuidados que se recomiendan a continuacin as como las indicaciones del profesor, sin olvidar que nada reemplaza al sentido comn y que la seguridad es responsabilidad de todo el grupo.

En el laboratorio es necesario mantener una conducta serena y tranquila, evitando movimientos bruscos y gritos o juegos pues esto suele provocar accidentes.

Es obligatorio el uso de una bata de algodn al estar en el laboratorio. La bata para el laboratorio de Qumica Orgnica debe de cubrir la mayor parte posible de zonas expuestas de modo que es mejor una bata larga y de mangas largas que brinda mayor proteccin. Las batas de material sinttico deben de ser evitadas por ser inflamables, esto es vlido tambin para las dems prendas de vestir. En algunas de las prcticas puede ser necesario adems el uso de guantes, y en otras gogles, excepto para aquellas personas que utilizan anteojos.

Nunca deben de tocarse los reactivos con los dedos ni ponerse en contacto con la piel. Las mesas de trabajo deben mantenerse tan limpias como sea posible, pues si se derraman sustancias sobre ellas es posible que alguien resulte con quemaduras por cidos o lcalis tanto en la ropa como en la piel, y por la misma razn es muy importante asegurarse de tener las manos limpias antes de llevarlas a la cara o a los ojos. As mismo, nunca deben consumirse alimentos y o bebidas en el interior del laboratorio.

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Siempre deben destaparse en la campana de extraccin de gases los recipientes con sustancias que emiten gases txicos, irritantes, inflamables u olores desagradables. Lo anterior es vlido cuando no se conoce el contenido o las propiedades del mismo. Una prctica no recomendada es la de tratar de reconocer los reactivos y disolventes por su olor ya que generalmente existen mejores formas de hacerlo, pero cuando no sea posible emplear otro mtodo, puede olerse con cuidado y manteniendo el frasco o matraz a una distancia prudente. De cualquier manera, en caso de duda, es mejor preguntar al profesor.

A veces, existen algunas operaciones para las que es necesario el empleo del mechero de Bunsen. Es preferible el uso de la campana cuando se encienda alguna flama y no debe haber sustancias inflamables cerca, principalmente disolventes. Nunca debe encenderse una flama cuando se est trabajando con ter ni debe de abrirse un recipiente que contenga ter cuando existan flamas encendidas en el mismo laboratorio. As mismo, nunca debe de calentarse a la flama un disolvente inflamable en un recipiente o sistema abierto.

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RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL EQUIPO DE MICROMETODO

El material de vidrio para uso de laboratorio de Qumica Orgnica conocido como equipo de micrometodo y que cuenta con juntas esmeriladas, permite el armado de modo muy simple y casi instantneo de los distintos aparatos necesarios para la mayora de la operaciones rutinarias en el laboratorio, ya que por poseer juntas normalizadas de vidrio, solo se requiere del ensamble de las diferentes piezas por utilizar. Sin embargo, pese a su simplicidad, es conveniente hacer algunas observaciones al usuario que lo emplea por primera o segunda vez.

LUBRICACIN

Antes que nada, es conveniente saber que algunas veces es necesario engrasar las juntas esmeriladas con una muy pequea cantidad de lubricante o grasa silicn.

La forma de proceder es como sigue. Tomar una pequea cantidad de lubricante con la yema del dedo, transferir solo la cantidad necesaria, sin exceso, a la junta esmerilada que debe de estar limpia y libre de material slido; extenderlo por la superficie del mismo; colocar la otra pieza tambin limpia, y girarla 360 grados en ambas direcciones, dos o tres veces, para asegurar uan distribucin completa y uniforme.

MANGUERAS DE ENFRIAMIENTO

Una vez colocado las mangueras de hule en las entradas del refrigerante, se debe de poner especial atencin en que la entrada del agua debe de ser por la parte inferior o la manguera que esta abajo con el objeto de llenar el refrigerante completamente y la salida del agua debe de ser por la parte superior o manguera de abajo.

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AGITACIN

La barra magntica llamada comnmente mosca o los cuerpos de ebullicin deben de colocarse en la mezcla de reaccin despus de haberse colocado los reactivos en el matraz y antes de iniciar el calentamiento, nunca deben de agregarse los cuerpos de ebullicin a un lquido cuando este caliente, debido a que la mezcla de reaccin se puede proyectar violentamente fuera del matraz por sobrecalentamiento.

LAVADO

Al terminar la reaccin o la destilacin, el aparato deber ser desmantelado y todas las piezas deben de ser lavadas. Si el material de vidrio al lavarse con agua y detergente quedar sucio entonces deber usarse un disolvente orgnico o una mezcla de disolventes que pueden ser acetona, alcohol etlico o alguna mezcla de desecho.

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Prctica 1

Sntesis de p-nitroanilina en tres etapas: 1a. etapa preparacin de acetanilida

Investigacin conceptualEl alumno efectuar la primera parte de la sntesis de nitracin de la anilina para producir la p-nitroanilina, la cual es un intermediario en sntesis e intermediario en la obtencin de colorantes.

ObjetivoEfectuar la acetilacin de la anilina para obtener la acetanilida, con el fin de obtener un derivado que no sea susceptible de oxidacin en la nitracin con cidos fuertes (cido ntrico y cido sulfrico). NH2 (CH3 CO)2 O CH3 COOH H N O

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Material1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 2 Cristalizador con arena Equipo micrometodo Parrilla elctrica Pinza para refrigerante Pinza para matraz bola Pipetas graduadas de 5 mL Pipeta Pasteur Propipeta Piseta con agua Soporte universal Trampa de vaco Vasos de precipitados de 50 mL Papel filtro Perlas de ebullicin

Reactivoscido actico glacial Agua destilada Anilina Anhdrido actico Hielo frap

DesarrolloObservaciones acerca del calentamiento: S utiliza bao mara en vez de bao de arena, el tiempo de reflujo deber ser mayor, en lugar de 15 min, el tiempo ser el doble, 30 min.

Etapa 1. Reflujo. En un matraz bola de 10 mL coloque 2 mL de anilina, 2 mL de anhdrido actico [precaucin: el anhdrido actico es muy irritante] y 1.5 mL de cido actico glacial. Agregue de 1 a 2 perlas de ebullicin o un agitador magntico. Adapte un refrigerante al matraz en posicin vertical y caliente durante 15 min (tiempo del reflujo) sobre bao de arena (ver figura).

Etapa 2. Filtracin. Enseguida, verter el lquido caliente lentamente sobre 25 mL de agua helada contenida en un vaso de precipitados de 100 mL.

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Enfriar el contenido del vaso en un cristalizador con hielo, separar por filtracin el slido y lavar el precipitado con pequeas porciones de agua helada, hasta obtener un pH neutro en el agua de filtracin. Dejar secar la acetanilida* sobre papel filtro al aire.

Una vez que el producto est seco, pesar para calcular el rendimiento y determinar el punto de fusin (punto de fusin 113-115o C).

Nota:*Conserve el producto para la siguiente etapa. En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

Equipo

Cuestionario1. Investigar hacia que posicin orientan los siguientes grupos funcionales en las reacciones de sustitucin electroflica aromtica: fenol, amino, metilo, metoxilo, ciano, nitro, aldehdo y carboxilo. Cuales son activantes y cuales son desactivantes?

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2. Por que causa no se emplea una alta concentracin de cido actico al preparar la acetanilida y tambin, por que motivo no es deseable una baja concentracin del mismo?

3. Informe los rendimientos obtenidos.

4. Consultando la bibliografa, haga una lista de las propiedades fisicoqumicas, el uso y precauciones que se deben tener con los reactivos que se utilizaron en la prctica.

5. Que uso medicinal tiene la acetanilida?

BibliografaTextos: Brewster, R.Q., Vaanderwerf, C.A. y McEwen, W.E. 1968. Curso Prctico de Qumica Orgnica. Editorial Alhambra, Madrid. Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Fieser, L., 1967. Experimentos de Qumica Orgnica. Editorial Revert, S. A. Barcelona Fieser, L., 1968. Organic Experiments, 2nd Ed., D. C. Heath and Company, Lemington Mohrig, Jerry R., Christina Noring Hammond, Terence C. Morrill and Douglas C. Neckers. 1998. Experimental Organic Chemistry. W. H. Freeman and Company. New York. Moore, J. A. and Dalrimple, D. Experimental Methods in Organic Chemistry 2th Edition W. B. Saunders Company Philadelphia (1976) Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London.

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Consultas sobre el tema: Conversin de un anhdrido de cido en amida, consltese la seccin 21-5A del captulo 25 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. PrenticeHall Hispanoamericana, S.A. (2 e) Qumica de los anhdridos de cido, consltese la seccin 21.5 del captulo 21 en: J. McMurry, 2000. Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e) Conversin de aminas a amidas sustituidas, consltese la seccin 27.7 del captulo 27 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Formacin de amidas, consltese la seccin 23.7A del captulo 23 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989. Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 2

Sntesis de p-nitroanilina en tres etapas: 2a. etapa preparacin de p-nitroacetanilida

Investigacin conceptualEl alumno efectuar la segunda parte de la sntesis de nitracin de la anilina para producir la p-nitroanilina, la cual es un intermediario en sntesis e intermediario en la obtencin de colorantes.

ObjetivoEfectuar la nitracin de la acetanilida para obtener la p-nitroacetanilida, intermediario en la sntesis de p-nitroanilinaH HNO3 O H2SO4 O 2N N O

H N

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Material1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 Cristalizador mediano Embudo de adicin 125 mL Mortero con pistilo Termmetro Vaso de precipitados de 100 mL Vaso de precipitados de 50 mL Propipeta Soporte universal Pipeta graduada de 10 mL Pipeta Pasteur Piseta con agua Esptula Trampa de vaco papel pH Papel filtro

ReactivosAcetanilida cido ntrico cido sulfrico Agua destilada Hielo frap

DesarrolloEtapa 1. Adicin de cido sulfrico. En un vaso de precipitados de 50 mL colocar 2.25 mL de cido sulfrico concentrado, disolver ah poco a poco 1 g de acetanilida finamente pulverizada.

Etapa 2. Adicin de cido ntrico. Una vez que todo el slido se halla disuelto, poner el vaso a enfriar en un bao de hielo hasta que la temperatura de la mezcla llegue a 0 C y entonces agregar lentamente (gota a gota) 1.1 mL de cido ntrico por medio de un embudo de adicin o separacin (ver figura) cuidando que la temperatura de la mezcla no pase de 20 C porque si la temperatura excede los 20 C el producto de reaccin se oxida y se pierde, terminada la adicin continuar la agitacin por 15 min ms.

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Etapa 3. Filtracin. Verter la mezcla de reaccin en un vaso de precipitados de 100 mL conteniendo 30 mL de agua destilada fra y separar el material slido por filtracin, lavando con agua para eliminar el cido, hasta pH neutro del agua del filtrado.

La p-nitroacetanilida** obtenida deber presentar un punto de fusin de 214216o C, pesar para calcular el rendimiento.

NotaLa *acetanilida sobrante que no haya sido utilizada deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLA

En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto. **Conserve el producto para la siguiente etapa.

Equipo

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Cuestionario1. Por que en la nitracin de la acetanilida se forma casi exclusivamente el derivado sustituido en para (p-)?

2. Cul grupo es un activador ms fuerte entre el grupo amino de la anilina y el grupo acetamido de la acetanilida? Por que?

3. La nitracin de la anilina no acetilada da una mezcla de productos, aproximadamente dos tercios de meta (m-) y un tercio de para (p-). Por que?

4. Informe los rendimientos obtenidos.

5. Consultando la bibliografa, haga una lista de las propiedades fisicoqumicas, el uso y precauciones que se deben tener con los reactivos que se utilizaron en la prctica.

BibliografaTextos: Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Mohrig, Jerry R., Christina Noring Hammond, Terence C. Morrill and Douglas C. Neckers. 1998. Experimental Organic Chemistry, W. H. Freeman and Company. New York. Moore, J. A. and Daytimple, D.1976. Experimental Methods in Organic Chemistry. W. B. Saunders Company, Philadelphia, (2th e) Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London

Consultas sobre el tema:

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Sustituyentes activantes, directores orto-para, consltese la seccin 17-6 del captulo 17 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. PrenticeHall Hispanoamericana, S.A. (2 e) OH y NH2: activadores orientadores orto y para, consltese la seccin 16.6 del captulo 16 en: J. McMurry, 2000. Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e) Mecanismo de nitracin, consltese la seccin 14.8 del captulo 14 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Sustitucin aromtica electroflica, consltese la seccin 23.7D del captulo 23 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989. Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 3

Sntesis de p-nitroanilina en tres etapas: 3a. etapa preparacin de p-nitroanilina

Investigacin conceptualEl alumno efectuar la tercera parte de la sntesis de nitracin de la anilina para producir la p-nitroanilina, la cual es un intermediario en sntesis e intermediario en la obtencin de colorantes.

ObjetivoEfectuar la hidrlisis en medio cido de la p-nitroacetanilida para obtener la p-nitroanilina H N O O2N H+

H N H O2N

H2O

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Material1 Equipo Micrometodo 1 Parrilla elctrica 2 Pipetas Graduadas de 10 mL 1 Pinza para refrigerante 1 Pinza para matraz bola 1 Vaso de precipitado de 50 mL 1 Piseta con agua 1 Probeta graduada de 100 mL 1 Soporte universal 1 Trampa de vaco 1 Mangueras 1 Papel filtro Papel pH

Reactivoscido clorhdrico Agua destilada Hidrxido de sodio al 40% Hielo frap p-Nitroacetanilida

DesarrolloEtapa 1. Reflujo. En un matraz bola de 10 mL, colocar 1.5 g de pnitroacetanilida* aadir una solucin de 3.5 mL de cido clorhdrico concentrado disuelto en 3.5 mL de agua, agregar la barra magntica y colocar un refrigerante en posicin vertical (ver figura), calentar a reflujo en bao de arena con agitacin constante.

Etapa 2. Calentamiento. Una vez que toda la p-nitroacetanilida se ha disuelto (10 a 15 min), continuar calentando 15 min ms. S transcurrido el tiempo no se ha disuelto la p-nitroacetanilida entonces agregar 1.5 mL de cido clorhdrico concentrado por el refrigerante y esperar a que se disuelva y calentar por 15 min ms.

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Observacin: s la solucin queda turbia, se debe filtrar en un embudo Buchner y el filtrado transparente se utiliza para continuar la prctica

Etapa 3. Cambio de pH. La mezcla de reaccin transparente se coloca en un vaso de precipitados de 50 mL sumergido en hielo y se le agrega una solucin de hidrxido de sodio al 40% enfriada en hielo hasta obtener una reaccin alcalina (verificar con papel pH), se usan aproximadamente de 5 a 6 mL de la solucin bsica.

Etapa 4. Filtracin. Enfriar, filtrar a vaco y lavar con agua destilada fra hasta pH neutro del filtrado acuoso. Punto de fusin terico de la pnitroanilina** 146o-148o C, pesar para calcular el rendimiento.

Nota**Por ser la tercer y ltima etapa de la sntesis de la p-nitroanilina, el producto de sta prctica, despus de registrarse los resultados de peso y punto de fusin, deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLA. La *p-nitroacetanilida sobrante que no haya sido utilizada deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLA.

En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

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Equipo

Cuestionario1. Cul es el motivo de nitrar la anilina en tres etapas?

2. Cul es el mecanismo de reaccin para la hidrlisis de la pnitroacetanilida?

3. Por que la p-nitroanilina es soluble en cido clorhdrico?

4. Cul es la importancia que tienen las aminas aromticas en la industria qumica?

5. Informe los rendimientos obtenidos

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6. Consultando la bibliografa, haga una lista de las propiedades fisicoqumicas, el uso y precauciones que se deben tener con los reactivos que se utilizaron en la prctica?

7. Que uso tiene la p-nitroanilina?

BibliografaTextos: Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Mohrig, Jerry R., Christina Noring Hammond, Terence C. Morrill and Douglas C. Neckers. 1998. Experimental Organic Chemistry, W. H. Freeman and Company. New York. Moore, J. A. and Daytimple, D., 1976, Experimental Methods in Organic Chemistry, 2th Edition, W. B. Saunders Company, Philadelphia, (2th e) Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London.

Consultas sobre el tema: Hidrlisis de derivados de cidos carboxlicos, consltese la seccin 21-7 del captulo 21 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. PrenticeHall Hispanoamericana, S.A. (2 e) Qumica de las amidas, consltese la seccin 21.7 del captulo 21 en: J. McMurry, 2000. Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e) Hidrlisis de amidas, consltese la seccin 24.13 del captulo 24 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Hidrlisis: adicin nuclefila-eliminacin, consltese la seccin 18.6 del captulo 18 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989.

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Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997.CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 4

Preparacin de amarillo de Martius 2,4-dinitro--naftol

Investigacin conceptualEl alumno preparar el 2,4-dinitro--naftol, a partir del -naftol por sustitucin de grupos sulfnicos con grupos nitro.

ObjetivoObtener un colorante que se prepara cuando el -naftol se trata con cido sulfrico concentrado OH H2SO4 obtenindose el cido OH SO3H 1-hidroxi-2,4-

naftalendisulfnico.

SO3H Despus este cido por tratamiento con cido ntrico produce el amarillo de Martius (2,4-dinitro--naftol)

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OH SO3H HNO3

OH NO2

SO3H

NO2

Esta sustitucin es posible en virtud de que la reaccin de sulfonacin es un proceso reversible, de modo que el nitro catin en un momento dado puede sustituir al grupo sulfnico. El grupo hidroxilo, por mesomrico, aumenta la densidad electrnica del anillo aromtico al cual se encuentra unido, de tal forma que esto incrementa su reactividad frente a un electrfilo, de ah que la sustitucin sea en el anillo aromtico.

Material1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 2 1 1 Anillo de fierro Cristalizador Equipo Micromtodos Parrilla elctrica Matraz Erlenmeyer de 50 mL Pinza para refrigerante Pinza para matraz bola Pipetas graduadas de 5 mL Piseta con agua Probeta graduada de 50 mL Propipeta Trampa de vaco Soporte universal Papel filtro Papel pH

Reactivos-naftol cido ntrico cido sulfrico Agua destilada Hielo frap

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DesarrolloEtapa 1. Adicin de cido sulfrico. En un matraz Erlenmeyer de 50 mL o en el matraz esfrico de 10 mL del equipo de micromtodos, coloque 1 g de -naftol y agregue lentamente 2 mL de cido sulfrico concentrado (agitar hasta disolucin); calentar suavemente en bao de agua durante 10 min (sin reflujo, ver figura a), transcurrido este tiempo, retirarlo del bao de agua y dejarlo enfriar por algunos min y despus terminar de enfriar el matraz a chorro de agua.

Etapa 2. Embudo de separacin. Disuelva el slido formado en 5 mL de agua helada y vaciarlo en un embudo de separacin, insertado en un anillo de fierro o una pinza unido a un soporte universal.

Etapa 3. Adicin sobre cido ntrico. Deje gotear lentamente (gota a gota) esta solucin sobre 1.2 mL de cido ntrico concentrado contenido en un matraz Erlenmeyer de 50 mL sumergido en un cristalizador con hielo (ver figura b). Una vez terminada la adicin, caliente suavemente durante 5 min en bao de agua.

Etapa 4. Filtracin. Diluir la mezcla de reaccin con 20 mL de agua helada, agitar vigorosamente y filtrar con vaco. Finalmente lavar con agua destilada hasta pH neutro del filtrado para eliminar el exceso de cido. Punto de fusin terico del amarillo de Martius* 138 oC. Pesar para calcular el rendimiento.

Nota:* El amarillo de Martius sobrante que no haya sido utilizada deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLO

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En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

Equipo

Figura a

Figura b

Cuestionario1. Explicar por que la sustitucin se efecta con las posiciones 2 y 4 del naftol. 2. l -naftol esta formado por dos anillos. Por qu slo reacciona uno de ellos?

3. Proponga un mecanismo de reaccin para la sustitucin del grupo sulfnico por el grupo nitro.

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4. Que uso tiene el Amarillo de Martius?

5. Cuales son los grupos cromforos y auxocromos del Amarillo de Martius?

6. Qu es un mordiente?

7. Calcule el rendimiento.

BibliografaTextos: Domnguez, X.A., 1968. Experimentos de Qumica Orgnica. Limusa Wiley, Mxico. Adams, R., J. Johnson, and C. Wilcox., 1963. Laboratory Experiments in Organic Chemistry. MacMillan Co., N.Y., USA. Fieser, L., (1967), Experimentos de Qumica Orgnica, Editorial Revert, S. A. Barcelona Fieser, L., (1968) Organic Experiments, 2nd Ed., D. C. Heath and Company, Lemington

Consultas sobre el tema: Sulfonacin del benceno y desulfonacin, consltese la seccin 17-4 del captulo 17 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. PrenticeHall Hispanoamericana, S.A. (2 e) Otras sustituciones aromticas, consltese la seccin 16.2 del captulo 16 en: J. McMurry, 2000. Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e) Reglas de Woodward-Fieser (cromforo, auxocromo), consulten el Apndice 3 de los Apndices en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. (2 e)

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Terminology of UV spectroscopy, consltese la seccin 12.8 del captulo 12 en: A.S. Wingrove y R.L. Caret, 1981. Organic Chemistry. Harper & Row, Publishers Nueva York Orientacin de la sustitucin electroflica en derivados del naftaleno, consltese la seccin 34.13 del captulo 34 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Colorantes y Teido, consltese la seccin 34.3C del captulo 23 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989. Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 5

Obtencin de fluorescena

Investigacin conceptualEl alumno preparar fluorescena, que es un colorante de los llamados ftalenicos y el cual puede emplearse como indicador cido-base, as como intermediario para la preparacin de otros compuestos como el mercuro cromo, el cual es un desinfectante enrgico.

ObjetivoObtener la flourescena calentando el resorcinol con anhdrido ftlico en presencia de un cido de Lewis.HO HO OH ZnCl2 O O O COOH O O

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Material1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Cpsula de porcelana Crisol de porcelana Bao de arena Parrilla elctrica Pinzas para crisol Pipeta graduada de 10 mL Piseta con agua Propipeta Soporte universal Termmetro Tubo de ensaye Esptula Papel pH

ReactivosAgua destilada Anhdrido ftlico Cloruro de zinc anhidro Hidrxido de sodio al 5% Resorcinol

DesarrolloEtapa 1. Fundir la mezcla. En un crisol de porcelana, coloque 1 g de anhdrido ftlico y 1.5 g de resorcinol. Depositar el crisol en un bao de arena (ver figura) y calentar el bao a 180o C, cuando la mezcla este fundida agregarle 0.5 g de cloruro de zinc anhidro.

Observacin: El cloruro de zinc anhidro se debe de pesar cuando se vaya a agregar al crisol porque se humedece y se licua, ya que la sal es altamente higroscpica y absorbe agua del medio ambiente. Etapa 2. Fundir ms la mezcla. Aumentar entonces la temperatura a 210o C, con ello, la mezcla se hace viscosa y de un color verdoso metlico.

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Etapa 3. Enfriar la mezcla. Despus de unos 20 min retirar el crisol del bao, al irse enfriando debe inclinarse convenientemente el crisol para repartir la masa por toda la superficie interna del recipiente; inmediatamente antes de enfriar y mediante una esptula despegar y pasarlo a una cpsula de porcelana. Si esto ltimo no fuera posible dejarlo en el crisol. Una vez fra, pulverizara con la varilla de vidrio dentro de la cpsula o dentro del crisol (tener cuidado para no romper el recipiente).

Etapa 4. Disolucin de la fluorescena. En un tubo de ensaye colocar una muy pequea cantidad de la fluorescena* obtenida (una pizca del polvo como puede ser la punta de una esptula, si se coloca en exceso no se observa el efecto), y llenar del tubo con agua destilada, agitar hasta disolucin.

Etapa 5. Prueba de la fluorescena. Cambie el pH de la solucin con unas gotas de hidrxido de sodio al 5% hasta que este bsico y observe el resultado (de preferencia en contra de la luz y sobre un fondo blanco). Pesar la fluorescena obtenida para calcular el rendimiento.

Nota:*La fluorescena sobrante que no haya sido utilizada deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLA.

En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

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Equipo

Cuestionario1. Investigue el uso industrial de la fluorescena.

2. Investigue el mecanismo de reaccin de esta prctica.

3. Que se entiende por fluorescencia y por luminiscencia?

4. Calcule el rendimiento.

5. Qu otros tipos de luminiscencia existen? Cite dos ejemplos.

BibliografaTextos: Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Fieser, L., (1967), Experimentos de Qumica Orgnica, Editorial Revert, S. A. Barcelona Fieser, L., (1968) Organic Experiments, 2nd Ed., D. C. Heath and Company, Lemington

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Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London.

Consultas sobre el tema: Flourescence and chemiluminescence, consltese la seccin 21.7. del captulo 21 en: R.J. Fessenden & J.S. Fessenden. 1982. Organic Chemistry. PWS Publishers Wadsworth International Student Edition (2 e) Reacciones de fenoles y teres, consltese la seccin B de la parte 26.7 del captulo 26 en: A. Strietwieser, Jr. y C.H. Heathcock. Qumica Orgnica. 1989. McGraw-Hill, Mxico. Ftalenas, en: Cram, D.J., y G.S. Hammond. 1963. Qumica Orgnica. McGraw-Hill, Madrid, Espaa. Flourescencia, consltese la seccin 22.7 del captulo 22 en: R. Chang, 1992. Qumica. McGraw-Hill Interamericana de Mxico, S.A. de C.V. Luminiscencia e iluminacin, consltese el glifo 5.7 de la seccin 5.3.2 del captulo 5.3 en: A. Garritz y J.A. Chamizo, 1994. Qumica. AddisonWesley Iberoamericana, S.A. Impreso en EUA.

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 6

Obtencin de salicilato de metilo

Investigacin conceptualEl cido saliclico posee la propiedad de reducir el dolor (analgsico) y la fiebre (antipirtico), aunque provoca irritacin en la mucosa gstrica. El salicilato de metilo es un derivado que conserva sus propiedades medicinales disminuyendo el efecto secundario indeseable.

El salicilato de metilo es una esencia que se encuentra en diversas plantas. Posee el aroma y el sabor de la gaulteria, utilizndose como edulcorante y como perfume. Tambin se utiliza formando parte de linimentos debido a la facilidad con que penetra a travs de la piel y, una vez en el organismo, se hidroliza a cido saliclico que alivia el dolor.

ObjetivoObtener el salicilato de metilo a partir de la esterificacin del cido saliclico. El cido saliclico contiene un grupo carboxilo y un grupo fenol, ambos grupos funcionales pueden formar steres. El carboxilo del cido

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saliclico y el hidroxilo del alcohol reaccionan en medio cido para dar un ster. COOH OH CH OH 3 H+

COOCH3 OH

Material1 Anillo de fierro chico 1 Equipo Micrometodo 1 Pinzas para matraz 2 Pipeta graduada de 10 mL 1 Parrilla elctrica 1 Piseta con agua 1 Probeta graduada de 100 mL 1 Propipeta 1 Matraz aforado de 100 mL (solo 1 equipo) 1 Soporte universal

Reactivoscido saliclico cido sulfrico Agua destilada Bicarbonato de sodio 5% Cloruro de calcio anhidro Metanol

DesarrolloObservacin inicial: Debido a que se obtiene poco producto de reaccin si utiliza el matraz bola de 10 mL (alrededor de 1 mL) y con el objeto de obtener ms del salicilato de metilo, para observar una clara separacin y ser ms manejable, considere s el equipo de micromtodos cuenta con un matraz de 25 mL, si lo hay entonces utilcelo y duplique las cantidades de los reactivos a utilizar. En un matraz bola de 25 mL coloque 2 g de cido saliclico y 6 mL de metanol. Adicione lentamente (gota a gota) 2 mL de cido sulfrico concentrado. Con el mismo tiempo de reflujo de 45 min.

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Etapa 1. Adicin del cido sulfrico y reflujo. En un matraz bola de 10 mL coloque 1 g de cido saliclico y 3 mL de metanol. Coloque un adaptador de dos vas al matraz, en la boca recta coloque un refrigerante (ver figura a). Adicione lentamente (gota a gota) 1 mL de cido sulfrico concentrado a travs de la boca libre del adaptador a la mezcla de reaccin con agitacin suave, terminada la adicin cierre la boca con un tapn y caliente la mezcla en bao de arena y mantenga el reflujo con agitacin durante 45 min.

Etapa 2. Obtencin de capa orgnica y de la capa acuosa. Despus de este tiempo enfri el matraz al chorro de agua de la llave. Aadir al matraz de reaccin 5 mL de agua destilada, pasar la mezcla a un embudo de separacin y sujetarlo a un soporte universal con pinzas o un anillo de fierro, dejar reposar el embudo destapado con la mezcla el tiempo necesario para que se separen las dos capas (orgnica y acuosa). La capa inferior es la orgnica y la superior es la acuosa.

Etapa 3. Separacin de la capa orgnica de la acuosa. Abrir la llave de paso del embudo de separacin para bajar la fase orgnica (capa inferior) sobre un vaso de precipitados (figura b), cerrar la llave de paso y despus en otro vaso de precipitados dejar caer la fase acuosa (capa superior) contenida en el embudo (desecharla).

Etapa 4. Neutralizacin y lavado de la capa orgnica. Regresar la fase orgnica al embudo de separacin para lavarla con 5 mL de bicarbonato de sodio al 5% (hasta pH neutro o ligeramente alcalino), separar las capas y descartar la capa acuosa superior. Repetir la operacin para lavar el ster esta vez con 3 mL de agua destilada.

Etapa 5. Secado. Separe las capas y transfiera el ster a un vaso de precipitados seco, agregar 0.1 g de cloruro de calcio anhidro para secarlo (o

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el suficiente hasta que quede el lquido transparente). Pasarlo por decantacin a un vaso de precipitados y medir con una pipeta el volumen de salicilato de metilo* obtenido para calcular el rendimiento.

Nota:*El salicilato de metilo sobrante que no haya sido utilizada deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLO

En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

Equipo

Figura a

Figura b

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Cuestionario1. Investigue el mecanismo de reaccin de la prctica.

2. Calcule el rendimiento obtenido en la reaccin.

3. Cul es el uso industrial del salicilato de metilo? Mencione tres ejemplos.

4. Consultando la bibliografa, haga una lista de las propiedades fisicoqumicas, el uso y precauciones que se deben tener con los reactivos que se utilizaron en la prctica?

5. Porque no reaccionan el carboxilo y el hidroxilo del cido saliclico entre s?

BibliografaTextos: Eaton, David. 1989. Laboratory investigations in organic Chemistry. McGraw-Hill Book Company. NY Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London.

Consultas sobre el tema: Condensacin de los cidos con los alcoholes: esterificacin de Fischer, consltese la seccin 20.11 del captulo 20 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. (2 -e) Reacciones de sustitucin nucleoflica en el acilo de los cidos carboxlicos consltese la seccin 21.3 del captulo 21 en: J. McMurry, 2000.

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Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e) Synthesis of esters: esterification, consltese la seccin 18.7A del captulo 18.7 en: Salomons T.W. Graham, 1988. Organic Chemistry. John Wiley & Sons, Nueva York (4 e). Conversin a steres, consltese la seccin 23.16 del captulo 23 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Reacciones de fenoles y teres, consltese la seccin 26.7A Esterificacin del captulo 26 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989. Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

De consulta general: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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Prctica 7

Isomera cis - trans

Investigacin conceptualEl alumno deber conocer y comprender la isomera cis-trans como un ejemplo de isomera configuracional.

ObjetivoIsomerizacin del cido maleico (cis) al cido fumrico (trans).O O HO C C H cido maleico cido cis-2-butenodioico C H O C OH HO C O cido fumrico cido trans-2-butenodioico H+

H C C

C H

OH

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Material1 1 1 1 1 1 1 1 1 Equipo de micrometodo Cristalizador con arena Cristalizador chico Pinzas para refrigerante Pinzas para matraz Soporte universal Parrilla elctrica Probeta graduada de 50 mL Piseta con agua Mangueras Papel filtro Papel pH

Reactivoscido clorhdrico concentrado cido clorhdrico 1N cido maleico Agua destilado Hielo frap

DesarrolloEtapa 1. Reflujo. En un matraz redondo de 10 mL disolver 1 g de cido maleico en 1 mL de agua, despus agregar 2 mL de cido clorhdrico concentrado. Coloque un refrigerante en posicin de reflujo y poner a ebullicin en bao de arena durante 20 min. (Ver figura).

Etapa 2. Filtracin. Terminado el reflujo, verter el contenido a un vaso de precipitados, enfriar en un cristalizador con hielo hasta que se forme un slido, filtrar los cristales precipitados con vaco, lavando con agua fra hasta pH neutro del filtrado.

Etapa 3. Recristalizacin. Se puede recristalizar con cido clorhdrico 1 N calentado a ebullicin en un vaso de precipitados y dejando enfriar, volver a filtrar el precipitado formado lavando con agua fra. Secar muy bien y pesar

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para calcular el rendimiento. Determine el punto de fusin del cido fumrico y un punto de fusin mixto con cido fumrico y cido maleico en el aparato de Fisher Johns o para determinar el punto de fusin.

Etapa 4. Comparacin de la solubilidad. Compare la solubilidad de la materia prima con el producto obtenido disolviendo una pequea cantidad de cada uno de ellos en 1 mL de agua.

Nota:*El cido fumrico sobrante que no haya sido utilizado deber colectarse en un recipiente proporcionado por el laboratorio. NO DESECHARLO

En la bitcora elabore una lista de las propiedades fisicoqumicas, uso y precauciones que se deber tener con los reactivos que se utilizan en la prctica. Incluya un diagrama de flujo y cuestionario resuelto.

Equipo

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Cuestionario1. Proponga un mecanismo para la reaccin.

2. Explicar brevemente en que consiste la isomera cis-trans.

3. Cul es la diferencia entre el sistema cis trans con el E-Z?

4. Puede haber una reaccin de adicin del cido clorhdrico al doble enlace C-C? Explique

5. Por qu la determinacin del punto de fusin del cido fumrico puede dar un resultado poco confiable?

6. Cul de los dos cidos (maleco o fumrico) es ms soluble en agua?

BibliografaTextos: Domnguez, Xorge A., Xorge Alejandro Domnguez S. 1982. Qumica Orgnica Experimental. Limusa, Mxico. Vogel, A. I., (1989) Textbook of Practical Organic Chemistry, Fifth Edition, Longman Scientific and Technical, London.

Lecturas recomendables: Nomenclatura de los ismeros geomtricos, consltese la seccin 7-5 del captulo 7 en: L.G. Wade, Jr. 1993. Qumica Orgnica. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. (2 e) Isomera cis-trans de los alquenos, consltese la seccin 6.5 del captulo 6 en: J. McMurry, 2000. Qumica Orgnica. Internacional Thomson Editores, S.A. de C.V. Mxico (5 e)

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The butenes; geometric isomerism, consltese la seccin 7.3 del captulo 7 en: A.S. Wingrove y R.L. Caret, 1981. Organic Chemistry. Harper & Row, Publishers Nueva York Isomera geomtrica, consltese la seccin 7.6 del captulo 7 en: R.T. Morrison y R.N. Boyd, 1990. Qumica Orgnica. Addison-Wesley Iberoamericana. Nomenclatura de los alquenos, consltese la seccin 12.2 del captulo 12 en: Streitwieser, Jr., A., y C. H. Heathcock, 1989. Qumica Orgnica. McGraw-Hill/Editorial Interamericana S.A. de C.V. Mxico

Consultas sobre el tema: The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals and Drugs (Windholz, M., S. Budavari, L.Y. Stroumtsos, and M.N. Fertig, Editores), 1976. 9th edition. Merck & Co., Inc. Rahway, N.J., U.S.A. O. Soria Arteche, H.L. Crdenas Rodrguez y J.J. Reyes Mndez, 1997. CBS Manual: Hojas de datos de seguridad de las sustancias qumicas empleadas con mayor frecuencia en los laboratorios de la licenciatura de QFB. UAM-Xochimilco, Mxico, D.F. Kirk, R. O. & Otmer, D. F., Kirk-Otmer,1982. Encyclopedia of Chemical Tecnology, New York, John Wiley & Sons (3 e.)

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