UNIVERSIDAD DE CHILEVICERRECTORÍA DE ASUNTOS ACADÉMICOSPROGRAMA ACADÉMICO BACHILLERATO

QUÍMICA ORGÁNICA

INFORME N ° 4

“Aceites esenciales”

Integrantes: Penélope Valencia

Catalina Estrada

Profesores:

Primer Semestre2014

Introducción

Los olores y sabores que sentimos de las flores o frutas, generalmente se debe por la presencia de compuestos que contienen ésteres. Estos últimos son un grupo funcional, derivado de los ácidos carboxílicos que contiene un carbonilo y un sustituyente en lugar del hidrogeno del ácido (su estructura se ve en la imagen 1). Es necesario destacar que en la mayor parte de las veces, las características como los olores son producto de una mezcla compleja de ésteres, por lo que es muy difícil hacer imitación artificial. Además, los ésteres tienden a hidrolizarse generando ácidos y alcoholes que producen mal olor, por ejemplo lo que

(imagen1: Guía práctica 2014) les pasa a los perfume con la transpiración. El objetivo de este laboratorio es la obtención de salicilato de metilo, que se hará mediante la esterificación del ácido salicílico con metanol en un medio ácido. El mecanismo es la esterificación de Fischer, que con el ácido que se aporta en el medio se protona el oxígeno del carbonilo, de este modo el carbono es ataco por el metanol y este a su vez se une a otro metanol, formando de este modo un hidrato de éster, que luego se va deshidratar por la acción catalizada de un ácido, formando finalmente el éster y ácido (el mecanismo está representado en la imagen 2).En el ámbito de equilibrio, esta reacción no es favorable, por lo que se usará un exceso de metanol, para aplicar el principio de Le Chatelier y así la reacción favorezca la formación de producto, en este

caso el éster. Para purificar el producto obtenido a través de esta reacción, se hace la destilación con presión reducida, siendo este el segundo objetivo del laboratorio. La particularidad de este método, es que al momento de destilar se va reducir la presión interna de la instalación, haciendo que el punto de ebullición del Salicilato de metilo disminuya de 222 ºC a 105 ºC a una presión de 14 mmhg.

(Imagen 2: Fuente Wikipedia)

Procedimiento

-Materiales: Balón de 100 mL, espátula, pesa, pinzas, columna de reflujo, matraz de 250 mL, manto calefactor, perlas de ebullición, paño frío, caja plástica más hielo, embudo de decantación, guantes.-Reactivos: 19,4 g de ácido salicílico, 50 mL de metanol, 20 ml de H2SO4 concentrado, 100 ml de NaHCO3, 0,5 g de Na2SO4, agua.

En nuestro caso, tuvimos problemas en la etapa de calentamiento de la solución, donde se nos quemó la solución, esperamos un tiempo a que se enfriara, pero la solución estaba muy ácida, y no nos permitió seguir con los pasos siguientes del experimento. Al agregar el bicarbonato de sodio para poder neutralizar salía gran cantidad de espuma, se midió el pH observando que la solución no había disminuido su acidez, por lo que resultó imposible separar la fase orgánica de la mezcla impidiendo continuar con el laboratorio.

Resultado y discusión

Al no poder continuar con el laboratorio observamos el experimento de un grupo de compañe-ros, para obtener sus datos y realizar la parte teórica y el análisis correspondiente.

Análisis de Porcentaje de Rendimiento:

Compuesto Masa Masa Molar Número de Moles

Ácido Salicílico 19,4 gr 138,21 g/mol O,14 mol

Salicilato de Metilo 9,94 gr 152,14 g/mol O,065 mol

Como la reacción ocurre en una razón de 1:1, se debería obtener la misma cantidad de moles de salici-lato de metilo, por lo que se realiza una relación proporcional y se obtiene que el porcentaje de Rendi-miento es 46,4 % . La formación del éster no es favorable, por lo que es necesario aumentar la concentra -ción de uno de los reactivos para mantener el equilibrio de la reacción y cumplir con el principio de Le Chalete -lier, que en este experimento corresponde al Metanol.

Cálculos de Densidad y Porcentaje de Error (Salicilato de Metilo)

Masa Volumen Densidad teórica Densidad experi-mental

Porcentaje de error

9,94 gr 8,6 gr 1,174 gr 1,156 gr 1,53 %

Al obtener la masa y volumen del Salicilato de Metilo es posible calcular su densidad experi-mental (d x v = m) y luego compararla con la densidad teórica para determinar el porcentaje de error y saber que tan puro es el compuesto sintetizado. Nuestros compañeros obtuvieron un por-centaje de error que equivale al 1,53% por lo que no se encuentra tan alejado del valor real de la densidad de Salicilato, pudiendo asumir que si obtuvieron el compuesto esperado.

Conclusión

Este experimento nos permitió aprender de manera práctica como ocurre una esterificación, a través de un ácido carboxílico y un alcohol catalizados en un medio ácido. Al sobrecalentar la mezcla pudo haber ocurrido una descomposición de los reactivos impidiendo la formación del salicilato de metilo. Al agregar el medio ácido( ácido sulfúrico) pudo haber reaccionado con este compuesto en descomposición y haber generado una hidrólisis continua quitando los oxí-genos generando así otros compuesto que al ser neutralizado con el bicarbonato de sodio generó una sal. Esto impidió que se generara una fase orgánica por lo que no se pudo continuar con el laboratorio. Con la ayuda del profesor nos percatamos de que esta sal presentaba propiedades magnéticas ya que se veían pequeños cristales que giraban por si solos dentro del vaso precipi-tado.En relación a los datos que nos facilitaron nuestros compañeros podemos concluir que el exceso de metanol es sumamente necesario para que ocurra la reacción, ya que esta no se ve favorecida para la formación de éster y que el porcentaje de rendimiento se puede deber que no lo tuvieron el tiempo necesario en reflujo, por lo que no se reaccionó por completo el reactivo limitante, o bien hubo un exceso de ácido sulfúrico en la reacción. También podemos concluir que medir la densidad del compuesto y compararla con la densidad teórica nos indica que tan cercano es el compuesto obtenido y que tan puro se encuentra.Si bien no pudimos obtener el producto deseado, este laboratorio nos permitió una instancia de aprendizaje mayor, ya que nos permitió analizar que falla pudimos haber tenido y cuáles fueron los diversos compuestos generados a partir de esta falla, aplicando así la materia vista en cáte-dra y entendiendo de mejor manera como ocurren las diversas reacciones químicas.

Bibliografía

Guía de laboratorio de química orgánica 2014 Wade, “Química orgánica”, cuarta edición Yurkanis, P Fundamentos de Química Orgánica. Pearson Education. (2007).

Anexos

Se va analizar por IR y H-RMN el compuesto ácido salicílico y salicilato de metilo las imágenes están en anexos.

Ácido salicílico:

IR:

Ente 0 y 1400 cm-1 es región de la huella dactilar que generalmente representa enlaces de tipo carbono-carbono y carbono-oxigeno simple. Esta zona no se analiza.En la zona 1600-1800 cm-1 hay una gran señal con dos puntas destacables. La primera, está cercano a los 1600 cm-1 y esto indica la tensión de un doble enlace conjugado entre carbonos, generalmente representa a enlaces de un compuesto aromático. El segundo pico está en los 1700 cm-1 aproximadamente, y representa a enlaces de un carbonilo, es decir entre carbono y oxígeno. Luego hay una señal muy ancha que abarca de los 2500 a 3500 cm-1, que se da en presencia de un enlace OH de un ácido.Con esta información podemos dar cuenta de la presencia de un compuesto aromático que posee un ácido carboxílico. Es difícil distinguir si existe otro en la enlace del tipo OH que tenga la particularidad de alcohol.

H-RMN:

El singulete ensanchado que se encuentra entre 10 y 12 ppm representa a un protón pereciente a un grupo ácido carboxílico. Las señales que se encuentra entre 6 a 8 ppm generalmente equivalen a protones pertenecientes a aromáticos. En detalles, se observa que hay un doblete cercano a 7,8 ppm, éste representa a los protones de carbonos adyacentes a carbonos del grupo fenol. Luego hay triplete a la altura de 7,4 ppm y este puede representar a los protones del cuarto carbono. Entre 6,8 a 7 ppm hay dos tipo señal, un doblete y un triplete que representa los protones adyacentes al carbono sustituido por grupo carboxílico y a los hidrógenos del quinto carbono respectivamente. Por último, la señal ancha

entre 6,4 a 6,8 ppm representa al grupo fenol.

Salicilato de metilo:

IR:

Los esteres presentan tensiones C-O entre 1000 y 1200 cm-1, en este IR podemos encontrar varios picos en esta zona. Al igual que el ácido salicílico hay un señal entre 1600 y 1800 cm-1 que representa el grupo carbonilo. En los 3200 cm-1 hay una señal medianamente ancha que va indicar la presencia de un grupo OH, como no es tan ancho como ocurre en el ácido salicílico, sabemos que no es un grupo hidroxi perteneciente a un ácido. Cerca de 300 cm-1 hay un pico que representa señal de metilo.

H-RMN:

Cercano a 4 ppm se encuentra un singulete alto siendo los protones de un metil unido a un oxigeno, representando a al grupo metóxido. Las señales entre 6,6 a 7,8 ppm son los protones pertenecientes a un anillo aromático. Las señales que están más bajo campo, representan a los protones vecinos a los carbonos sustituidos, y más hacia la derecha, son los protones lejanos a los grupos sustituyentes.Por último, el singulete cercano a 11 ppm representa al grupo OH.