CIDO PCRICOOBJETIVOEl alumno realizar una reaccin de sustitucin
electroflica, nitrando un anillo aromtico que contiene un activador
(o-p-director).INVESTIGACIN PREVIA1. Nitracin dentro de las
reacciones de SEALa nitracin utiliza como reactivo una mezcla de
cido ntrico y sulfrico. El cido sulfrico protona el -OH del cido
ntrico que se va en forma de agua generando el catin nitronio,
NO2+
Mecanismo de la nitracinEl catin nitrono, buen electrfilo, es
atacado por el anillo aromtico producindose la adicin electrfilo,
una etapa final de recuperacin de la aromaticidad por perdida de un
protn nos da el nitrobenceno.
Los grupos alquilo (metilo, etilo) ceden carga al benceno por
efecto inductivo, activndolo dbilmente y por ello aumentando su
reactividad en la sustitucin electroflica. Estos grupos se
denominan activantes dbiles y orientan a las posiciones orto
para.Los grupos con pares solitarios ceden carga al benceno por
efecto resonante, son activantes fuertes y orientan tambin a orto y
para.Los grupos con enlaces mltiples (aldehdos, cetonas, esteres,
amidas) roban carga del benceno por efecto resonante, disminuyendo
su reactividad y orientan a la posicin meta.2. Influencia de los
sustituyentes (orientacin y reactividad)Los grupos caen en una de
dos claves activantes y directores orto y para o desactivantes y
directores meta .los halgenos forman una clase aparte pues son
desactivantes y son directores orto y para.En principio, la
determinacin del efecto de un grupo sobre la orientacin es bastante
simple. El benceno que contiene este grupo se somete a sustitucin,
y luego se determina la proporcin de los tres ismeros en el
producto. De esta manera, La siguiente tabla resume la orientacin
de la nitracin en varios bencenos sustituidosEl benceno se nitra en
menos de una hora a 60C con una mezcla de cidos ntrico y sulfrico
concentrados. Una nitracin comparable del nitrobenceno requiere un
tratamiento a 90C con cido ntrico fumante y cido sulfrico
concentrado. Evidentemente, el nitrobenceno es menos reactivo que
el benceno, y el grupo nitro, NO2, es desactivante.
Podemos predecir con bastante exactitud el curso de cientos de
reacciones de sustitucin aromtica. Por ejemplo, sabemos ahora que
la bromacin del nitrobenceno dar principalmente el ismero meta, y
que la reaccin proceder ms lentamente que la bromacin del benceno.
Probablemente, se requieran condiciones severas para que llegue a
realizarse. Sabemos ahora, por ejemplo, que la nitracin de
C6H5NHCOCH3 (acetanilida) producir esencialmente los ismeros orto y
para, y que ser ms rpida que la nitracin del benceno.3. Fenoles.
Generalidades y reacciones especficas.Los fenoles son un grupo de
compuestos orgnicos que presentan en su estructura un grupo
funcional hidroxilo unido a un radical arilo. Por lo tanto, la
frmula general para un fenol se escribe como Ar - OH. Los fenoles
se nombran, generalmente, como derivados del miembro ms sencillo de
la familia que es el fenol o hidroxibenceno. Para algunos fenoles,
suelen emplearse nombres comunes como cresoles (metilfenoles),
catecol (o-dihidroxibenceno), resorcinol (mdihidroxibenceno) y e
hidroquinona (p-dihidroxibenceno).Los fenoles pueden sufrir dos
tipos de reacciones que incluyen el grupo hidroxilo. Una reaccin
puede producirse rompiendo el enlace de oxigeno-hidrogeno, o puede
producirse para romper el enlace carbono-oxigeno, resultando una
prdida del grupo hidroxilo.
Formacin de sal
Formacin de ster
Halogenacin: el grupo hidroxilo activa tanto el anillo que la
sustitucin por halgeno tiene lugar en todas las posibles posiciones
orto y para.
Nitracin: el cido ntrico puede utilizarse para nitrar el anillo
aromatico activado.
Sulfonacin: la sulfonacin del fenol con cido sulfrico
proporciona principalmente el producto orto-sustituido a
temperaturas bajas y el producto para-sustituido a temperaturas ms
altas.
4. Reacciones y fundamento qumico de la tcnica.Orientacin de la
sustitucin: La sustitucin ocurre mayoritariamente en orto-para. No
se obtiene prcticamente nada de compuesto meta. Por consiguiente,
los iones bencenonio correspondientes a los compuestos orto y para
deben ser mucho menos inestables que el del meta. Las formas
resonantes de cada uno de los iones nos dan la respuesta.Sustitucin
enorto:
La carga positiva se deslocaliza por las
posicionesortoypararespecto del carbono atacado. En la 3 forma
resonante la carga positiva recae sobre el carbono que soporta el
grupo OH. El oxgeno deslocaliza la carga positiva mediante la
comparticin de uno de sus pares de electrones solitarios. El hbrido
de resonancia del ion bencenonioortose describe
mediantecuatroformas resonantes.
Sustitucin enpara:
La carga positiva se deslocaliza por las
posicionesortoypararespecto del carbono atacado. En la 3 forma
resonante la carga positiva recae sobre el carbono que soporta el
grupo OH. El oxgeno deslocaliza la carga positiva mediante la
comparticin de uno de sus pares de electrones solitarios. El hbrido
de resonancia del ion bencenonioparatambin se describe
mediantecuatroformas resonantes.
Sustitucin enmeta:
La carga positiva se deslocaliza por las
posicionesortoypararespecto del carbono atacado. En ninguna de las
formas resonantes la carga recae sobre el carbono que soporta el
grupo OH y, por tanto, ste no puede deslocalizarla an ms. El hbrido
de resonancia del ion bencenoniometase describe tan slo
mediantetresformas resonantes.
5. Propiedades y estructura de reactivos y
productosNombreFormulaPropiedadesToxicidadRombo de seguridad
FenolEstado de agregacin: SlidoApariencia:
Blanco-incoloroDensidad:1 070 kg/m3; 1.07g/cm3Masa molar:94.11
g/molPunto de fusin:40,5 C (314 K)Punto de ebullicin:181,7 C (455
K)Solubilidad en agua:8.3 g/100 ml (20 C)Momento dipolar:1.7
DIngestin: Irritaciones de las mucosas en la boca, faringe, esfago
y tracto gastrointestinal; 1g puede resultar letal.Inhalacin:
Irritacin de las mucosas, dificultad para respirar y tos.Piel:
Enrojecimiento y quemaduras.
cido sulfricoApariencia: liquido aceitoso incoloroDensidad: 1800
kg/m3; 1.8 g/cm3Masa molar : 98,08 g/molPunto de fusin: 283 K
(10C)Punto de ebullicin:610 K (337C)Inhalacin:Irritaciones en vas
respiratorias. Sustancia muy corrosiva.Piel:Provoca
quemaduras.Ojos: quemaduras, ceguera.Ingestin: Quemaduras en el
aparato digestivo.
cido ntricoApariencia: liquido, blanco-transparente ( si es puro
) o amarillento si posee sntesis de preparacin industrialDensidad:
1500 kg/m3; 1,5 g/cm3Masa molar : 63.012 g/molPunto de fusin: 231 K
(-42 C)Punto de ebullicin: 356 K (83 C)Ojos: Produce irritacin,
dolor, lagrimeo, erosin de la crnea e incluso, ceguera.Piel: Causa
quemaduras severas, la piel adquiere un color amarillo y se
presenta dolor y dermatitis.Inhalacin: Produce estornudos,
ronquera, laringitis, problemas para respirar, irritacin del tracto
respiratorio y dolor del trax.Ingestin: Este acido es muy corrosivo
y puede destruir los tejidos gastrointestinales.
EtanolPunto de fusin: -130 C.Punto de ebullicin: 78.3 CDensidad:
0.7893 a 20 C.Ojos: Se presenta irritacin Piel: Produce dermatitis
caracterizada por resequedad y agrietamiento.Ingestin:
envenenamiento alcohlico, mientras que su ingestin constante,
alcoholismo.
cido pcricoApariencia: cristales amarillosDensidad: 1763 kg/m3;
1,763g/cm3Masa molar : 229,11 g/molPunto de ebullicin: 573,15 K
(300C)Punto de fusin: 122,5CPiel: Riesgo de absorcin cutnea.
IrritacionesOjos: irritaciones.Inhalacin: irritaciones. Ingestin:
Irritaciones en mucosas de la boca, garganta, esfago y tracto
intestinal.
6. Colorantes y tincin. Cromforos y auxcromosLos compuestos que
absorben una o ms longitudes de onda de luz visible aparecen
coloridos ante el ojo humano. La luz blanca posee todas las
longitudes de onda de la luz visible. Cuando un haz de luz blanca
alcanza una superficie colorida, ciertas longitudes de onda se
absorben y otras se reflejan; nosotros vemos lo que se refleja.Qu
caractersticas estructurales causan que una molcula orgnica se vea
colorida? Bsicamente son dos: El compuesto tiene por lo general un
grupo cromforo (grupo portador de color) Hay una extensa red de
enlaces sencillos y dobles que se alternan (conjugacin), de la cual
el cromforo forma parte.
Para que un compuesto sea un colorante, no solo debe mostrar
color, tambin debe ser capaz de adherirse a una tela. Los grupos
auxcromos son grupos cidos o bsicos que pueden hacer que un
colorante se ligue a una tela por atracciones inicas y puentes de
hidrogeno.
Por ejemplo, la lana y la seda son materiales protenicos
compuestos por aminocidos (grupo amina y grupo acido carboxlico)
unidos por enlaces de amida. Estos grupos cidos y bsicos de las
protenas suelen existir en forma de sales, que tienen carga. Los
grupos con carga de un colorante son atrados hacia grupos con carga
opuesta en una tela y el resultado es la unin. Las abundantes
oportunidades para la formacin de los puentes de hidrogeno entre
los grupos auxcromos y las fibras de lana y seda tambin permiten
que los colorantes se adhieran a estas telas.Caractersticas
fundamentales de los colorantes:Los colorantes se pueden clasificar
de acuerdo con el mtodo de aplicacin a una tela. Los colorantes
directos se aplican sumergiendo la tela en una solucin acuosa del
colorante; la adherencia se debe a interacciones acido/base y
formacin de puentes de hidrogeno. Los colorantes dispersos son
insolubles en agua pero solubles en la tela; se aplican a telas
modernas como nylon y polisteres en forma de partculas finamente
divididas en dispersin coloidal en agua. Los colorantes mordientes
se aplican a un tejido tratado con un mordiente, el cual se puede
unir tanto a la tela como al colorante, en este mtodo, se puede
aplicar un colorante con poca afinidad por un tejido pero gran
afinidad por un mordiente. Los colorantes reactivos forman
efectivamente enlaces covalentes con la fibra. Los grupos bsicos de
la fibra atacan los enlaces carbono-cloro del colorante por
sustitucin nucleoflica para formar el enlace. Los colorantes en
rama son colorantes insolubles en agua que se sintetizan dentro del
tejido a partir de reactivos solubles en agua que se sintetizan
dentro del tejido a partir de reactivos solubles en agua. Por lo
comn, el primer reactivo que se aplica tiene un auxocromo que le
permite unirse a la tela; el segundo reactivo reacciona con el
primero para formar el colorante. Los colorantes a la cuba son
compuestos que son solubles en agua cuando se encuentran en una
forma reducida incolora. Despus de la aplicacin, una oxidacin (a
veces simplemente al aire) convierte el colorante a la forma
colorida insoluble en agua.
DIAGRAMA DE FLUJO ECOLOGICO
REFERENCIAS
BURTON, Donald. (1977). qumica orgnica y bioqumica. Mc GRAW-HILL
interamericana, Mexico.416p.THORNTON Robert. (1959) .qumica orgnica
.Mxico , Pearson.1470pBAILEY, Philip. (1998). Qumica orgnica. E ed.
Mxico, prentice hall hispanoamericana. 560 p.
