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Temario MATERIA: QUÍMICA ORGÁNICA II (1445) LICENCIATURA: QUÍMICA FARMACÉUTICA-BIOLÓGICA Y QUÍMICA DE ALIMENTOS. ASIGNATURA: OBLIGATORIA. SEMESTRE: CUARTO. CREDITOS: 10 No. DE HORAS: TEORIA 3. LABORATORIO 4. OBJETIVOS GENERALES Identificar y clasificar las reacciones químicas más comunes en que participan las moléculas orgánicas. Utilizar adecuadamente la terminología empleada en las reacciones orgánicas. Representar gráficamente los mecanismos de reacción y productos de transformación de las moléculas orgánicas. Identificar y clasificar la reactividad de los grupos funcionales presentes en las moléculas orgánicas. Preparar en el laboratorio compuestos conocidos y sencillos de cierta utilidad o que demuestren un principio teórico. Correlacionar la estructura con las propiedades químicas en compuestos orgánicos. Elaborar hipótesis acerca del comportamiento y reactividad de las moléculas orgánicas, sobre la base de los conocimientos adquiridos. 1

Quimica orgánica

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Manual de Reacciones Orgánicas

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  • 1. TemarioMATERIA:QUMICA ORGNICA II (1445)LICENCIATURA:QUMICA FARMACUTICA-BIOLGICAY QUMICA DE ALIMENTOS.ASIGNATURA:OBLIGATORIA.SEMESTRE:CUARTO.CREDITOS:10No. DE HORAS:TEORIA 3. LABORATORIO 4.OBJETIVOS GENERALES Identificar y clasificar las reacciones qumicas ms comunes en que participan las molculas orgnicas. Utilizar adecuadamente la terminologa empleada en las reacciones orgnicas. Representar grficamente los mecanismos de reaccin y productos de transformacin de las molculas orgnicas. Identificar y clasificar la reactividad de los grupos funcionales presentes en las molculas orgnicas. Preparar en el laboratorio compuestos conocidos y sencillos de cierta utilidad o que demuestren un principio terico. Correlacionar la estructura con las propiedades qumicas en compuestos orgnicos. Elaborar hiptesis acerca del comportamiento y reactividad de las molculas orgnicas, sobre la base de los conocimientos adquiridos.1

2. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)CONTENIDO DEL TEMARIOUNIDAD 1INTRODUCCIN A LAS REACCIONES ORGNICAS.(3 HRS.)UNIDAD 2SUSTITUCIN NUCLEOFLICA EN CARBONO SATURADO, USOS DE LA SUSTITUCIN NUCLEOFLICA EN CARBONO SATURADO Y ELIMINACIN.(13 HRS.)UNIDAD 3QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOSI (REACCIONES DE ADICIN NUCLEOFLICA)(14HRS.)UNIDAD 4QUMICA DE COMPUESTOS CARBONILICOS Y GRUPOS RELACIONADOSII (SUSTITUCIN NUCLEOFLICA)(9HRS.)UNIDAD 5CARBOHIDRATOS I Y II.(6 HRS.)UNIDAD 1Introduccin a las reacciones orgnicas.OBETIVOSAl finalizar esta unidad el alumno deber ser capaz de: Definir y clasificar las reacciones orgnicas. Identificar los mecanismos de reaccin. Describir y aplicar la termodinmica y cintica de las reacciones orgnicas. Describir los cambios de energa de las reacciones orgnicas. Identificar los factores que influyen en la velocidad de las reacciones orgnicas.CONTENIDO2 3. Temario Introduccin Definiciones: Reactivos. Sustrato o materia prima. Intermediario. Subproducto. Productos principal y secundario. Especies reactivas (carbocationes, carbaniones, radicales libres, carbenos, etc.) Convencin de flechas. Clasificacin por: Balance de materia. Reactivo involucrado. Mecanismo de reaccin: Sustitucin nucleoflica en carbono sp3. Sustitucin nucleoflica en carbono sp2. Sustitucin electroflica. (Compuestos aromticos y alquenos) Sustitucin nucleoflica aromtica (adicin-eliminacin) Oxidaciones y reducciones Mecanismos, energa de reaccin, cambios de energa en las reacciones endo y exotrmica. Reacciones intra e intermoleculares y los cambios de entropa. Factores que influyen en la velocidad de reaccin. Velocidades de reaccin y teora del estado de transicin, diagrama de energa libre. Reaccin de un solo paso y de dos pasos. Termodinmica y cintica de las reacciones orgnicas. Producto controlado cinticamente y producto controlado termodinmicamente. Alteraciones de la velocidad de reaccin por variacin en la estabilidad de reactivos y estados de transicin.3 4. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)UNIDAD 2Sustitucin nucleoflica en carbono saturado, usos de la sustitucin nucleoflica en carbono saturado y eliminacin.OBJETIVOSAl finalizar esta unidad el alumno deber ser capaz de: Identificar los grupos funcionales ms comunes que participan en las reacciones de sustitucin nucleoflica sobre carbono saturado. Describir y aplicar la nomenclatura, clasificacin, propiedades y uso de los trminos ms importantes. Caracterizar las reacciones de sustitucin nucleoflica SN1 y SN2. Correlacionar la estructura del sustrato con los cambios estereoqumicos asociados con las reacciones de SN1 y SN2. Analizar la influencia de la temperatura, concentracin, disolvente, etc. sobre la velocidad de reaccin. Correlacionar la estructura del sustrato con las condiciones del medio de reaccin para determinar el grado de sustitucin y de reacciones competitivas (eliminacin y transposicin) Caracterizar las reacciones de sustitucin por radicales libres sobre carbono saturado. Identificar los pasos de las reacciones de sustitucin por radicales libres.. Correlacionar la estructura del sustrato con la estabilidad de los radicales libres formados. Correlacionar la estructura del sustrato con los cambios estereoqumicos asociados en la reaccin de sustitucin por radicales libres. Representar grficamente las reacciones de sustitucin nucleoflica en carbono saturado por medio de ecuaciones qumicas en la nterconversin de grupos funcionales.4 5. Temario Seleccionar y aplicar la reaccin de sustitucin nucleoflica en carbono saturado para la formacin de grupos funcionales y para alargar el esqueleto carbonado. Describir la nomenclatura, propiedades y usos de los compuestos representativos de cada grupo funcional que se prepara por reacciones de sustitucin nucleoflica en carbono saturado. Identificar los grupos funcionales ms comunes, que participan en las reacciones de eliminacin. Representar grficamente todas las especies que participan, as como los mecanismos involucrados. Correlacionar la estructura del sustrato con las condiciones del medio de reaccin para determinar la estereoqumica, orientacin, grado de eliminacin y sustitucin de la reaccin.CONTENIDO Sustitucin nucleoflica en carbono saturado, reaccin general. Importancia de la reaccin de sustitucin nucleoflica. Sustratos que experimentan la reaccin de sustitucin nucleoflica: Nomenclatura (halogenuros de alquilo, alcoholes, steres sulfnicos, etc.) Clasificacin. Propiedades y usos de los trminos ms importantes. Mecanismos SN1 y SN2: Diagrama de energa. Cambios energticos. Especies involucradas. Estereoqumica de la reaccin. Nuclefilos y grupos salientes. Caractersticas e influencia sobre la velocidad de reaccin. Influencia de disolventes (prticos y aprticos), temperatura, concentracin, etc., sobre la velocidad y mecanismo de reaccin. Variaciones estructurales del sustrato en el carbono que sufre la sustitucin: sustitucin contra eliminacin y transposicin. Sustitucin por radicales libres en carbono saturado, reaccin general. Estabilidad de radicales libres.5 6. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Mecanismo de sustitucin por radicales libres: Diagrama de energa.. Cambios energticos. Especies involucradas.. Estereoqumica de la reaccin. nterconversin de grupos funcionales y alargamiento de cadenas carbonadas. Formacin del enlace C-O. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Alcoholes.. teres.. steres.. Formacin del enlace C-Z. (Z=X,S,N,P).. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Halogenuros de alquilo.. Tioteres.. Aminas.. Sales de fosfonio.. Alcanos. Formacin del enlace C-C. Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas y usos de los trminos ms importantes:. Nitrilos.. Alquinos. Productos de condensacin de enolatos. Introduccin: importancia de la reaccin de eliminacin. Mecanismo E1 y E2 Direccin de la eliminacin. Regla de Saytzeff. Regla de Hofmann. Eliminacin contra la sustitucin. Formacin de alquenos y alquinos y otros dobles y triples enlaces.6 7. TemarioUNIDAD 3QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOS I( Reacciones de adicin nucleoflica.)OBJETIVOSAl finalizar esta unidad, los alumnos: Describirn al grupo carbonilo y grupos relacionados en trminos de orbitales atmicos y moleculares de los tomos involucrados como responsables de la polaridad. Correlacionarn los anteriores junto con los efectos electrnicos y estricos de los constituyentes, con la reactividad hacia nuclofilos y electrfilos. Describirn la nomenclatura, propiedades y usos de los aldehdos y cetonas. Identificarn las reacciones de adicin nucleoflica a grupos carbonilo (aldehdos y cetonas) y grupos anlogos (iminas y nitrilos) Sobre la base de la estructura, definirn y representarn grficamente los diferentes tipos de compuestos que se forman por reacciones de adicin nucleoflica a compuestos con grupos carbonilo. Identificarn y clasificarn las reacciones ms comunes en que participan los enolatos y carbaniones. Describirn y analizarn la estabilidad y las propiedades qumicas de los enolatos y carbaniones sobre la base de su estructura. Describirn e identificarn los requerimientos estructurales de los compuestos para generar enolatos y carbaniones. Representarn grficamente los mecanismos de reaccin, especies involucradas y productos de transformacin en que participan los enolatos y carbaniones. Utilizarn adecuadamente a los enolatos y carbaniones en la formacin de algunos grupos funcionales.7 8. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)CONTENIDO: Introduccin. Importancia de la reaccin de adicin nucleoflica a grupos carbonilo. El grupo carbonilo:. Orbitales atmicos y moleculares. Estructuras de resonancia, polaridad, reactividad, hacia nuclefilos y electrfilos, efecto estrico y electrnico de los sustituyentes que modifican la reactividad, estereoqumica.. Estudio de los mecanismos generales de las reacciones de los grupos carbonilo y grupos anlogos: adicin y adicin- eliminacin. Aldehdos y cetonas ms comunes: propiedades fsicas y espectroscpicas, usos. Reacciones de adicin nucleoflica: Reaccin con agua, alcoholes y tioles. Reaccin con carbaniones: nitrilos, acetiluros, reactivo de Grignard. Adicin de hidruros. Reacciones de adicin-eliminacin: Reaccin con amoniaco y aminas. Reaccin con hidrazina y compuestos relacionados.. Condensacin aldlica y reacciones relacionadas. Reaccin de Wittig. Importancia de las reacciones de los enolatos y carbaniones. Acidez de los hidrgenos. Alquilacin del ster malnico. Alquilacin del ster acetoactico. Alquilacin y acilacin de enaminas. Condensaciones aldlicas y reacciones relacionadas. Reaccin de Cannizzaro. Condensacin de steres.8 9. Temario Adicin vinloga a compuestos carbonlicos, insaturados. Usos de los enolatos y carbaniones en la formacin de algunos grupos funcionales.UNIDAD 4QUMICA DE COMPUESTOS CARBONLICOS Y GRUPOS RELACIONADOS II(Sustitucin nucleoflica)OBJETIVOSAl finalizar esta unidad, los alumnos: Representarn grficamente las reacciones de sustitucin nucleoflica de los cidos carboxlicos y de sus derivados. Describirn la nomenclatura, propiedades y usos de los cidos carboxlicos y derivados ms comunes. Correlacionarn la estructura de los diferentes cidos carboxlicos y sus derivados con la reactividad qumica. Representarn grficamente todas las especies que participan y los mecanismos involucrados.. Sobre la base de la estructura los definirn y representarn grficamente los diferentes tipos de compuestos que se forman por reacciones de sustitucin nucleoflica en los cidos carboxlicos y sus derivados.CONTENIDO Introduccin. Importancia de la reaccin. Reaccin general.. cidos carboxlicos y derivados ms comunes: Nomenclatura, propiedades fsicas y espectroscpicas, usos.9 10. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Derivados de cidos carboxlicos: Reaccin con alcoholes, agua y tioles; amidas, preparacin. Hidruro como nuclefilo. Carbaniones. Reaccin de Claisen. Fragmentacin de compuestos dicarbonlicos, descarboxilacin.. Sustitucin nucleoflica en derivados del cido sulfrico y fosfrico.UNIDAD 5CARBOHIDRATOSOBJETIVOS:Al finalizar esta unidad, los alumnos: Definirn los compuestos mono, di y polisacridos. Predecirn sus reacciones y mecanismos de transformacin.CONTENIDO Clasificacin de los carbohidratos. Nomenclatura y Estereoqumica de los monosacridos. Estructuras cclicas. Formacin de Hemiacetales. Proyecciones de Fischer y Haworth de las estructuras Piranosa y Furanosa. Anmeros. Mutarrotacin. Glicsidos. Reacciones qumicas de Monosacridos. Oxidacin. Obtencin de cido Aldnico, Aldrico.10 11. Temario Oxidacin con el reactivo de Tollens, Fehling y Benedict. Oxidacin con HIO4 Adicin Nucleoflica. Obtencin de Osazonas, Fenilhidrazonas, Cianohidrinas. Alargamiento de la cadena. Disminucin de la cadena. Determinacin del tamao del anillo. Monosacridos de inters biolgico.11 12. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)12 13. Medidad de seguridadREGLAMENTO DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO1.- Es obligatorio el uso de bata y lentes de seguridad (personal)2.- Para cada experimento a realizar, el alumno deber informarse de las medidas de seguridad, sobre el manejo y toxicidad de los reactivos, as como las recomendaciones especficas para su realizacin.3.- Es preciso identificar el lugar de los extinguidores y la ubicacin de las salidas del laboratorio.4.- Queda prohibido fumar e ingerir alimentos y bebidas dentro del laboratorio.5.- Considerando que algunas sustancias qumicas son irritantes (slidos, lquidos y gas) a la piel y mucosas, debe evitarse; a) el contacto directo de productos en manos y cara; b) la inhalacin directa de gases. Para hacer la inhalacin es conveniente formar una ligera corriente de aire con la mano, sobre la boca de los recipientes hacia la nariz.6.- Los remanentes de reactivos utilizados no deben regresarse a los envases originales, y deben manejarse con pipetas y esptulas limpias y secas.7.- La transferencia de un lquido con pipeta nunca ha de realizarse succionando con la boca, sino que deber utilizarse una perilla de hule, una perilla de seguridad, o una jeringa.8.- Cuando se efecta una reaccin qumica en un tubo de ensayo, debe cuidarse que la boca de ste no se dirija hacia un compaero o hacia s mismo, ya que puede haber proyecciones.9.- Un accidente (por pequeo que sea) debe comunicarse de inmediato al maestro responsable en el laboratorio.13 14. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)10.- La gran mayora de los disolventes orgnicos son voltiles e inflamables. Al trabajar con ellos deber hacerse en lugares ventilados y nunca cerca de una flama. Los recipientes que los contienen deben mantenerse cerrados, en lugares frescos y secos.11.- Queda prohibida la visita de personas ajenas a la prctica que se realiza.12.- Cualquier quemadura con cido, base o fuego, requiere que se ponga la parte afectada bajo el chorro de agua fra durante 15 minutos.14 15. Propiedades FsicasTABLA DE PROPIEDADES FSICASREACTIVOSFrmula estructuralPM.DensidadEdo. Fsico y Colorp.eb./ p.f.SolubilidadToxicidad2,4-Dinitrofenilhidrazina2-ButanonaAcetato de etiloAcetofenonaAcetonaAcetona destilada de KMNO4cido actico glacialcido clorhdrico conc.cido malnicocido monocloroacticocido ntrico conccido sulfrico conc.Agua destiladaAlcohol terbutlicoAlcohol etlico 96Alcohol etlico 96 RAAlcohol isoamlicoAlcohol n-butlicoBenciloBenzaldehdoBenzofenona15 16. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Bicarbonato de sodioBisulfito de sodioBromoBromuro de sodioCarbonato de sodioCarbn activadoCiclohexanolCiclohexanonaCitrato de sodioCloruro de benzoiloCloruro de calcio anh.Cloruro de sodio Q.P.Cloruro de sodio tcn.Dicromato de potasioDioxanoter etlicoFenilhidrazinaFenolFormaldehdoFructosaGel de slice para cromatografaGlucosaHexano16 17. Propiedades FsicasHidrxido de sodioHidrxido de potasioHidrxido de amonio 5 %Hidrxido de amonio al 8% en etanolHidrxido de sodio 0.05NManosaNitrato de plata al 5 %Permanganato de potasioPropionaldehdoSacarosaSulfato de cobreSulfato de sodio anh.Tartrato de sodio y potasioTetracloruro de carbonoTrixido de cromoYodoYoduro de potasioPRODUCTOS2,4-Dinitrofenilhidrazona de acetona2,4-Dinitrofenilhidrazona de butanona2,4-Dinitrofenilhidrazona de acetofenona2,4-Dinitrofenilhidrazona de ciclohexanona17 18. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)2,4-Dinitrofenilhidrazona de formaldehdo2,4-Dinitrofenilhidrazona de propionaldehdo2,4-Dinitrofenilhidrazona del benzaldehdo2,4-Dinitrofenilhidrazona del butiraldehdoAcetato de isoamilocido benclico recristalizadocido cinmicocido fenoxiacticoBenzoato de feniloBromuro de n-butiloButiraldehdoCiclohexenoCloruro de ciclohexiloCloruro de t-butiloDibenzalacetona recristalizadaOsazona de la fructuosaOsazona de la glucosa18 19. Taller de EspectroscopaPRCTICATALLER DE ESPECTROSCOPIA1I. OBJETIVOSA) Conocer los principios fundamentales que rigen la interaccin energa-materia (radiacin electromagntica-molculas) en uno de los mtodos espectroscpicos ms comunes en Qumica Orgnica: Infrarrojo (I.R.)B) Comprender la informacin contenida en los espectros correspondientes, a fin de identificar los grupos funcionales ms comunes.C) Manejar las tablas de absorcin correspondientes con el fin de resolver ejemplos sencillos de elucidacin estructural de algunos compuestos orgnicos.II. MATERIALColeccin de espectros de Infrarrojo.III. INFORMACINLa espectroscopia es el estudio de la interaccin de la radiacin con la materia. La radiacin electromagntica es una amplia gama de diferentes contenidos energticos y comprende valores que van desde los rayos csmicos (1014 cal/mol) hasta la radiofrecuencia (10-6 cal/mol). 20. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Toda onda electromagntica est constituida por una onda elctrica y una onda magntica. Cada onda electromagntica posee un valor de energa (E), as como de frecuencia ( ), longitud de onda ( ) y un nmero de ondas ( ); los que se relacionan entre s a travs de las siguientes expresiones:E= h =c/ E= h(c/ ) =1/ (en cm-1)Por otro lado, la energa total de un sistema molecular est dada por:ET = Etrans + Erot + Evibr + EelectrDonde:Etrans= Energa de translacin, que es la energa cintica que posee una molcula debido a su movimiento de translacin en el espacio.Erot= Energa de rotacin, que es la energa cintica que posee debido a la rotacin alrededor de sus ejes que convergen en su centro de masa.Evibr= Energa de vibracin, que es la energa potencial y la energa cintica que posee debido al movimiento vibracional de sus enlaces.Eelectr= Energa electrnica, que es la energa potencial y energa cintica de sus electrones.ESPECTROSCOPA DE INFRARROJOEs una tcnica analtica instrumental que permite conocer los principales grupos funcionales de la estructura molecular de un compuesto.Esta informacin se obtiene a partir del espectro de absorcin de dicho compuesto al haberlo sometido a la accin de la radiacin infrarroja en el espectrofotmetro.20 21. Taller de EspectroscopaLa regin del espectro IR normal queda comprendida entre 2.5 a 15, medido en unidades de longitud de onda, que corresponde a 4000 cm-1 y 666 cm-1 respectivamente si se expresa en nmero de onda (que es el inverso de la longitud de onda, cm-1)Caractersticas de un espectro.- El espectro de infrarrojo de un compuesto es una representacin grfica de los valores de onda () o de frecuencia (cm-1) ante los valores de % de transmitancia (%T).La absorcin de radiacin IR por un compuesto a una longitud de onda dada, origina un descenso en el %T, lo que se pone de manifiesto en el espectro en forma de un pico o banda de absorcin. 4000.03000200015001000605.03.9102030405060708090100.1cm-1%T21 22. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)4000.03000200015001000500245.03.8102030405060708090100.0cm-1%TVIBRACION MOLECULARLas molculas poseen movimiento vibracional continuo. Las vibraciones suceden a valores cuantizados de energa.Las frecuencias de vibracin de los diferentes enlaces en una molcula dependen de la masa de los tomos involucrados y de la fuerza de unin entre ellos.En trminos generales las vibraciones pueden ser de dos tipos: stretching (estiramiento) y bending (flexin).Las vibraciones stretching son aquellas en las que los tomos de un enlace oscilan alargando y acortando la distancia del mismo sin modificar el eje ni el ngulo de enlace.Las vibraciones bending son aquellas que modifican continuamente el ngulo de enlace.Simtrica Asimtricavibraciones de estiramiento22 23. Taller de Espectroscopa+++-Tijera Sacudida Balanceo Torsinvibraciones de deformacin en el plano vibraciones de deformacin fuera del planoNota: + y - se refieren a vibraciones perpendiculares al plano del papel.ABSORCION DE ENERGIAPara que sea posible la absorcin de la energa infrarroja por parte de una sustancia, es necesario que la energa que incide sobre ella, sea del mismo valor que la energa de vibracin que poseen las molculas de esa sustancia. Ya que en una molcula existen diferentes tomos que forman distintos enlaces, en el espectro de infrarrojo aparecern bandas de absorcin a distintos valores de frecuencia y de longitud de onda. La regin situada ente 1400 y 4000 cm-1, es de especial utilidad para la identificacin de la mayoria de los grupos funcionales presentes en las molcular orgnicas.Las absorciones que aparecen en esta zona, proceden fundamentalmente de las vibraciones de estiramiento.La zona situada a la derecha de 1400 cm-1, es por lo general, compleja, debido a que en ella aparecen vibraciones de alargamiento como de flexin. Cada compuesto tiene una absorcin caracterstica en esta regin, esta parte del especto se denomina como la regin de las huellas dactilares.ABSORCIONES DE GRUPOS FUNCIONALES EN EL I.R.23 24. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)HIDROCARBUROSLa absorcin por alargamiento (stretching) carbono-hidrgeno (C-H), est relacionada con la hibridacin del carbono.Csp3 _______ H (-CH, alcanos): 2800-3000 cm-1Csp2 _______ H (=CH, alquenos): 3000-3300 cm-1Csp2 _______ H (=CH, aromtico): 3030 cm-1Csp _______ H (=CH, alquinos): 3300 cm-1ALCANOSC-H Vibracin de alargamiento 3000 cm-1 (3.33 )a) En alcanos la absorcin ocurre a la derecha de 3000 cm-1.b) Si un compuesto tiene hidrgenos vinlicos, aromticos o acetilnicos, la absorcin del -CH es a la izquierda de 3000 cm-1CH2 Los metilenos tienen una absorcin caracterstica de 1450-1485 cm-1 (flexin) La banda de 720 cm-1 se presenta cuando hay ms de 4 metilenos juntos.CH3 Los metilos tienen una absorcin caracterstica de 1375-1380 cm-1.La banda de 1380 cm-1, caracterstica de metilos se dobletea cuando hay isopropilos o terbutilos, apareciendo tambin las siguientes seales:1380 doble 1170 cm-1 1145 cm-11380 doble 1255 cm-1 1210 cm-124 25. Taller de EspectroscopaEspectro del heptano mostrando las vibraciones de tensin25 26. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)ALQUENOS=C-H Vibracin de alargamiento (stretching), ocurre a 3000-3300 cm- 1.C=C Vibracin de alargamiento (stretching), en la regin de 1600- 1675 cm-1, a menudo son bandas dbiles.=C-H Vibracin de flexin (bending) fuera del plano en la regin de 1000-650 cm-1 (10 a 15 )26 27. Taller de EspectroscopaALQUINOSC-H Vibracin de alargamiento ocurre a 3300 cm-1.CC Vibracin de alargamiento cerca de 2150 cm-1.La conjugacin desplaza el alargamiento C-C a la derecha.27 28. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)AROMTICOS=C-H La absorcin por alargamiento es a la izquierda de 3000 cm-1, (3.33)C-H Flexin fuera del plano en la regin de 690-900 cm-1 (11.0 - 14.5), este tipo de absorcin permite determinar el tipo de sustitucin en el anillo. Ver tabla.C=C Existen absorciones que ocurren en pares a 1600 cm-1 y 1450 cm-1 y son caractersticas del anillo aromtico.28 29. Taller de EspectroscopaALCOHOLES-OH Vibracin de alargamiento. Para un alcohol asociado la caracterstica es una banda intensa y ancha en la regin de 3000- 3700 cm-1. Un alcohol monomrico da una banda aguda en 3610-3640 cm-1C-O Vibracin de alargamiento localizada en 1000-1200 cm-1.C-OH Flexin en el plano en 1200-1500 cm-1.C-OH Flexin fuera del plano en 250-650 cm-1.29 30. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)AMINASN-H Bandas de alargamiento en la zona de 3300-3500 cm-1.Las aminas primarias tienen dos bandas.Las aminas secundarias tienen una banda, a menudo dbil.Las aminas terciarias no tienen banda de alargamiento N-H.C-N La banda de alargamiento es dbil y se observa en la zona de 1000-1350 cm-1.N-H Banda de flexin (tijera) se observa en la zona de 1640-1560 cm- 1, banda ancha.N-H Banda de flexin fuera del plano, que se observa en la zona de 650-900 cm-1.COMPUESTOS CARBONILICOSLos aldehdos, las cetonas, los cidos carboxlicos y sus derivados, dan la banda del carbonilo, este grupo es uno de los que absorben con una alta intensidad en la regin del infrarrojo en la zona de 1850-1650 cm-1.Vibraciones de alargamiento de compuestos carbonlicos.30 31. Taller de EspectroscopaPosicin de la absorcinTipo de compuesto cm-1 mAldehdo, RCHO 1720-1740 5.75-5.80Cetona, RCOR 1705-1750 5.70-5.87cido Carboxlico, RCOOH 1700-1725 5.80-5.88ster, RCOOR 1735-1750 5.71-5.76R= grupo saturado y alifticoALDEHDOSC=O Banda de alargamiento en 1725 cm-1. La conjugacin con dobles ligaduras mueve la absorcin a la derecha.C-H Banda de alargamiento del hidrgeno aldehdico en 2750 cm-1 y 2850 cm-1.CETONASC=O Banda de alargamiento aproximadamente a 1715 cm-1. La conjugacin mueve la absorcin a la derecha. 31 32. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Espectro infrarrojo de la butanonaCIDOSO-H Banda de estiramiento, generalmente muy ancha (debido a la asociacin por puente de hidrgeno) en la zona de 3000- 2500 cm-1, a menudo interfiere con la absorcin del C-H.C=O Banda de estiramiento, ancha, en la zona de 1730-1700 cm-1.C-O Banda de estiramiento, fuerte, en la zona de 1320-1210 cm-1.STERESC=O Banda de estiramiento cercana a 1735 cm-1C-O Banda de estiramiento, aparecen 2 bandas o ms, una ms fuerte que las otras, en la zona de 1300-1000 cm-1. Espectro infrarrojo de cido propinico32 33. Taller de EspectroscopaEspectro infrarrojo de acetato de metiloIV PROCEDIMIENTOEn la serie de espectros de infrarrojo que se presentan al final de cada prctica seale las bandas de absorcin caractersticas que le darn la pauta para identificar un compuesto, seale adems el tipo de vibracin que corresponde a la banda.V. ANTECEDENTES.Estructura molecular de alcanos, alquenos, alquinos, compuestos aromticos, alcoholes, aldehdos, cetonas, aminas, cidos carboxlicos y steres.VI.CUESTIONARIO1) Cules son las principales bandas de absorcin para un alcano en un espectro de IR?2) Cmo distingue un grupo isopropilo de un grupo terbutilo en un espectro de IR?3) Cundo un alcano tiene ms de 4 metilenos en una cadena lineal, cmo se le distingue en un espectro de IR?4) Cmo distingue un alcano, un alqueno y un alquino en un espectro de IR?33 34. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)5) Cmo distingue un aldehdo de una cetona en un espectro de IR?6) Qu vibraciones caractersticas presenta un cido carboxlico para localizarlo en un espectro de IR?7) Qu bandas le dan la pauta para diferenciar un ster de una cetona? A qu vibracin corresponde cada una de ellas?8) Cmo distingue una amina primaria de una secundaria en un espectro de IR?VII BIBLIOGRAFIAa) Fessenden R.J., Fessenden J.S.Qumica Orgnica2a edicin.Grupo Ed. Iberoamrica.Mxico (1982). 1b) Solomons TWGQumica Orgnica1a ed.Editorial Limusa, S. A.Mxico (1979).c) Morrison RT and Boyd RNQumica Orgnica2a ed. EspaolFondo EducativoInteramericanoMxico (1985).d) Dyer, John R.Application of Absorption Spectroscopy of OrganicCompounds.Prentice-HallInc, Inglewood Cliffe, N.J.(1965).e) Nakanishi K, Solomon P.H.Infrared Absorption Spectroscopy2nd Ed.Holden-Day Inc. (1977).f) Conley R. T.Espectroscopa InfrarrojaEd. AlahambraEspaa (1979). 2030405060708090100.0%T 2960.00 2874.24 1464.42137721.134 35. Taller de Espectroscopa35 36. 34 37. 56 38. 78 39. 910 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3015.822920.832863.631931.461852.471770.731610.981492.991460.221377.18769.19690.79 40. 11 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3044.923019.662999.712922.112868.171890.011792.561629.921515.571454.771379.35794.9212 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3084.733057.423021.022957.112901.382865.431940.421865.811796.041739.891667.751600.011533.801494.971469.601445.001393.911364.871268.291201.141029.91759.85694.67 41. 13 4000.03000200015001000605.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3332.052926.372856.761468.231379.831122.341058.01720.1114 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3368.332965.002934.042878.521461.421379.031040.23957.29 42. 15 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3450.003034.082922.851593.561493.991464.711330.331242.26751.6116 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3507.833004.402942.832840.361617.381507.681480.781465.041362.701284.871240.531214.531103.031031.07890.55823.04764.23716.97 43. 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 2974.462859.991459.761364.771289.041067.72911.07658.421718 44. 19 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3468.773013.442924.992858.881743.211656.891464.141374.631184.541035.98724.4820 4000.03000200015001000400.00.0102030405060708090100.0cm-1%T 3065.052957.662929.232869.731727.451599.701579.931463.011380.391273.081121.161038.53955.44739.77 45. Derivados Halogenados Obtencin de Cloruro de CiclohexiloPRCTICA2ADERIVADOS HALOGENADOSOBTENCIN DE CLORURO DE CICLOHEXILOI. OBJETIVOSA) Conocer la preparacin de un halogenuro de alquilo secundario a partir del alcohol correspondiente, mediante una reaccin de sustitucin nucleoflica.B) Preparar el cloruro de ciclohexilo por la reaccin de ciclohexanol con cido clorhdrico concentrado en presencia de cloruro de calcio anhdro, aislar y purificar por destilacin el producto de la reaccin.REACCIN: H2O+ CaCl2HCl+ClOHV= 6 ml V= 6.7 ml= 0.963 g/ml = 1.000 g/mlm= 5.778 g m=6.761 gPM= 100.16 g/mol PM= 118.61 g/moln= 0.057 mol n= 0.057 molp. eb.= 160-161 C p. eb.= 142 CII. MATERIAL 46. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Agitador de vidrio1 Porta-termmetro1 Anillo metlico1 Probeta graduada 25 ml1 Colector1 Refrigerante c/mangueras1 Embudo de filtracin rpida1 "T" de destilacin1 Embudo de separacin c/tapn1 Tapn de corcho mono-hordado1 Esptula1 Tela alambre c/asbesto1 Matraz Erlenmeyer 125 ml1 Termmetro -10 a 400o C.1 Matraz Erlenmeyer 50 ml2 Trampa para humedad1 Matraz pera de una boca 50 ml1 Tubo de goma 30 cm de largo1 Mechero con manguera1 Tubo de vidrio c/tapn de hule1 Pinzas de tres dedos c/nuez3 Vaso de precipitados 400 ml1 Vidrio de reloj1 Vaso de precipitados 250 ml1III. SUSTANCIAS Ciclohexanol6.0 ml Sol. saturada de NaCl tcnico10.0 ml cido clorhdrico conc.18.0 ml Sol. saturada de NaHCO310.0 ml Cloruro de calcio anh.5.0 g Hidrxido de sodio2.0 gIV. INFORMACINLa conversin de alcoholes en cloruros de alquilo se puede efectuar por varios procedimientos. Con alcoholes primarios y secundarios se usan frecuentemente cloruro de tionilo y halogenuros de fsforo; tambin se pueden obtener calentando el alcohol con cido clorhdrico concentrado y cloruro de zinc anhdro. Los alcoholes terciarios se convierten al halogenuro de alquilo con cido clorhdrico solo y en algunos casos sin calentamiento.El ciclohexanol es algo especial en su reactividad. Es un alcohol secundario y se convierte al cloruro cuando se calienta en presencia de cido clorhdrico concentrado y cloruro de calcio anhdro.V. PROCEDIMIENTO46 47. Derivados Halogenados Obtencin de Cloruro de CiclohexiloEn un matraz pera de 50 ml, de una boca, coloque 6 ml de ciclohexanol, agregue 18 ml de cido clorhdrico concentrado y 4.0 g de cloruro de calcio anhdro. Agregue varios cuerpos de ebullicin y conecte al matraz un refrigerante de agua en posicin de reflujo.A la salida del refrigerante coloque una trampa de gases como se indica en la figura. Caliente la mezcla a travs de una tela de asbesto, usando un bao de aire y lleve a un reflujo suave por un perodo de 60 minutos. Enfre la mezcla de reaccin a temperatura ambiente y transfirala a un embudo de separacin.Deje que se separe la mezcla en dos fases y deseche la fase inferior acuosa. Lave la fase orgnica sucesivamente con:a) 10 ml de solucin saturada de cloruro de sodio,b) 10 ml de solucin saturada de bicarbonato de sodio y,c) 10 ml de solucin saturada de cloruro de sodio.Seque la fase orgnica con cloruro de calcio anhidro. Coloque la fase orgnica seca en un matraz de destilacin, ensamble un sistema de destilacin simple, destile y colecte la fraccin con punto de ebullicin 128-130o C. Registre sus resultados y calcule el rendimiento del producto puro. al 5% 100 mlVI. ANTECEDENTES1. -Obtencin de halogenuros de alquilo.47 48. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)2.- Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de los reactivos y productos.3.- Mecanismo de SN1.4.- Mecanismo de SN25.- Comparacin de los mecanismos de SN1 y SN2.6.- Estudio de las reacciones de equilibrio.CUESTIONARIO1. -Qu tratamiento aplicara a los residuos de la reaccin?2. -Cul procedimiento qumico se debe realizar para eliminar el hidrxido de sodio en solucin que se encuentra en la trampa?3. -Se le podr dar utilidad a las lentejas de hidrxido de sodio que quedan en la trampa de humedad?4. - Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productosEspectros de I.R.a) Ciclohexanol 4000.03000200015001000605.03.9102030405060708090100.1cm-1%T 3347.122935.102860.482668.411714.251453.511365.221299.021259.611238.991174.811139.781069.221025.52968.32925.22889.53844.61789.02b) cloruro de ciclohexilo48 49. Derivados Halogenados Obtencin de Cloruro de Ciclohexilo4000.03000200015001000450.03.9102030405060708090100.0cm-1%T 3020.132935.802857.372656.451713.311449.191340.011266.101214.751136.141024.42992.93968.47888.37859.66816.73731.23684.53641.56557.95512.08472.17VII. BIBLIOGRAFIAa) D. Pavia, G.M. Lampmann y G.S. Kriz. Introduction to Organic Laboratory Techniques, W.B. Saunders Co.Philadelphia U.S.A. (1976),b) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).c) R.Q. Brewster y C.A. Vander Werf.Curso Prctico de Qumica Orgnica.2a. Edicin Ed. Alambra, Espaa (1970).d) J.D. Roberts y M.C. Caserio.Modern Organic Chemistry.W.A. Benjamin Inc., U.S.A. (1967)e) N.L. Allinger et al.Qumica Orgnica, Editorial Revert S.A.Espaa (1975).f) R.T. Morrison y R.N. Boyd.Qumica Orgnica, 2 EdicinFondo Educativo Interamericano.Mxico (1985).g) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er edition, Prentice HallNew Jersey (USA) 1999.h) Mohring, J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers, D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and Company NY 1997.49 50. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Mezcla de reaccinCloruro de ciclohexiloHCIFASE ORGNICACaCI2HCID1NaCIHCIFASE ORGNICAD23) Lavar con NaCICloruro de ciclohexiloNaHCO3FASE ACUOSA4) Lavar con NaHCO3FASE ORGNICAFASE ACUOSACiclohexanolCaCl2Anh. HCl con. Cloruro de ciclohexiloD3NaCIFASE ORGANICACloruro deciclohexiloD2Obtencin de cloruro de ciclohexilo1) Calentar a reflujo. 2) Separar fasesFASE ACUOSAFASE ACUOSA5) Lavar con NaCINa2SO4D4SLIDO6) Secar con Na2SO4 y decantarCloruro deciclohexiloCLORURO DECICLOHEXILOResiduos de destilacin7) DestilarLQUIDOD1, D2, D3: Juntar soluciones y checar el pH, neutralizar, en caso necesario y deschese por el drenaje. D4: Pngase a secar, empquese y eti- qutese para nuevo uso como dese- cante. D5: Separar fases en caso necesario, la fase pesada mandarla a incine- racin, checar el pH a la fase a- cuosa y neutralizar; si presenta alguna coloracin, adsorber en carbn activado. RESIDUOD5DESTILADO50 51. Obtencin de bromuro de n-butiloPRCTICADERIVADOS HALOGENADOS2BOBTENCIN DE BROMURO DE N-BUTILOI. OBJETIVOSa) Obtencin de un halogenuro de alquilo primario a partir de un alcohol primario mediante una reaccin de sustitucin nucleoflica.b) Investigar el mecanismo y las reacciones competitivas que ocurren durante la reaccin.REACCIN:+NaHSO4H2SO4NaBrBrOHH+++H2OV= 10 ml V= 11.73 ml= 0.810 g/ml = 1.276 g/mlm= 8.10 g m= 14.977 gPM= 74.12 g/mol PM= 137.03 g/moln= 0.1093 mol n= 0.1093 molp. eb.= 117.7 C p. eb.= 100-104 CII. MATERIAL Agitador de vidrio1 Porta-termmetro1 Anillo metlico1 Probeta graduada 25 ml1 Columna Vigreaux1 Recipiente de peltre1 Embudo de adicin c/tapn1 Refrigerante c/mangueras151 52. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Esptula1 "T" de destilacin1 Manguera de hule p/conexin1 Tapn p/Erlenmeyer 50 ml1 Matraz Kitazato1 Tela alambre c/asbesto1 Matraz Erlenmeyer 50 ml2 Termmetro -10 a 400o C.1 Matraz Erlenmeyer 125 ml1 Tubo de vidrio 20 cm1 Matraz de bola QF 25 ml1 Vaso de precipitados 250 ml1 Matraz pera de dos bocas 50 ml1 Vaso de precipitados 400 ml1 Mechero c/manguera1 "T" de vacio1 Pinzas de tres dedos c/nuez4 Colector1 Vidrio de reloj1III. SUSTANCIAS Bromuro de Sodio14.0 g Hidrxido de sodio20.0 g Solucin de NaOH al 5%10.0 ml Alcohol n-butlico10.0 ml cido sulfrico conc.10.0 ml Sulfato de sodio anhidro10.0 gIV. INFORMACINLa conversin de alcoholes en haluros de alquilo se puede efectuar por varios procedimientos. Con alcoholes primarios y secundarios se usan frecuentemente cloruro de tionilo o halogenuros de fsforo; tambin se pueden obtener calentando el alcohol con cido clorhdrico concentrado y cloruro de zinc anhdro, o usando cido sulfrico concentrado y bromuro de sodio. Los alcoholes terciarios se convierten al halogenuro de alquilo correspondiente con cido clorhdrico solo y en algunos casos sin necesidad de calentar.V. PROCEDIMIENTOEn un matraz pera de dos bocas de 50 ml coloque 10 ml de agua, aada 14 g de bromuro de sodio, agite, y adicione 10 ml de n-butanol. Mezcle perfectamente, aada cuerpos de ebullicin y adapte un sistema de destilacin fraccionada como lo indica la figura.Enfre el matraz en un bao de hielo y pasados unos minutos adicione por la boca lateral del matraz 10 ml de cido sulfrico52 53. Obtencin de bromuro de n-butiloconcentrado, mediante un embudo de adicin, en porciones de aprox. 2 ml cada vez (Nota 1). Terminada la adicin, retire el bao de hielo y el embudo de adicin y tape la boca lateral del matraz de pera con el tapn esmerilado. Adapte una trampa de solucin de sosa (25 ml), segn lo indica la figura.Caliente la mezcla de reaccin suavemente empleando un bao de aire. Se empieza a notar el progreso de la reaccin por la aparicin de dos fases, siendo la fase inferior la que contiene el bromuro de n-butilo. Reciba el destilado en un recipiente enfriado en un bao de hielo (Nota 2). Continue el calentamiento hasta que el destilado es claro y no contiene gotas aceitosas.(Nota 3)Pase el destilado al embudo de separacin y lave este con 5 ml de agua (el bromuro es la capa inferior), agite vigorosamente. Verifique que el pH no sea cido (en caso necesario haga otro lavado con 5 ml de agua). Transfiera el bromuro de n-butilo hmedo a un matraz Erlenmeyer y seque con sulfato de sodio anhdro. Decante al matraz de pera y destile por destilacin simple, colectndose la fraccin que destila entre 75-80oC en un recipiente previamente pesado.NOTAS1) CUIDADO! el cido sulfrico causa severas quemaduras. Use lentes de seguridad y agite despus de cada adicin.2) En el condensador se forma una mezcla aceitosa de agua con bromuro de n-butilo. 53 54. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)3) Analice cuidadosamente cada uno de los pasos involucrados en este procedimiento; trabaje con ventilacin adecuada ya que puede haber desprendimientos de HBr.VI. ANTECEDENTES1.- Obtencin de halogenuros de alquilo.2.- Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de los reactivos y productos.3.- Mecanismo de SN1.4.- Mecanismo de SN2.5.- Comparacin de los mecanismos de SN1 y SN2.6.- Estudio de las reacciones de equilibrio.CUESTIONARIO1.- Considerando los residuos de la mezcla de reaccin, cul procedimiento qumico realizara antes de desecharla?2. - Cmo eliminara los residuos de la solucin de hidrxido de sodio y de cido sulfrico concentrado?3. - Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.54 55. Obtencin de bromuro de n-butiloEspectros de I.R.a) n-butanol 4000.03000200015001000500295.010.22030405060708090100.0cm-1%T 3347.502942.501464.071379.431214.521112.031072.211042.33989.69950.32899.44844.91734.91645.00b) Bromuro de n-butilo55 56. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VII. BIBLIOGRAFIAa) D. Pavia, G.M. Lampmann y G.S. Kriz. Jr. Introduction to Organic Laboratory Techniques.W.B. Saunders Co.Philadelphia U.S.A. (1976)b) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).c) R.Q. Brewster y C.A. Vander Werf.Curso Prctico de Qumica Orgnica.2a. Edicin Edit. Alhambra.Espaa (1970).d) J.D. Roberts y M.C. Caserio.Modern Organic Chemistry.W.A. Benjamin Inc.U.S.A. (1967)e) N.L. Allinger et al.Qumica Orgnica.Editorial Revert S.A.Espaa (1975).f) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er editionPrentice HallNew Jersey, USA (1999).g) Mohring, J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers, D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and CompanyNew York, USA (1997).56 57. Obtencin de Bromuro de n-butiloOBTENCIN DE BROMURO DE n-BUTILOH20NaBrBromuro den-butilo impuroH2SO4DestiladoAgitar, agregar el n-butanol, enfriar, agregar H2SO4 lentamente, tapar, adaptar trampa, destilarNaBrNaOHResiduos detrampan-butanolNaBr, NaHSO4Residuos dedestilacinD1D2H2SO4AguaD3Lavar con aguaBromuroden-butiloNa2SO4H2OD4D5Residuo dedestiladoD2,D4: Filtrar Slidos presentes, neutralizar la solucin y desecharla por el drenaje. Los Slidos se pueden desechar. D1,D3: Checar el pH, neutralizar y desechar por el drenaje. D5: Mandar a incineracin. Fase OrgnicaFase acuosaLquidoDestilarSlidoResiduoDestiladoSecar con Na2SO4Decantar57 58. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)58 59. Sntesis de WilliamsonPRCTICASNTESIS DE WILLIAMSON3OBTENCIN DE CIDO FENOXIACTICOI. OBJETIVOSA) Preparar mediante una reaccin de sustitucin nucleoflica bimolecular un ter (Sntesis de Williamson).B) Purificar el producto obtenido por el mtodo de extraccin selectiva.C) Distinguir las propiedades cidas de fenoles y cidos carboxlicos.REACCIN :a)NaOHOCH2COOHClCH2COOH+ OHb)HClm= 0.5 g m= 0.75 g m= 0.807 gPM= 94 g/mol PM= 94.45 g/mol PM= 152 g/moln= 5.31x10-3 mol n= 7.94x10-3 mol n= 5.31x10-3 molp. f.= 40-42 C p. f.= 62-64 C p. f.= 98-100 CREACTIVOLIMITANTE59 60. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)II. MATERIAL Recipiente de peltre1 Matraz Erlenmeyer 50 ml. c/corcho1 Resistencia elctrica1 Vaso de precipitados 250 ml1 Agitador de vidrio1 Embudo Bchner c/alargadera1 Probeta graduada 25 ml1 Matraz Kitazato c/manguera1 Matraz Erlenmeyer 125 ml1 Embudo de separacin c/tapn1 Pinzas de tres dedos c/nuez1 Esptula1 Vidrio de reloj Pipeta de 10 ml. Vaso de precipitados 150 ml111 Refrigerante con mangueras Matraz pera de una boca de 50 ml11III. SUSTANCIAS Fenol0.5 g Sol. de NaOH 33%2.5 ml cido monocloractico0.75 g HCl concentrado7.5 ml Eter etlico15 ml Sol. de NaHCO3 15%7.5 mlIV. INFORMACINa) Los halogenuros de alquilo sufren reacciones de sustitucin nucleoflica con alcoholes produciendo teres.b) Los fenoles son nuclefilos con una baja reactividad pero sus sales (los fenxidos) son nuclefilos muy reactivos.c) Los fenoles son compuestos ms cidos que el agua pero menos cidos que el cido carbnico.d) Los cidos carboxlicos orgnicos son cidos ms fuertes que el cido carbnico.e) Las sales inicas de los fenoles y de los cidos carboxlicos son solubles en agua.V. PROCEDIMIENTOEn un matraz de pera de 50 ml una boca disuelva 0.5 g de fenol (PRECAUCION Este es muy irritante!) en 2.5 ml de NaOH al 33% (Nota 1), tape el matraz con un tapn de corcho y agite vigorosamente durante 5 min., Agregue 0.75 g de cido monocloroactico, vuelva a tapar el matraz y contine la60 61. Sntesis de Williamsonagitacin por 5 minutos ms. Si la mezcla se hace pastosa, puede agregar de 1 a 3 ml de agua (Nota 2). Quite el tapn y coloque el matraz sobre un bao Mara con un sistema de reflujo durante 40 min. Enfre la solucin y diluya con 5 ml de agua. Acidule con HCl concentrado hasta pH de 1 (Nota 3).Coloque la mezcla en el embudo de separacin y:A) Haga extracciones con ter etlico usando 3 porciones de 5 ml c/u.B) Junte los extractos orgnicos y colquelos en el embudo de separacin.C) Lave la fase orgnica 3 veces con 5 ml de agua cada vez (las fracciones acuosas se desechan) (Nota 4).D) La fraccin orgnica se extrae con NaHCO3 al 15% (3 porciones de 2.5 ml c/u.).E) El extracto acuoso alcalino (Nota 5) se acidula con HCl concentrado, PRECAUCION! (Nota 6) sea cuidadoso porque se produce espuma hasta que precipita todo el producto.F) El producto se aisla por filtracin y se seca al aire. Se determina rendimiento y punto de fusin.NOTAS :1) Comprobar la alcalinidad de la solucin con papel pH.2) Si se agrega exceso de agua, puede disolverse el producto.3) Comprobar la acidez de la solucin con papel pH.4) Nunca deseche fracciones, hasta el final del experimento.5) Comprobar la alcalinidad de la solucin con papel pH.6) La adicin debe ser gota a gota.VI. ANTECEDENTESA) Reaccin de sustitucin nucleoflica bimolecular.B) Diferentes mtodos de obtencin de teres.C) Sntesis de Williamson, condiciones de reaccin.D) Acidez de fenoles y de cidos carboxlicos.E) Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de reactivos y productos.F) Uso del cido fenoxiactico.G) Extraccin con disolventes activos.61 62. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VII. CUESTIONARIO1) Qu reaccin ocurre entre el hidrxido de sodio y el fenol?2) Qu reaccin ocurre entre el hidrxido de sodio y el cido monocloroactico?3) Qu sucede si la mezcla de reaccin no contiene la suficiente cantidad de hidrxido de sodio al iniciarse la reaccin?4) Escriba un diagrama de separacin que nos indique el proceso de purificacin del cido fenoxiactico.5) Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productosEspectros de I.R.a) cido monocloroactico. 4000.03000200015001000450.03.9102030405060708090100.0cm-1%T 3007.462957.692679.972566.612480.601814.101720.021417.861393.981300.241287.301201.921178.32932.18849.73827.93788.59640.71b) Fenol62 63. Sntesis de Williamson4000.03000200015001000605.013.72030405060708090100.0cm-1%T 3314.983050.222734.571937.371596.771499.741475.361370.021234.171170.021155.151071.041024.891000.19888.69810.33752.94689.85c) cido fenoxiactico 4000.03000200015001000450.04.0102030405060708090100.1cm-1%T 2919.732575.531734.721703.151598.201584.811498.511438.271373.921311.321300.131288.011265.091234.741184.931159.421094.671073.731022.43961.90889.05835.13754.86689.62578.21530.44510.62VIII. BIBLIOGRAFIA63 64. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)a) Brewster, R.Q. Vanderwerf, C.A. y Mc. Ewen, W.E.Curso Prctico de QumicaOrgnica3a. EdicinEd. Alhambra S.A., Madrid (1979).b) Cremlyn, R.J.W. and Still, R.H..Named and Miscellaneous Reactions in Practical Organic ChemistryHeinmann Educational Books Ltd.London (1967).c) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er editionPrentice HallNew Jersey, USA (1999).d) Mohring,J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers, D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and CompanyNew York, USA (1997).64 65. Sntesis de WilliamsonSNTESIS DE WILLIAMSONOBTENCIN DE ACIDO FENOXIACTICOMezcla deReaccinFENOLNaOH (33%) 1) Agitar2) Agitar 5' 4) Enfriar3) Calentar b.M. 40 min. 5) Diluir y llevar a pH=1CIDO MONOCLOROACTICONaCIAc. FenoxiacticoFenolAc. Monocloroactico6) Extraccin con ter EtlicoD1D27) Lavar con aguaFASE ORGNICA8) Extraccin con NaHCO3ter Etlico+ FenolSal sdicade cidoFenoxiacticoD3HCILQUIDOD4CIDO FENOXIACTICO 11) Secar9) HCI 1:110) Filtrar. SLIDOD1,D2,D4: Mezclar soluciones. Dependiendo pH,neutralizar, desechar por drenaje, D3 Recuperar disolvente por destilacin separando los slidos por filtracin El residuo de la destilacin enviarlo a incineracin. FASE ACUOSAFASE ORGNICAFASE ACUOSAFASE ORGNICAFASE ACUOSA65 66. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)NOTAS:66 67. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoPRCTICA4CINTICA QUMICADETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE VELOCIDAD DE REACCIN DE LA HIDRLISIS DEL CLORURO DE ter-BUTILO.I. OBJETIVOEl alumno aprender a comprobar experimentalmente el mecanismo de una reaccin SN1 mediante la determinacin grfica del orden y la constante de velocidad de una ecuacin de 1er orden.REACCINObtencin de cloruro de ter-butilo H2O+HCl+CClCH3CH3CH3COHCH3CH3CH3V= 6 ml V= 6.915 ml= 0.786 g/ml = 0.851 g/mlm= 4.716 g m= 5.889 gPM= 74.12 g/mol PM= 92.57 g/moln= 0.0636 mol n= 0.0636 molp. eb.= 83 C p. eb.= 51-52 CHidrlisis de cloruro de ter-butilo EtOH/H2OH2O+HCl+CClCH3CH3CH3COHCH3CH3CH367 68. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)II. MATERIAL11 Embudo de separacin c/tapn Matraz pera de una boca 50 ml11 Porta-termmetro "T" de destilacin11 Recipiente de peltre Refrigerante c/mangueras Termmetro -10 a 400o C.11 Colector11 Vaso de precipitados 250 ml Probeta graduada 25 ml Matraz aforado 100 ml1 Matraz Erlenmeyer 50 ml1 Pipeta volumtrica 10 ml1 Pipeta volumtrica 1 ml1 Bureta graduada 50 ml1 Matraces Erlenmeyer 125 ml3 Embudo de filtracin rpida1 Pinzas de tres dedos c/nuez3 Esptula1 Propipeta (adaptador con jeringa)1 Resistencia elctrica1 Tapn de corcho (#5)1III. SUSTANCIAS Alcohol terbutlico6 ml Sol de carbonato de sodio al 10%10 ml Etanol 96 R.A.70 ml Agua destilada40 ml cido clorhdrico conc.18 ml Sulfato de sodio anhidro1 g Fenoftalena0.1g Cloruro de calcio2 g Hidrxido de sodio 0.05 N10 mlIV. INFORMACINa) Una reaccin qumica comprende la conversin de reactivos a productos.b) Las reacciones pueden ser bimoleculares o unimoleculares.c) Un mecanismo de reaccin es la descripcin paso por paso, del proceso que ocurre cuando los reactivos se convierten a productos.d) La cintica de las reacciones se refiere al estudio detallado de la velocidad de las reacciones qumicas. Permite estudiar un mecanismo, ya que proporciona una medida de las velocidades de reaccin, y una indicacin sobre el nmero y la68 69. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdonaturaleza de las molculas que intervienen en la reaccin. Los experimentos se llevan a cabo a temperaturas y concentraciones de reactivos controladas con precisin. Conforme transcurre la reaccin se pueden determinar la disminucin o el aumento de un reactivo o producto en funcin del tiempo transcurrido.e) La interpretacin de los resultados experimentales, junto con una expresin matemtica, conduce a una mejor comprensin de los mecanismos de reaccin.V. PROCEDIMIENTOa) Obtencin de cloruro de ter-butilo.Coloque en un matraz erlenmeyer de 125 ml con tapn: 6 ml de terbutanol, 18 ml de cido clorhdrico, 2.0 g de cloruro de calcio y mzclelos con agitacin vigorosa durante 15 minutos. Transfiera el contenido del matraz a un embudo de separacin, deje reposar hasta la separacin de fases, elimine la capa inferior (Nota 1), lave dos veces el cloruro de ter-butilo formado con una solucin de carbonato de sodio al 10% (5 ml cada vez) (Nota 2). Seque el cloruro de ter-butilo con sulfato de sodio anhdro y purifquelo por destilacin simple (Nota 3). Recoja la fraccin que destila entre 42-45o C.b) Determinacin de la constante de velocidad de la hidrlisis del cloruro de ter-butilo.EtOH/H2OH2O+HCl+CClCH3CH3CH3COHCH3CH3CH369 70. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Coloque 1 ml de cloruro de ter-butilo, recin destilado y seco, en un matraz aforado de 100 ml (Nota 4), afore con una mezcla de etanol / agua 77:33 (utilice alcohol de 96o y agua destilada, nota 5).Mezcle y empiece a contar el tiempo (Nota 6). Espere dos minutos, tome una alcuota de 10 ml y titule con NaOH 0.05 N, use fenoftalena como indicador (Nota 7). A los 12 minutos de haber hecho la mezcla, realice otra titulacin, hasta hacer un total de 8-9 titulaciones. Anote los resultados en el siguiente cuadro:TiempoVol. de NaOHx=Conc. de Cl de t- butilo mol/l(a-x)a/(a-x)log a/(a-x)KVI. CALCULOSCalcule "K" para distintos valores de "t" con la siguiente formula:K= 2.3 log a(a-x) 1ta= concentracin inicial de cloruro de ter-butilo en moles/l=1 ml x 0.85 (dens. t-BuCl) x 10/92.5 (PM t-BuCl)=0.092 mol/lx= Vol. NaOH x Norm./10= mol/l de cloruro de ter-butilo transformado en el tiempo t.70 71. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoPara encontrar el valor de "K" por el mtodo grfico, construya la siguiente grfica, cuya pendiente es igual a m=(Y2-Y1)/(X2-X1) y nos da el valor de K= 2.3 m.log a(a-x)tFormule conclusiones de acuerdo a sus datos experimentales.NOTAS1.- La fase inferior corresponde al HCl residual.2.- Durante los lavados el cloruro de ter-butilo queda en la fase superior. Consulte la densidad del cloruro de ter-butilo.3.- Use un sistema de destilacin sencilla, caliente el matraz sumergido en un bao mara. Reciba el destilado en un matraz con un bao de hielo.4.- Para obtener datos correctos se necesita que el material empleado est limpio y seco.5.- Se usa esta proporcin, porque cuando se mezcla el etanol con el agua, hay una contraccin del volumen total.6.- Desde el momento que agrega la mezcla de etanol-agua empiece a contar el tiempo de dos minutos para hacer la 1a. titulacin.7.- Utilice 1 2 gotas de fenoftalena. El punto final de la titulacin es cuando se produce el vire al color rosa tenue y este persiste por un minuto.VII. ANTECEDENTES1.- Cintica Qumica2.- Expresin de la velocidad de una reaccin71 72. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)3.- Orden de reaccin4.- Influencia de la concentracin de los reactivos en la velocidad de una reaccin.5.- Ecuacin cintica para una reaccin de 1er. orden.6.- Determinacin grfica del orden y constante de la velocidad para una ecuacin de primer orden.7.- Efecto de la temperatura en la velocidad de una reaccin.8.- Teora de la colisin, del estado de transicin.9.- Mecanismo de obtencin de cloruro de ter-butilo.10.- Ecuacin SN1: Mecanismo y cintica de la hidrlisis del cloruro de ter-butilo.11.- Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de reactivos y productos.VII. CUESTIONARIO1.- Con base a los datos experimentales cul es el orden de la reaccin?2.- De acuerdo a este orden; cul es el mecanismo de la reaccin de hidrlisis?3- Qu ser necesario hacer antes de desechar al drenaje los residuos de la reaccin de obtencin del cloruro de ter-butilo que contienen agua, cloruro de calcio y ter-butanol?4- Qu precauciones debe tener al trabajar con cido clorhdrico concentrado?5.- Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productosEspectros de I.R. 72 73. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoa) Ter-butanol 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3371.922972.942567.101656.871472.141381.331364.661239.191202.011022.28913.43749.25645.77466.11b) Cloruro de ter-butiloIX. BIBLIOGRAFA 73 74. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)1.-Laider K.J.Cintica de reacciones. Vol 1Edit. Alhambra.Madrid, Espaa (1971).2.-Morrison R.T. y Boyd R.N.Qumica Orgnica.2 EdicinFondo Educativo Interamericano.Mxico (1985).3.-Brewster R.Q. y Vander Werf C.A.Curso Prctico de Qumica Orgnica. 2a ed.Edit. Alhambra.Madrid, Espaa (1970).4.-Moore A.J. y Dalrymple D.L.Experimental Methods in Organic Chemistry.2a ed.W.B. Saunders Company.U.S.A. (1976).74 75. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoNOTAS:75 76. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)TerbutanolHCI, CaCI2HCICloruro de terbutilo, Agua, HCID1FASE ACUOSA1) Agitar 15' 2) Separar fases. FASE ORGNICAOBTENCIN DE CLORURO DE TERBUTILO3) Lavar con Na2CO3 (10%). H2ONaCIFASE ACUOSAFASE ORGNICA4) Secar con Na2SO4. Cloruro de terbutiloLQUIDONa2SO4H2OD3D2SLIDOCloruro deTerbutiloResiduosdestiladoD45) DestilarDESTILADORESIDUO6) Agregar Agua-Metanol7) Determinar constanteNaCI, AguaTerbutanolMetanolD5D1, D3: Checar PH, neutralizar y desechar por el drenaje. D2: Si contiene terbutanol, destilar el agua y mandar a incine- racin el residuo. D4: Mandar a incineracin. D5: Recuperar metanol por destilacin. Neutralizar el residuo y desecharlo por el drenaje.76 77. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoPRCTICAPREPARACION DE CICLOHEXEEPARACION CICLOHEXENONO 5I. OBJETIVOSa) Preparar ciclohexeno por deshidratacin cataltica de ciclohexanol.b) Comprender la influencia de factores experimentales que modifican una reaccin reversible.REACCINOHV= 10 ml V= 9.7243 ml= 0.962 g/ml = 0.811 g/mlm= 9.62 g m= 7.886 gPM= 100.16 g/mol PM= 82.15 g/moln= 0.096 mol n= 0.096 molp. eb.= 160-161 C p. eb.= 83 C 78. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)II. MATERIAL Agitador de vidrio1 Probeta graduada 25 ml1 Anillo metlico1 Pipeta graduada 5 ml1 Colector1 Refrigerante c/mangueras1 Columna Vigreaux1 Tubo de vidrio 20 cm1 Embudo de separacin c/tapn1 Tela alambre c/asbesto1 Matraces Erlenmeyer 50 ml2 Termmetro -10 a 400o C.1 Matraz Kitazato1 Matraz pera de una boca de 50 ml1 Matraz bola QF 25 ml1 Pinzas de tres dedos c/nuez3 Mechero c/manguera1 Porta-termmetro1 "T" de destilacin1 Tubos de ensayo2 Vaso de precipitados 250 ml2 Tubo de goma 30 cm1 "T" de vacio1 Tapn monohoradado1III. SUSTANCIAS Ciclohexanol10.0 ml Tetracloruro de carbono5.0 ml cido sulfrico conc.0.5 ml Sol. de KMn O4 al 0.2%25 ml Sol. de NaHCO3 al 5%15 ml Sol. de Bromo en CCl41 ml Sulfato de sodio anh. Bicarbonato de sodio2.0 g2.0 g Cloruro de sodio Q.P. Sol. Sat. de NaHCO32.0 g15 mlIV. INFORMACINa) La reaccin para obtener ciclohexeno a partir de ciclohexanol es reversible.b) La reversibilidad de una reaccin se puede evitar:i) Si se elimina el producto del medio de reaccin a medida que sta sucede.ii) Si se aumenta la concentracin de uno o varios de los reactivos.iii) Si se aumenta o disminuye la temperatura en el sentido que se favorezca la reaccin directa, etc.C) Por lo tanto, las condiciones experimentales en las que se efecta una reaccin determinan los resultados de sta, en cuanto a calidad y cantidad del producto obtenido.78 79. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoV. PROCEDIMIENTOPreparar el ciclohexeno a partir de ciclohexanol por dos procedimientos diferentes (Mtodo A y Mtodo B) y comparar los resultados obtenidos en cuanto a calidad y cantidad del producto, con el fin de determinar que mtodo es ms eficiente.Luego se comprobar a travs de reacciones especficas de identificacin, la presencia de dobles enlaces C=C en el ciclohexeno obtenido (pruebas de insaturacin).Mtodo A. Por destilacin fraccionada.Monte un equipo de destilacin fraccionada (Nota 1).En el matraz pera de una boca de 50 ml coloque 10 ml de ciclohexanol, agregue gota a gota y agitando 0.5 ml de cido sulfrico concentrado, agregue cuerpos de ebullicin y adapte el resto del equipo. Posteriormente vierta en la trampa 25 ml de la solucin de permanganato de potasio.Emplee un bao de aire y caliente moderadamente el vaso de pp con el mechero, a travs de la tela de asbesto. Reciba el destilado en el matraz de bola y colecte todo lo que destile entre 80-85oC enfriando con un bao de hielo.Suspenda el calentamiento cuando solo quede un pequeo residuo en el matraz o bien empiecen a aparecer vapores blancos de SO2. (Nota 2)Sature el destilado con cloruro de sodio y decntelo en el embudo79 80. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)de separacin, lvelo 3 veces con una solucin de bicarbonato de sodio al 5% empleando porciones de 5 ml cada vez.Coloque, la fase orgnica en un vaso de precipitados y squela con sulfato de sodio anhdro. Esta fase orgnica debe ser ciclohexeno, el cual deber purificar por destilacin simple, empleando un bao de aire (Nota 3). Colecte la fraccin que destila a la temperatura de ebullicin del ciclohexeno (Nota 4).La cabeza y la cola de la destilacin pueden utilizarse para hacer las pruebas de insaturacin, que se indican al final de este procedimiento.Mida el volumen obtenido y entrguelo al profesor. Calcule el rendimiento de la reaccin.Mtodo B. Por reflujo directo.La realizacin de este mtodo tiene por objetivo establecer una comparacin con el anterior en cuanto a los resultados que se obtengan. Por esta razn, slo un alumno pondr en prctica este mtodo en tanto los dems debern tomar en cuenta este resultado para hacer la comparacin respectiva.Monte un equipo de reflujo directo. En el matraz pera de una boca coloque 10 ml de ciclohexanol, agregue gota a gota y agitando 0.5 ml de cido sulfrico concentrado, agregue cuerpos de ebullicin y adapte el resto del equipo.Caliente el sistema con el mechero a travs de la tela de alambre con asbesto, empleando un bao de aire, durante 45 minutos.Luego djelo enfriar un poco y vierta la mezcla de reaccin en una suspensin de 2 g de bicarbonato de sodio en 10 ml de agua. Separe entonces la fase orgnica, lvela con 3 porciones de 5 ml de una solucin saturada de bicarbonato de sodio y squela con sulfato de sodio anhdro. Purifique por destilacin simple, empleando un bao de aire, el ciclohexeno obtenido.80 81. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoMida el volumen obtenido y entrguelo al profesor. Calcule el rendimiento de la reaccin.REALICE LAS SIGUIENTES PRUEBAS DE INSATURACIN.1) Reaccin con Br2/CCl4.En un tubo de ensayo coloque 1 ml de solucin de bromo en tetracloruro de carbono, agregue 1 ml de ciclohexeno y agite. Observe e interprete los resultados. Escriba la reaccin que se lleva a cabo.2) Reaccin con KMnO4.En un tubo de ensayo coloque 1 ml de solucin de permanganato de potasio (acidule a pH 2 3), agregue 1 ml de ciclohexeno y agite. Observe e interprete los resultados. Escriba la reaccin que se lleva a cabo.Resuma en el siguiente cuadro los datos experimentales de los dos mtodos de obtencin del ciclohexeno.MtodosCondiciones ExperimentalesTemperatura de la destilacinVolumen del destilado (ml)% de la reaccinABNOTAS1) Para aumentar el gradiente de temperatura en la columna cbrala exteriormente con fibra de vidrio.2) Enfre muy bien el aparato antes de desmontar y coloque el matraz de bola con su tapn en un bao de hielo.3) Tenga cuidado de utilizar el material bien limpio y seco.4) El punto de ebullicin del ciclohexeno es de 83-84o C. a 760 mm Hg ycomo la presin atmosfrica en la Ciudad Universitaria D.F. es de 570-590 mmHg, el punto de ebullicin del ciclohexeno es de 71-74oC.81 82. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VI. ANTECEDENTESa) Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de reactivos y productos.b) Deshidratacin cataltica de alcoholes para obtener alquenos. Mecanismo de reaccin.c) Influencia de las condiciones experimentales en la reversibilidad de una reaccin.d) Reacciones de adicin a dobles ligaduras.VII. CUESTIONARIO1. - Con base en los resultados obtenidos, cul de los dos mtodos es el ms eficiente para obtener ciclohexeno? Explique.2. - a) Qu es una reaccin reversible?b) Qu es una reaccin irreversible?c) Qu es una reaccin en equilibrio?3. - Cules fueron los principales factores experimentales que se controlaron en esta prctica.4. - Qu debe hacer con los residuos de la reaccin depositados en la pera o matraz antes de desecharlos por el drenaje?5. - Cul es la toxicidad de los productos que se forman al realizar las pruebas de insaturacin6. - Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.Espectros de I.R.a) Ciclohexanol82 83. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdo4000.03000200015001000605.03.9102030405060708090100.1cm-1%T 3347.122935.102860.482668.411714.251453.511365.221299.021259.611238.991174.811139.781069.221025.52968.32925.22889.53844.61789.02b)Ciclohexeno 4000.03000200015001000500245.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3021.682927.112860.042839.502659.391654.881449.391440.191385.231324.771268.511139.621039.06918.89877.40810.29719.89643.34454.49 405.97VIII. BIBLIOGRAFA83 84. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)a) Brewster R.Q., Vander Werf C.A. y Mc. Ewen W.E.Curso Prctico de Qumica Orgnica,2a. EdicinAlhambraMadrid, (1979).b) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).c) Pavia D.L., Lampman G.M. y Kriz G.S.Introduction to Organic Laboratory Techniques.W.B. Saunders Co.Philadelphia, (1976).d) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er editionPrentice HallNew Jersey, USA (1999).e) Mohring, J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers, D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and CompanyNew York,USA (1997).84 85. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoNotas:85 86. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)CICLOHEXANOLH2SO4 con. H2SO4Mat. org. degradadaD1CiclohexenoAguaCiclohexenoimpuro, hmedoNaCINaHCO3Na2SO4D2CiclohexenoimpuroNa2SO4CICLOHEXENOPUROResiduosOrgnicosOBTENCIN DE CICLOHEXENO2) Saturar con NaCI3) Lavar con NaHCO3 (5%) 4) Secar con Na2SO45) Decantar o filtrarD31) Destilar7) Tomar muestrasMnO2DiolD66) DestilarD41,2-DibromoCiclohexanoD5D5: Mandar a incineracin. D6: Filtrar el MnO2, etiquetarlo, y confinarlo. Checar pH al l- quido y desechar por el drena- je. D1: Separar fases, mandar a inci- neracin la fase orgnica, utilizar fase acuosa para neutralizar D2. D2: Neutralizar con D1 y checar pH. D3: Secar para uso posterior. D4: Mandar a incineracin. FASE ACUOSASOLIDOLQUIDORESIDUODESTILADOFASE ORGNICADESTILADORESIDUO+KMnO4+Br286 87. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoPRCTICAOXIDACION DE n-BUTANOL A n-BUTIRALDEHDO6I. OBJETIVOSa) Ejemplificar un mtodo para obtener aldehdos alifticos mediante la oxidacin de alcoholes.b) Formar un derivado sencillo del aldehdo obtenido para caracterizarlo.REACCINH2SO4K2Cr2O7H2O+OOHV= 1.6 ml V= 1.57 ml= 0.810 g/ml = 0.800 g/mlm= 1.296 g m= 1.2619 gPM= 74.12 g/mol PM= 72.11 g/moln= 0.0175 mol n= 0.0175 molp. eb.= 117.7 C p. eb.= 75 CII. MATERIAL Matraz pera de dos bocas de 50 ml1 Matraz Erlenmeyer 50 ml1 Refrigerante c/mangueras1 Matraz Kitazato c/manguera1 Embudo de filtracin rpida1 Mechero Bunsen1 Embudo de separacin c/tapn1 Tela alambre c/asbesto1 Anillo metlico1 "T" de destilacin1 Esptula1 Colector1 Tubos de ensaye2 Porta-termmetro1 88. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Pinzas de tres dedos c/nuez3 Probeta graduada 25 ml1 Pinzas para tubo de ensayo Vidrio de reloj11 Termmetro -10 a 400o C.1 Recipiente de peltre1 Vaso de precipitados 150 ml1 Matraz Erlenmeyer 125 ml1 Vaso de precipitados 250 ml1 Embudo Bchner c/alargadera1 Columna Vigreaux1 Pipeta graduada 5 ml2 Resistencia elctrica1III. SUSTANCIAS Dicromato de potasio1.9 g cido sulfrico conc.2.0 ml Solucin de 2 4- dinitrofenilhidrazina0.5 ml Etanol n-butanol2.0 ml1.6 mlIV. INFORMACINa) La oxidacin de alcoholes a aldehdos o cetonas es una reaccin muy til. El cido crmico y diversos complejos de CrO3 son los reactivos ms tiles en los procesos de oxidacin en el laboratorio.b) En el mecanismo de eliminacin con cido crmico se forma inicialmente un ester crmico el cual experimenta despus una eliminacin 1,2 produciendo el doble enlace del grupo carbonilo.c) Los aldehdos son compuestos con punto de ebullicin menor que el de los alcoholes y de los cidos carboxlicos con peso molecular semejantes.V. PROCEDIMIENTOA un matraz pera de dos bocas de 50 ml de capacidad adapte por una de ellas, un embudo de adicin y por la otra un sistema de destilacin fraccionada con una columna Vigreaux.88 89. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoEn un vaso de precipitados disuelva 1.9 g de dicromato de potasio dihidratado en 12.5 ml de agua, aada cuidadosamente y con agitacin 1.3 ml de cido sulfrico concentrado (Nota 1)Adicione 1.6 ml de n-butanol al matraz pera, en el embudo de separacin coloque la solucin de dicromato de potasio-cido sulfrico. Caliente a ebullicin el n-butanol con flama suave usando un bao de aire, de manera que los vapores del alcohol lleguen a la columna de fraccionamiento. Agregue entonces, gota a gota, la solucin de dicromato de potasio-cido sulfrico en un lapso de 15 minutos (Nota 2), de manera que la temperatura en la parte superior de la columna no exceda de 80- 85oC (Nota 3)Cuando se ha aadido todo el agente oxidante contine calentando la mezcla suavemente por 15 min. ms y colecte la fraccin que destila abajo de los 90oC (Nota 4)Pase el destilado a un embudo de separacin (limpio), decante la fase acuosa y mida el volumen de butiraldehdo obtenido para calcular el rendimiento.Agregue dos gotas del producto a 0.5 ml de una solucin de 2,4- dinitrofenilhidrazina en un tubo de ensayo y agite vigorosamente; al dejar reposar precipita el derivado del aldehdo el cual puede purificar por cristalizacin de etanol- agua. El punto de fusin reportado para la 2,4- dinitrofenilhidrazona del butiraldehdo es de 122oC.NOTAS1) PRECAUCION! La reaccin es exotrmica. Cuando se enfra la solucin, el dicromato cristaliza, de ser as, caliente suavemente con flama y psela al embudo de separacin en caliente. Contine con la tcnica.2) Ms o menos dos gotas por segundo.3) La oxidacin del alcohol se efecta con produccin de calor, pero puede ser necesario calentar la mezcla de vez en cuando para que la temperatura no baje de 75oC.89 90. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)4) La probeta en la que reciba el destilado debe estar en bao de hielo.VI. ANTECEDENTESa) Oxidacin. Diferentes agentes oxidantes. Accin sobre alcoholes y grupo carbonilo de aldehdos y cetonas.b) Mtodos de obtencin de aldehdos y cetonas.c) Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de los reactivos y productos.d) Principales derivados de aldehdos y cetonas usados para su caracterizacin (reactivos y reacciones).VII. CUESTIONARIO1) Cul es la finalidad de hacer la mezcla de dicromato de potasio, agua y cido sulfrico?2) Explique como evita que el butiraldehido obtenido en la prctica se oxide al cido butrico.3) Cmo puede comprobar que obtuvo butiraldehdo en la prctica?4) Cmo deben desecharse los residuos de sales de cromo?5) Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.Espectros de I.R. 90 91. Oxidacin de n-butanol a n-butiraldehdoa) n-butanol 4000.03000200015001000500295.010.22030405060708090100.0cm-1%T 3347.502942.501464.071379.431214.521112.031072.211042.33989.69950.32899.44844.91734.91645.00b) butiraldehdo 4000.03000200015001000600.04.4102030405060708090100.0cm-1%T 3432.382966.172879.912709.281727.341460.711384.581145.2291 92. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VII. BIBLIOGRAFAa) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).b) R.T. Morrison y R.N. Boyd.Qumica Orgnica2a. EdicinFondo Educativo Interamericano S.A.Mxico (1985).c) Brieger, G.Qumica Orgnica ModernaCurso Prctico de LaboratorioEdiciones del Castillo, S.A.Madrid (1970).92 93. Oxidacin de n-Butanol a n-Butiraldehdon-ButanolMezcla dereaccinOXIDACIN DE n-BUTANOL A n-BUTIRALDEHIDOSales de cromoButiraldehdoH2O2) Destilar. a 90C. D1K2Cr2O7/H2SO43) Separar. D22,4-dinitrofe- nilhidrazonaD3H2OFASE ACUOSABUTIRALDEHDO1) Calentar a ebullicin. (goteo) FASE ORGNICA4) Tomar muestra. + 2,4-dinitrofenil- hidrazinaD1: Agregar bisulfito de sodio (s), para pasar todo el Cr6+ a Cr3+(Hacer esto en la cam- pana). Precipitar con lega de sosa. Filtrar el precipitado (Cr(OH)3). Repetir la operacin hasta no tener precipitado. La solucin debe neutralizarse para ser desechada por el dre- naje. El hidrxido debe mandarse a confina- miento controlado. D2: Desechese por el drenaje. D3: Filtrar. Mandar slidos a incinerar. Tratar el lquido con carbn activado hasta la elimi- nacin del color naranja. DESTILADORESIDUO93 94. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)NOTAS:94 95. Identificacin de Aldehidos y CetonasPRCTICA7IDENTIFICACIN DE ALDEHDOS Y CETONASI. OBJETIVOSa) Identificar el grupo carbonilo de aldehdos y cetonas.b) Distinguir entre un aldehdo y una cetona por medio de reacciones caractersticas y fciles de llevarse a cabo en el laboratorio.II. MATERIAL Matraz Erlenmeyer 50 ml1 Bchner c/alargadera1 Vaso de pp. de 150 ml1 Agitador de vidrio1 Probeta graduada1 Matraz Kitazato c/manguera1 Pinza de 3 dedos con nuez1 Pinzas para tubo de ensayo1 Pipeta 10 ml1 Embudo de vidrio1 Resistencia elctrica1 Vidrio de reloj1 Tubos de ensayo18 Recipiente de peltre1 Esptula1 Gradilla1III. SUSTANCIAS Sol. 2,4-Dinitrofenilhidrazina10 ml Sol. de AgNO3 5%2 ml Etanol 96o20 ml NH4OH 5%5 ml Sol. de NaOH 10%10 ml H2SO4 conc.5 ml HNO3 conc.5 ml Dioxano3 ml Sol. de cido crmico1 ml Benzaldehdo1 ml Sol. de Yodo/Yoduro de K15 ml Propionaldehdo1 ml 96. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) 2-Butanona1 g Formaldehdo1 ml Acetona destilada de KMnO41 ml Acetofenona1 gIV. INFORMACINA) El grupo carbonilo en aldehdos y cetonas reacciona con derivados del amoniaco produciendo compuestos slidos de punto de fusin definido.B) El punto de fusin de los derivados de aldehdos y cetonas permiten caracterizarlos cualitativamente.C) El grupo carbonilo de aldehdos se oxida fcilmente y el de cetonas no se oxida.D) Las -hidroxicetonas, as como los azcares reductores, reaccionan de manera semejante a los aldehdos.E) Las metil-cetonas, los metil-alcoholes y el acetaldehdo dan una reaccin positiva en la prueba del haloformo.V. PROCEDIMIENTOSCada alumno debe elegir para trabajar un aldehdo aromtico, un aldehdo aliftico, una cetona aromtica y una cetona aliftica de entre las muestras patrn que se colocarn en la campana y debe de realizar todas las pruebas a cada sustancia. Posteriormente se recibir una muestra problema.a) Reaccin de identificacin de grupo carbonilo.Preparacin de 2,4--dinitrofenilhidrazonas de aldehdos y cetonasHNO2NO2NNR'RCH+ +CRR'ONO2NO2NNH2HProcedimiento para la reaccin de identificacin de grupo carbonilo.96 97. Identificacin de Aldehidos y CetonasDisuelva 0.2 g o 0.2 ml (4 gotas) del compuesto en 2 ml de etanol, adicione 2 ml de solucin de 2,4- dinitrofenilhidrazina y caliente en bao de agua durante 5 minutos, deje enfriar e induzca la cristalizacin agregando una gota de agua y enfriando sobre hielo. La aparicin de un precipitado indica prueba positiva y confirma la presencia de un grupo carbonilo. Filtre el precipitado y recristalice de etanol o etanol-agua. Determine punto de fusin o descomposicin y consulte las tablas de derivados.b) Ensayo con cido crmico.Reaccin positiva con aldehdos e hidroxicetonas y negativa para cetonas. VerdeCr2(SO4)3+H2O3+RCOOH3H2SO432 CrO33 RCHOProcedimiento para la reaccin de identificacin.Disuelva 3 gotas o 150 mg de aldehdo en 1 ml de acetona (Nota 1), aada 0.5 ml de la solucin de cido crmico recin preparada. Un resultado positivo ser indicado por la formacin de un precipitado verde o azul de sales cromosas.Con los aldehdos alifticos, la solucin se vuelve turbia en 5 segundos y aparece un precipitado verde oscuro en unos 30 segundos. Los aldehdos aromticos requieren por lo general de 30 a 90 segundos para la formacin del precipitado.97 98. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)C) Reaccin de Tollens para identificacin de aldehdos. Espejo de plata+ NH3 3+ H2O+ . 2 2+CRHO Ag Ag(NH3)2OHRCOO-NH4+Reaccin positiva para aldehdos, negativa para cetonas. SE EFECTUA SOLAMENTE EN CASO DE OBTENER PRUEBA POSITIVA CON CIDO CRMICO PARA EVITAR FALSAS POSITIVAS.Procedimiento para la reaccin de identificacin.Preparacin del reactivo de hidrxido de plata amoniacal.En un tubo de ensayo limpio coloque 2 gotas de solucin de nitrato de plata al 5%, una a dos gotas de sosa al 10% y gota a gota, con agitacin, una solucin de hidrxido de amonio al 5%, justo hasta el punto en que se disuelva el xido de plata que precipit, evitando cualquier exceso. Este reactivo debe usarse recin preparado por cada alumno.Al reactivo recin preparado agregue 0.1 g o 2 gotas de la sustancia, agite y caliente en bao de agua brevemente. La aparicin de un espejo de plata indica prueba positiva. Una vez terminada la prueba, el tubo de ensayo deber limpiarse con cido ntrico.98 99. Identificacin de Aldehidos y Cetonasd) Prueba del Yodoformo.RCOCH3+3I2 +3NaOHRCOCI3+ 3NaI +3H2ORCOCI3+NaOHRCOO-Na++ CHI3Iodoformo(slido amarillo)Reaccin positiva para metilcetonas y alcoholes precursores del tipo estructural R-CH(OH)-CH3, (R=H, alquilo o arilo) El nico aldehdo que da prueba positiva es el acetaldehdo.Procedimiento para la reaccin de identificacin.En un tubo de ensayo coloque 0.1 g o 2 a 3 gotas de la muestra, agregue 2 ml de agua y si la muestra no es soluble en ella adicione 3 ml de dioxano. Aada 1 ml de solucin de NaOH al 10% y despus agregue gota a gota (4 a 5 ml) y con agitacin, una solucin de yodo-yoduro de potasio justo hasta que el color caf oscuro del yodo persista.Caliente la mezcla en bao de agua durante dos minutos, si durante este tiempo el color caf desaparece, agregue unas gotas ms de la solucin yodo-yoduro de potasio hasta lograr que el color no desaparezca despus de dos minutos de calentamiento.Decolore la solucin agregando 3 a 4 gotas de sosa al 10%, diluya con agua hasta casi llenar el tubo. Deje reposar en bao de hielo. La formacin de un precipitado amarillo correspondiente al Yodoformo indica que la prueba es positiva. (Nota 2) 99 100. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Indicaciones de importancia1. - Es importante que antes de llevar a cabo cada prueba, los tubos de ensaye y el material a emplear estn limpios.2. - Deber tener cuidado de no contaminar los reactivos al utilizarlos.3. - El alumno deber usar las cantidades de reactivos y problemas especificados en cada prueba, pues un exceso lo puede llevar a una interpretacin falsa.NOTAS1. - La acetona que se usa debe ser pura para anlisis, o de preferencia acetona que ha sido destilada sobre permanganato de potasio.2. - El precipitado se filtrar y se determinar punto de fusin (119C) solo en caso de prueba dudosa.ANTECEDENTES1.- Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de reactivos y productos.2.- Formacin de derivados para caracterizacin de aldehdos y cetonas.3.- Reaccines de identificacin de aldehdos.4.- Reaccines de identificacin de cetonas.VI. CUESTIONARIO1) Cmo identific el grupo carbonilo en aldehdos y cetonas?100 101. Identificacin de Aldehidos y Cetonas2) Escriba la reaccin que permiti hacer dicha identificacin.3) Cmo diferenci a un aldehdo de una cetona?4) Escriba la (o las) reaccion(es) que le permitieron diferenciar uno de otro.5) En que consiste la reaccin de haloformo y en qu casos se lleva a cabo?6) Escriba la reaccin anterior.7) Complete el siguiente cuadro, indicando sus resultados:Reaccin con 2,4-dinitro- fenilhidrazinaReaccin con cido crmicoReaccin de TollensReaccin del Yodoformopf del derivadoAldehdo AlifticoAldehdo AromticoCetona AlifticaCetona AromticaProblema8) Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.101 102. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)Espectros de I.R.a) Propionaldehdo 4000.03000200015001000600.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3432.762966.172879.912709.191727.331460.711384.591239.261145.34b) Benzaldehdo 4000.03000200015001000450.03.9102030405060708090100.0cm-1%T 3063.482818.592736.531702.051653.691596.751583.771455.361390.671310.531287.851203.541166.941071.761022.87827.70745.69714.10688.04649.80102 103. Identificacin de Aldehidos y Cetonasd)Acetona 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3612.673413.453004.652925.021717.651421.041362.921222.491092.84902.42784.93530.192Butanona 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3619.573414.582979.462939.601714.611459.741416.711365.871257.011172.381086.30945.34759.79589.54517.22103 104. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)f) Ciclohexanona 4000.03000200015001000400.03.5102030405060708090100.0cm-1%T 3471.562933.012859.761713.091449.451423.401343.641310.311220.511117.041070.421015.54968.39905.03860.64745.67648.73487.68g) Acetofenona 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3351.323062.013004.181683.091598.451582.231448.711359.201302.181265.821179.831078.061024.02955.31927.24760.32690.60588.82104 105. Identificacin de Aldehidos y Cetonasg) Benzofenona 3800.03000200015001000390.011.22030405060708090101.2cm-1%T 3094.313073.423036.361957.711905.001814.631662.501602.531579.861450.171319.541277.501178.551150.561075.181029.87999.92970.16939.95920.41845.49810.01764.25719.55697.50639.82h) bencilo 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3063.161913.961818.771675.471660.381593.291578.651449.391324.421211.241173.611097.461071.06997.75939.02875.64795.58719.01695.62 681.41642.06465.67105 106. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VIII. BIBLIOGRAFIAa) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).b) Pasto D.J. y Johnson C.R.Determinacin de Estructuras OrgnicasEdit. Revert S.A.Mxico (1974).c) Shriner R.L. Fuson R.C.y Curtin D.Y.Identificacin Sistemtica de Compuestos OrgnicosEditorial Limusa-WileyMxico (1973).d) Morrison R.T. y Boyd R.N.Organic Chemistry5. Ed.Addison-Wesley IberoamericanaU.S.A. (1990).e) Allinger N.L. et alQumica OrgnicaEdit. Revert S.A.Espaa (1975.)f) Daniels, Rush, BaverJ. Chem. ED. 1960, 37, 203.g) Fiegl F. y Anger V.Pruebas a la gota en el Anlisis OrgnicoEdit. El Manual ModernoMxico (1978).h) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er editionPrentice HallNew Jersey, USA (1999).i) Mohring,J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers,D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and CompanyNew York, USA (1997).106 107. Condensacin de Claisen-SchmidtMuestra problema+ 2, 4-DNFHHidrazonaimpuraEtOH2, 4-DNFH 1) Calentar. 2) Enfriar.4) Recristalizar3) FiltrarSLIDOHIDRAZONAPURAD1Muestra problema+ acetona + Reactivo JonesPrecipitadoverdeCr2 (SO4)3D2IDENTIFICACIN DE ALDEHDOS Y CETONASb) Ensayo con cido crmico. c) Prueba de Tollen's. a) Identificacin de grupo carbonilo. Muestra problema+ Reactivo Tollens1) Agitar.EspejodePlata3) +HNO3Muestra problemaDioxano, NaOH 10% solucinyodo-yoduroMezclacolorcaf1) Calentar. YODOFORMO2) Decolorar con NaOH 10% 3) Diluir con Agua. 4) Enfriar. 5) Filtrar. Sol. yodo- yoduroNaOHLQUIDO2) Calentar. D3SLIDOd) Prueba de yodoformo. D1: Adsorber sobre carbn activado, hasta eliminar color, desechar la solucin por el drenaje. Enviar a incineracin el carbn utilizado. D2: Seguir mismo tratamiento que para D1 de obtencin de n-butiral- dehdo. D3: Guardar para posterior recuperacin de la plata. D4: Filtrar el slido y mandarlo a incineracin. Adsorber la solucin sobre carbn activado, neutralizar y desechar por el drenaje. Enviar a incineracin el carbn utilizado. LQUIDO107 108. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)NOTAS:108 109. Condensacin de Claisen-SchmidtPRCTICACONDENSACIN DE CLAISEN-SCHMIDT8OBTENCIN DE DIBENZALACETONAI. OBJETIVOSa) Efectuar una condensacin aldlica cruzada dirigida.b) Obtener un producto de uso comercial.REACCIN2+COCH3CH3COHONaOHV= 1.25 ml V= 0.5 ml m= 1.4406 g= 1.044 g/ml = 0.791 g/ml PM= 234.30 g/molm= 1.305 g m= 0.395 g n= 6.148 x 10-3 molPM= 106.12 g/mol PM= 58.08 g/mol p. f= 104-107 Cn= 0.01229 mol n= 0.0068 molp. eb.= 178-179 C p. eb= 56 CII. MATERIAL Vaso precipitados 250 ml1 Embudo de filtracin rpida1 Matraz Erlenmeyer 125 ml2 Vidrio de reloj1 110. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Termmetro -10 a 400o C1 Esptula1 Probeta graduada 25 ml1 Agitador de vidrio1 Pipeta 10 ml1 Resistencia elctrica1 Kitazato c/manguera1 Recipiente de peltre1 Pinzas de tres dedos con nuez1 Bchner c/alargadera1 Agitador mecnico Frascos p/cromatografa Vaso de precipitados de 150 ml111 Barra para agitacin Frascos viales Portaobjetos122III. SUSTANCIAS NaOH1.25 g Etanol70 ml Benzaldehdo1.25 g Acetona8 ml Acetato de etilo10 ml Yodo0.01g Gel de slice G2 g Hexano3 mlIV. INFORMACINA) Los aldehdos y las cetonas con hidrgenos en el carbono alfa al carbonilo sufren reacciones de condensacin aldlica.B) Los hidrgenos en el carbono alfa al carbonilo son hidrgenos cidos.C) Las condensaciones aldlicas cruzadas producen una mezcla de productos.D) Las reacciones de condensacin entre cetonas y aldehdos no enolizables producen un solo producto (condensaciones aldlicas cruzadas dirigidas).E) Los productos obtenidos por condensacin aldlica sufren reacciones de crotonizacin.F) La acetona no se polimeriza pero se condensa en condiciones especiales, dando productos que pueden110 111. Condensacin de Claisen-Schmidtconsiderarse como derivados de una reaccin de eliminacin.V. PROCEDIMIENTOColoque en un matraz Erlenmeyer de 125 ml 1.25 g de NaOH, 12.5 ml de agua y 10 ml de etanol. Posteriormente, agregue poco a poco y agitando 1.25 ml de benzaldehdo y luego 0.5 ml de acetona. Contine la agitacin durante 20-30 minutos ms, manteniendo la temperatura entre 20-25o C utilizando baos de agua fra.Filtre el precipitado, lave con agua fra, seque, recristalice de etanol (Nota 1) Pese, determine punto de fusin y cromatoplaca comparando la materia prima y el producto.Datos cromatoplacaSuspensin: Gel de slice al 35% en CHCl3/MeOH o en acetato de etilo.Disolvente: Acetona o acetato de etiloEluyente: Hexano/Acetona 3:1Revelador: I2 o luz U.V.NOTA1) Si al recristalizar la solucin se torna de un color rojo-naranja, puede que se encuentre demasiado alcalina, por lo que ser necesario agregar cido clorhdrico diluido 1:1, hasta que se tenga un pH entre 7 y 8.VI. ANTECEDENTESa) Reacciones de condensacin aldlica.b) Reacciones de condensacin aldlica cruzada.c) Otros ejemplos de reacciones de condensacin de Claisen-Schmidt (condensacin aldlica cruzada dirigida).d) Usos de la dibenzalacetonae) Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de los reactivos y productos.111 112. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VII. CUESTIONARIO.1) Explique por qu debe adicionar primero benzaldehdo y despus la acetona a la mezcla de la reaccin.2) Explique porqu se obtiene un solo producto y no una mezcla de productos en esta prctica.3) Indique por qu se crotoniza fcilmente el aldol producido.4) Por qu la solucin no debe estar alcalina al recristalizar?5) Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.Espectros de I.R.a) Benzaldehdo 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3619.573414.582979.462939.601714.611459.741416.711365.871257.011172.381086.30945.34759.79589.54517.22112 113. Condensacin de Claisen-Schmidtacetona 4000.03000200015001000400.03.5102030405060708090100.0cm-1%T 3471.562933.012859.761713.091449.451423.401343.641310.311220.511117.041070.421015.54968.39905.03860.64745.67648.73487.68Dibenzalacetona 4000.03000200015001000450.03.7102030405060708090100.0cm-1%T 3052.403025.401650.731625.881591.341573.881494.451447.101343.211307.451284.231193.881100.541074.90982.62923.27883.66849.97761.85695.02597.24558.25527.82479.35113 114. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)VIII. BIBLIOGRAFAa) Vogel, A.I.A textbook of Practical Organic Chemistry.5a. Edicin , Longmans Scientifical and Technical, NY, (1989).b) Conar, C.R. and Dolliver, M.A.Org. Syn. Coll, 2,167 (1943)John Wiley and Sons Inc.c) Cremlyn, R.J.W. and Still, R.H.Named and Miscellaneous Reactions in Organic ChemistryHeinman Educational Books LtdLondon (1967)d) Journal of Organic Chemistry 1962, 27, 327-328e) Lehman, J.W.Operational Organic Chemistry3er editionPrentice HallNew Jersey (USA) 1999.f) Mohring,J.R., Hammond, C.N., Morril, T.C., Neckers,D.C.Experimental Organic ChemistryW.H. Freeman and CompanyNew York (USA) 1997. 114 115. Condensacin de Claisen-SchmidtT=20 a 25 C. en bao de agua1) Agitar2) Filtrar y lavar con agua. Acetona, NaOH, H2OEtOH, BenzaldehidoDibenzalacetonaD1SOLUCINSLIDO3) Recristalizar de etanol. DIBENZALACETONADibenzalacetonaEtOHD2SLIDOLQUIDOBenzaldehdo + Acetona +H2O+ NaOH + EtOHD1: Filtrar para eliminar slidos. Tratar con carbn activado hasta que la solucin quede incolora. Checar pH y desechar por el drenaje. Los slidos filtrados pue- den guardarse para utilizarse en prcticas de cristalizacin, o mandarse inci- nerar. D2: Filtrar para eliminar slidos. Recuperar el etanol por destilacin. Si est diluido con agua, dar el mismo tratamiento que para D1. Los slidos se tratan de la misma forma que en D1. CONDENSACIN DE CLAISEN-SCHMIDTOBTENCIN DE DIBENZALACETONA115 116. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)NOTAS:116 117. Transposicin BenclicaPRCTICATRANSPOSICIN BENCLICA9OBTENCIN DE CIDO BENCLICOI. OBJETIVOa) Que el alumno efecte una transposicin benclica.b) Que el alumno obtenga cido benclico a partir de bencilo.REACCIN COHCOOHH+ EtOHKOHOO1)2)m= 2.5 g m= 2.716 gPM= 210.23 g/mol PM= 228.25 g/moln= 0.0119 mol n= 0.0119 molp. f.= 94-95 C p. f.= 150-153 CII. MATERIAL Matraz pera de 1 boca de 50 ml1 Vidrio de reloj1 Refrigerante de agua con mangueras1 Esptula cromo-nquel1 Vaso de precipitados de 250 ml2 Agitador de vidrio1 Matraz Erlenmeyer de 125 ml2 Mechero con manguera1 Probeta graduada de 25 ml1 Anillo metlico1 Bchner con alargadera1 Tela de asbesto1117 118. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445) Matraz Kitazato de 250 ml c/manguera1 Pinzas de tres dedos con nuez2 Portaobjetos2 Recipiente de peltre1 Embudo de vidrio1 Colector1 T de destilacin Resistencia elctrica11 Tapn esmerilado1III. SUSTANCIAS Bencilo2.5 g Etanol12.5 ml KOH2.5 g HCl concentrado5 mlIV. INFORMACINa) Las dicetonas reaccionan con bases fuertes produciendo alfa hidroxicidos.b) Esta reaccin se conoce como transposicin benclica, pues la ms comn es la que produce el cido benclico.V. PROCEDIMIENTODisuelva 2.5 g de bencilo en 7.5 ml de etanol en un matraz de pera de una boca de 50 ml de capacidad y agregue una solucin de 2.5 g de KOH en 5 ml de agua. Coloque el condensador en posicin de reflujo y caliente la mezcla en bao mara durante 30 minutos. Destile el etanol. Transfiera el residuo a un vaso de precipitados y adicione 40 ml de agua caliente, someta a ebullicin durante 3-5 minutos agitando vigorosamente, filtre y lave el precipitado con otros 10 ml de agua caliente los cuales se juntan con el filtrado anterior. Acidule el filtrado (50 ml) con HCl concentrado hasta pH 2 (aprox. 3-4 ml) enfriando en bao de hielo. Filtre el producto precipitado y lave con agua helada.118 119. Transposicin BenclicaRecristalice el producto crudo de agua caliente (Nota 1). Determine punto de fusin.NOTA1. - Pueden quedar residuos de bencilo sin reaccionar por lo que es necesario filtrar en caliente para eliminarlo.VII. ANTECEDENTESa) Reaccin de transposicin benclica.b) Reaccin de Cannizzaro y su relacin con esta prctica.c) Caractersticas estructurales de los aldehdos que sufren la reaccin de Cannizzaro.d) Propiedades de cidos carboxlicos.e) Propiedades fsicas, qumicas y toxicidad de reactivos y productos.VI. CUESTIONARIO.1) Diga porqu se debe destilar el exceso de etanol.2) Qu sustancias se disuelven en el agua caliente?3) Qu producto qued en el papel filtro?4) Asigne las bandas principales presentes en los espectros de I.R. a los grupos funcionales de reactivos y productos.Espectros de I.R. 119 120. Manual de Quimica Orgnica II QFB y QA (1445)a) Bencilo 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3063.161913.961818.771675.471660.381593.291578.651449.391324.421211.241173.611097.461071.06997.75939.02875.64795.58719.01695.62 681.41642.06465.67b) cido Benclico 4000.03000200015001000450.03.8102030405060708090100.0cm-1%T 3397.722887.902629.521718.741600.251495.351447.871341.771246.791199.831176.071090.94105