Reacción de alcoholes y fenoles

Novena práctica de Lab. Química Orgánica

El objetivo de esta práctica es que el alumno conozca y realice el ensayo de lucas, el ensayo cons odio métalico, ensayo de Bordwell-Wellman, ensayo con cloruro férrico y la formación de un éster.

Autor: Eltsyn Jozsef Uchuypoma

Cap. 9 Química Orgánica 2010 II _ UNALM

REACCIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES 1. Introducción

Los árabes conocieron el alcohol extraído del vino por destilación. Sin embargo, su descubrimiento se remonta a principios del siglo XIV, atribuyéndose al médico Arnau de Villanova, sabio alquimista y profesor de medicina en Montpellier. La quinta esencia de Ramon Llull no era otra cosa que el alcohol rectificado a una más suave temperatura. Los alcoholes tienen una gran gama de usos en la industria y en la ciencia como disolventes y combustibles. El etanol y el metanol pueden hacerse combustionar de una manera más limpia que la gasolina o el gasoil. Por su baja toxicidad y disponibilidad para disolver sustancias no polares, el etanol es utilizado frecuentemente como disolvente en fármacos, perfumes y en esencias vitales como la vainilla. Los alcoholes sirven frecuentemente como versátiles intermediarios en la síntesis orgánica. El fenol en forma pura es un sólido cristalino de color blanco-incoloro a temperatura ambiente. El fenol no es un alcohol, debido a que el grupo funcional de los alcoholes es R-OH. El fenol es conocido también como ácido fénico o ácido carbólico.

2. Objetivo

• Reconocer a que familia pertenece la muestra problema. • Diferenciar a través de los ensayos entre un alcohol y un fenol. • Realizar el ensayo de Lucas, con sodio metálico, Borderwell-Wellman y con cloruro

férrico para diferenciar nuestra MP. • Realizar la esterificación del salicilato de metilo.

3. Metodología

A. ENSAYO DE LUCAS.

Materiales/Solventes:

• Alcohol primario (n-Butílico) • Alcohol secundario (2-propanol) • Alcohol terciario (ter-butílico) • Muestra problema (5-A) • Reactivo de Lucas

Procedimiento:

Alcohol

primario Alcohol secundario

Alcohol terciario

M. Problema

N. común n-Butílico 2-propanol ter-butílico 5-A Aspecto del producto

transparente transparente Turbio blanquecino

Transparente

Observaciones No se enturbió durante 17 minutos.

No llegó a enturbiarse durante 10 minutos.

Se enturbió instantáneamente cuando entro en contacto el alcohol con el reactivo.

No se enturbio la solución durante 10 minutos.

II. Agregar 5 gotas de alcohol a

ensayar (alcohol primario, alcohol

secundario, alcohol terciario y muestra

problema).

III. Agitar y medir el tiempo que demora en

enturbiarse la solución.

I. Colocar a cada uno de 4 tubos de

prueba 20 gotas de Reactivo de Lucas.

Reacciones de los alcoholes a ensayar con el reactivo de Lucas. CH3CH2CH2CH2-OH + HCl ZnCl2 CH3CH2CH2CH2-Cl + H2O CH3CH (OH) CH3 + HCl ZnCl2 CH3CH (Cl) CH3 + H2O CH3C (CH3) (OH) CH3 + HCl ZnCl2 CH3C (CH3) (Cl) CH3 + H2O

MINICONCLUSION: Comparando la MP con la solución que se formo con los demás alcoholes, podemos establecer en un principio que la MP no se trata de un alcohol terciario; debido a que no reaccionó instantáneamente al contacto con el reactivo de Lucas.

B. ENSAYO CON SODIO METÁLICO Materiales/Solventes:

• Alcohol primario (n-Butílico) • Alcohol secundario (2-propanol) • Alcohol terciario (ter-butílico) • Muestra problema (5-A) • Resorcinol (C6H4(OH)2) • Sodio metálico

Procedimiento:

I. Colocar 15 gotas de alcohol primario, secundario, terciario, Resorcinol y MP en 5 tubos de ensayo.

II. Agregue un pequeño trozo de sodio metálico a cada tubo y observe lo que sucede.

III. Si aun hay remanentes de sodio, agregue suficiente cantidad de etanol para destruirlo. ¡no arrojar al caño!

N. común Observaciones Alcohol 1° n-Butílico Reacciona rápidamente y

se torna una coloración transparente

Alcohol 2° 2-propanol La solución se enturbia, aumenta la T°, y reacciona por algunos minutos más que los otros

Alcohol 3° ter-butílico Presenta una coloración transparente

Fenol Resorcinol La solución es de color caramelo translucido

MP 5-A Coloración transparente, ligero aumento de T°

CH3CH2CH2CH2-OH + Na° CH3CH2CH2CH2-O-Na+ + H2 CH3CH (OH) CH3 + Na° CH3CH (O-Na+) CH3 + H2 CH3C (CH3) (OH) CH3 + Na° CH3C (CH3) (O-Na+) CH3 + H2

MINICONCLUSION: Descartamos la idea que la MP es un fenol, porque el fenol cambia de coloración mientras que la MP no cambia de coloración, además en el ensayo de Lucas descartamos que se trataría de un alcohol 3°. Con lo que nos queda determinar si es un alcohol 1° ó 2°.

C. ENSAYO DE BORDWELL – WELLMAN Materiales/Solventes:

• Alcohol primario (n-Butílico) • Alcohol secundario (2-propanol) • Alcohol terciario (ter-butílico) • Muestra problema (5-A) • Reactivo de Bordwell – Wellman

Procedimiento:

N. común Observaciones Alcohol 1° n-Butílico Coloración verde oscuro Alcohol 2° 2-propanol Coloración azul marino Alcohol 3° ter-butílico Coloración naranja MP 5-A Coloración verde oscuro

II. Adicionar 10 gotas del reactivo de Bordwell –

Wellman.

III. Observar y anotar los resultados.

I. Agregar 10 gotas de alcohol a estudiar (Alcohol

primario, secundario, terciario y MP).

3CH3CH2CH2CH2-OH + 4CrO3 +12H+ 3CH3CH2CH2CO2H + 4Cr+3 + 9H2O

3CH3CH (OH) CH3 + 2CrO3 + 6H+ 3CH3 – CO - CH3 + 2Cr+3 +6H2O CH3C (CH3) (OH) CH3 + CrO3 + H+ no se oxide

MINICONCLUSION: Entonces con el ensayo de Bordwell – Wellman, podemos determinar que la MP pertenece a un alcohol 1°; debido a que presenta la misma coloración verdosa que este alcohol.

D. ENSAYO CON CLORURO FÉRRICO. Materiales/Solventes:

• Alcohol terciario (ter-butílico) • Muestra problema (5-A) • Resorcinol • Solución de cloruro férrico

Procedimiento:

I. Agregar a cada uno de 3 tubos de ensayo 10 gotas de solución

de resorcinol, un alcohol y MP.

II. Adicionar a cada tubo 1 o 2 gotas de

una solución de cloruro férrico.

III. Agitar, observar y anotar los resultados.

Color inicial Color obtenido Observaciones M Problema Translucido Amarillo Formación de 2 fases Alcohol 3° Translucido Amarillo Se formó 1 fase Resorcinol Translucido Morado 1 sola fase

• + FeCl3 sustancia coloreada (morado)

MINICONCLUSION: La reacción con tricloruro férrico FeCl3 nos permite detectar los fenoles ya que estos frente a unas gotas de solución acuosa de cloruro férrico dan colores intensos; como el resorcinol un color violeta. Y la MP dio un color amarillo con dos fases, demostrando que es un alcohol 1°.

E. REACCIÓN DE ESTERIFICACIÓN

Materiales/Solventes:

• Acido salicílico • Metanol • Acido sulfúrico

Procedimiento:

I. En un tubo de ensayo disolver una pequeña cantidad de acido salicílico en 1 mL de metanol.

II. Agregar 10 gotas de acido sulfúrico (H2SO4) a la disolución. III. Tapar la boca del tubo de prueba con un papel y llevar a baño maría

durante un tiempo de 5 minutos. IV. Sacar el tubo de ensayo, oler e identificar el aroma característico del

éster.

• Ácido salicílico + metanol salicilato de metilo + H2O

MINICONCLUSION: El salicilato de metilo es un éster que se emplea principalmente como agente aromatizante y posee la ventaja de que se absorbe a través de la piel. Una vez absorbido, el salicilato de metilo puede hidrolizarse a ácido salicílico, el cual actúa como analgésico. Este producto puede extraerse de varias plantas medicinales.

4. Conclusiones • Ensayo de Lucas: Comparando la MP con la solución que se formo con los demás

alcoholes, podemos establecer en un principio que la MP no se trata de un alcohol terciario; debido a que no reaccionó instantáneamente al contacto con el reactivo de Lucas.

• Ensayo con sodio metálico: Descartamos la idea que la MP es un fenol, porque el fenol cambia de coloración mientras que la MP no cambia de coloración, además en el ensayo de Lucas descartamos que se trataría de un alcohol 3°. Con lo que nos queda determinar si es un alcohol 1° ó 2°.

• Ensayo de Bordwell-Wellman: Entonces con el ensayo de Bordwell – Wellman, podemos determinar que la MP pertenece a un alcohol 1°; debido a que presenta la misma coloración verdosa que este alcohol.

• Ensayo con cloruro férrico: La reacción con tricloruro férrico FeCl3 nos permite detectar los fenoles ya que estos frente a unas gotas de solución acuosa de cloruro férrico dan colores intensos; como el resorcinol un color violeta. Y la MP dio un color amarillo con dos fases, demostrando que es un alcohol 1°.

5. Bibliografía

• Lederer E. y Lederer M. Cromatografía: Revisión de sus principios y aplicaciones. Editorial EL ATENEO. Buenos Aires. Argentina.

• Campbell N., Mitchell L. y Reece J., Biología conceptos y relaciones. 3° edición. Editorial Prentice Hall. México.

• Keese R., Müller R.K., Toube T.P. Métodos de laboratorio para Química Orgánica. 1° edición. Editorial Limusa. México DF. 1990

• Durst H.D. Química Orgánica Experimental. Editorial Reverté. España 1985.

CUESTIONARIO

1. Poner en orden creciente a su acidez los alcoholes: 1-butanol, 2-butanol, 2-

metil-2-butanol. Cuando uno menciona la acidez en alcoholes tiene en cuenta si es terciario, secundario o primario, lo cual se evalúa en los alcoholes propuestos.

CH3 CH3-CH-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2

CH3-C-CH2-CH3 < OH < OH

OH

Como se observa, debido al efecto que produce el grupo hidroxilo (OH), el menos acido es el alcohol terciario, debido a que tiene menos capacidad de donar “H”, superado por el secundario y el primario que pueden donar más fácil “H”.

2. Se tienen 3 muestras (<<A>>, <<B>> y <<C>>) de compuestos orgánicos

hidroxilados y se realizan las siguientes pruebas.

A. Reacciona rápidamente con sodio metálico y con FeCl3. No reacciona con el Reactivo de Lucas.

B. Reacciona muy lentamente con el reactivo de Lucas (horas) y rápidamente con el CrO3/H+(producto orgánico: un acido carboxílico). No reacciona con FeCl3.

C. Reacciona rápidamente con el R. de Lucas, pero no reacciona con el CrO3/H+, ni con FeCl3.

ALCOHOL TERCIARIO ALCOHOL SECUNDARIO ALCOHOL PRIMARIO

Indicar el tipo de compuesto al que pertenecen A, B y C. “A”: reacciona rápidamente con sodio metálico y con FeCl3. No reacciona con el reactivo de Lucas. “B”: Reacciona muy lentamente con el reactivo de Lucas (horas) y rápidamente con el CrO3/H+ (producto orgánico: un ácido carboxílico). No reacciona con FeCl3. “C”: Reacciona rápidamente con el reactivo de Lucas. Pero no reacciona con el CrO3/H+, ni con FeCl3. Indicar el tipo de compuesto al que pertenece “A”, “B” y “C”. El compuesto “A”: Si reacciona rápidamente con el sodio metálico es un alcohol terciario, y además por que no reacciona fácilmente con el reactivo de Lucas. El compuesto “B”: Es un alcohol primario y al reaccionar forma un acido carboxílico. El compuesto “C”: Es un fenol, ya que cumple con todo lo descrito.

3. Un compuesto A contiene carbono, hidrógeno y oxigeno. Por reacción con

sodio metálico A libera hidrogeno. Cuando se oxida A se obtiene B de formula molecular C4H8O2. Cuando se hace reaccionar A con SOCl2 se forma 1-clorobutano. ¿Cuál es la estructura de A? “A” reacciona con sodio metálico, entonces es un alcohol. “A”: R-CH2 OH cuando se oxida generaría R-COOH “A” es un alcohol primario. CH3-CH2-CH2-CH2OH + SOCl2 CH3 CH3-CH2-CH2-CH2Cl “A” su estructura original es CH3-CH2-CH2-CH2OH

4. Diseñe un protocolo para la determinación de derivados fenólicos en una

muestra de alimento. Para determinar que sea un fenol y no alcohol u otra sustancia se podría someter a los siguientes procesos: Primero se somete al ensayo de Bordwell-Wellman, y se debe observar que no reaccione, ahí se descarta que sea alcohol 1º o 2º luego a otra parte de la muestra se le aplicaría el Tricloruro de Fierro y debería tornar a un color intenso (violeta, verde o azul).