Universidad Estatal de Guayaquil

Facultad de Ingeniería Química

Investigación # 10

Tema: nitración directa

Alumno: JANINA MUÑOZ ZAMBRANO.

Ing.: Janet Benítez Rodríguez de Garnica

Sección: “A” Curso: Tercero

FECHA DE ENTREGA: 18/09/2013

Año Lectivo

2013-2014

OBJETIVO

 

Ilustrar la orientación y reactividad de los anillos bencénicos monosustituidos en la sustitución electrofílica aromática Usar métodos de purificación e identificación para los productos obtenidos

TEORIA

NITRACION DIRECTA

La obtención del o-nitrofenol se debe hacer a partir del fenol, por lo que antes de profundizar sobre el método más adecuado a utilizar, primero analizaremos las características que posee el fenol. El grupo -OH es fuertemente activante del anillo, y orientador orto y para.

Esto mismo podrá comprobarse mediante el análisis de las siguientes estructuras resonantes del fenol tras un ataque electrofílico: Síntesis propuesta para la obtención del o-nitrofenol: Nitración directa del fenol, utilizando solamente HNO3.El mecanismo de reacción es una sustitución electrofílica aromática bimolecular.

A raíz de la fuerte actividad que el grupo -OH otorga al anillo, se necesitan condiciones especialmente suaves para conseguir la mono sustitución electrofílica en los fenoles, ya que su alta reactividad favorece simultáneamente la polisustitición y oxidación.

Para obtener mono nitrofenoles es preciso utilizar HNO3 diluido y temperaturas bajas, pero aún así los rendimientos son malos: En la nitración del fenol se distinguen las siguientes etapas:

Formación del electrófilo:- H +HNO3 + H-O-NO2 NO3 + H-O-NO2 H2O + NO2+inestable

Adición del electrófilo al anillo:

Eliminación del protón para dar el producto de sustitución: Híbridos de Resonancia o-nitrofenol p-nitrofenol La nitración es

una reacción irreversible, tal como lo muestra el siguiente diagrama de entalpía vs coordenada de reacción:Como se puede observar en el diagrama energético, la etapa 2 es la limitante de la reacción, ya que para llegar al intermedio de reacción (híbrido de resonancia), necesita alcanzar una energía muy alta. Propiedades Físicas de los Nitro fenoles Isómeros.

PREGUNTAS1.-Que posiciones activa en el anillo del grupo el grupo OH. El grupo OH ataca mayoritariamente el anillo del benceno mediante una sustitución neocleofilica en las posiciones orto y para, puede que exista minoritariamente de un producto un isómero meta , generalmente no puede pasar.

2.-Elabore un esquema de semejanzas y diferencias entre la nitración indirecta y directa del fenol.

SEMEJANZAS DIFERENCIAS

NITRACIONDIRECTA

-Ambos se controlan la reacción en un balón enfriándolo en agua con hielo.-La mayoría de los pasos se los realiza en la Sorbona.

-El fenol esta sustituido con un grupo nitro y en posiciones orto y para.-Se hizo destilación por arrastre de vapor.

NITRACIONINDIRECTA

-Se utilizan como reactivos ácido nítrico y fenol.-Ambas practicas toman su tiempo moderado.

Se calienta 2 veces la mezcla, la primera cuando se mezcla el fenol y el ácido sulfúrico durante 30 mints a 100 °C.La 2da cuando se le agrega el ácido nítrico durante una hora y media o dos a la misma temperatura.-Se utiliza como recristalizador el alcohol etílico al 50% V.-El fenol esta sustituido en 3 grupos nitro.

.-Escriba 5 propiedades físicas de los isómeros nitrofenoles.

PROPIEDADES FISICAS

Punto de ebullición 216°CPunto de fusión 45-46 °CDensidad 1.49 g/m3Solubilidad en agua g /100 ml 20°C 0.21 escasaPresión de vapor kpa a 25°C 0.015

Punto de inflamación 108 °C ccTemperatura de autogriccion 550°CCoeficiente de reparto octanol/agua como log pow 1.79

Técnica operatoria

1. En un balón, de tres bocas equipado con termómetro y agitador colocar el ácido nítrico al 40%.

2. Enfriar a O°C. 3. Adicionar una solución de fenol por medio del

embudo separador .Solucion:23.5g de fenol con 7 ml de agua.

4. Agitar durante la adición, haciendo girar la varilla agitadora entre las manos por el extremo superior. La temperatura de la mezcla debe mantenerse entre 5 y 9°C.

5. Agitar durante 30 minutos adicionales a temperatura ambiente después de agregar todo el fenol. (15 min).

6. Adicionar 100 ml de agua fría y descantar. (25 ml).7. Volver a lavar con 100 ml de agua fría, entonces el

residuo cristaliza. (25 ml).8. Colocar el residuo en un balón con 25 ml de agua.(20

ml ).

9. Instalar el equipo de destilación con arrastre de vapore.

10. Recoger los primeros 500 ml de destilado.(20).11. Dejar reposar en baño de hielo y agua por 30

minutos.12. Filtrar el producto.13. Secar sobre papel filtro se obtiene orto-nitro

fenol.14. El residuo enfriar en agua de hielo.15. Filtrar por succión.16. Lavar el precipitado varias veces con agua

helada.17. Filtrar, secar. Se obtiene para nitrofenol.

CONCLUSIONES

En ésta práctica se reforzó la construcción del montaje de destilación en corriente por arrastre de vapor. Se obtuvo una mezcla de o-nitrofenol y p-nitrofenol con el cual se logró conseguir la separación y posterior identificación por medio de destilación por arrastre de vapor y por filtración de los dos tipos de cristales.

RECOMENDACIONES

El fenol es muy sensible a los agentes oxidantes por lo que se procura liberar lentamente el ácido nítrico, usando ácido sulfúrico trabajando a bajas temperaturas.