RESULTADOS Y DISCUSION

1. Síntesis de acetilferrocenoPara la realización de la síntesis de acetilferroceno, se utilizan las cantidades de reactivos indicadas en la tabla 1 de las cuales se obtiene la masa teórica de producto. Una vez finalizada la síntesis, se filtra y se deja en desecadora una semana. La masa obtenida corresponde a una mezcla de ferroceno, acetilferroceno y bisacetilferroceno. Luego de separar los compuestos por cromatografía en columna, se obtiene la masa de cada compuesto, obteniendo el rendimiento de la reacción y el porcentaje de conversión.

Tabla 1. Masa de reactivos y masa teórica de producto suponiendo 100% de rendimientocompuesto masa (g) moles (mol) PM (g/mol) react. limitante

FeCp2 0,75 4,03x10-3 186,04 si(CH3CO)2O 2,7 0,0264 102,10 noFeCpCpAc 0,9191 4,03x10-3 228,07 -

Rendimiento de reacción: 59,57%Porcentaje de conversión: 62,24%Porcentaje de recuperación: 17,60%

El alto porcentaje de conversión revela la importancia del uso de ácido fosfórico como catalizador de la reacción, puesto que es utilizado para la formación del ion acilo, que a su vez favorece la formación del compuesto mono acetilado, evitando la formación del compuesto bisacetilado.

2. Cromatografía capa fina

Tabla 2. Distancia recorrida de los compuestos sembrados en TLC para cada solvente.

SolventeDistancia

recorrida por Distancia recorrida ferroceno patrón

Distancia recorrida por

Distancia recorrida por

eluyente (cm) (cm) A (cm) B (cm)Éter de petróleo 5,3 4,3 4,3 0,0Acetato de etilo: éter de petróleo

(1:9)

5,0 4,7 4,7 1,7

Éter etílico 5,1 4,9 4,9 4,0Acetato de etilo 5,0 4,6 4,6 4,2

Benceno 4,8 4,2 4,2 1,3

Tabla 3. Rf de los compuestos sembrados en TLC para cada solvente.solvente Rf ferroceno patrón Rf compuesto A Rf compuesto B

Éter de petróleo 0,81 0,81 0,0Ac. etilo : éter petróleo 1:9

0,94 0,94 0,34

Éter etílico 0,96 0,96 0,78Acetato de etilo 0,92 0,92 0,84

benceno 0,87 0,87 0,27

La cromatografía en capa fina, (o TLC, por sus siglas en inglés) es una técnica de separación de compuestos de acuerdo al grado de polaridad que existe entre el solvente y la muestra sembrada.

El producto de síntesis es una mezcla, principalmente, de 2 compuestos: ferroceno y acetilferroceno, los cuales presentan una polaridad creciente a medida que aumenta el grado de acetilación. Los solventes utilizados siguen el siguiente orden de polaridad creciente:

Éter de petróleo < benceno < acetato etilo/éter petróleo 1:9 < éter etílico < acetato de etilo

Según se observa en la tabla 3, se puede decir que el compuesto denominado A en cada placa corresponde al ferroceno sintetizado, puesto que presenta el mismo Rf que el ferroceno patrón.

De manera general, se observa que el desplazamiento de ambos compuestos se rige por la polaridad del solvente en el que se encuentran. De esta manera, en la primera placa cromatográfica, en la cual se empleó solo éter de petróleo, tiene un Rf de cero para el compuesto acetilado. Esto ocurre debido a que el acetilferroceno es un compuesto relativamente polar (grupo carbonilo provee de polaridad a la molécula) que no presenta afinidad con un solvente enteramente no polar, por lo que no es desplazado por éste. Caso contrario ocurre con el ferroceno, que es una molécula mayormente no polar que tiene mucha afinidad con el solvente, por lo que es arrastrada por éste.

En la cuarta placa se utilizó solvente acetato de etilo, el más polar de la serie de solventes empleados para TLC. Es de esperar que el ferroceno sea menos desplazado que el acetilferroceno debido a la polaridad de dichas moléculas. Al examinar la placa, queda expuesto el hecho de que el compuesto con mayor desplazamiento ha sido el ferroceno. La constante dieléctrica (ε) del solvente, que expresa el grado de polaridad de una molécula, es 6.0. El éter de petróleo no tiene una constante dieléctrica registrada puesto que es una mezcla de hidrocarburos. El segundo solvente menos polar es el benceno, que tiene ε = 2,3. Comparando ambas constantes, es correcto

decir que, a pesar de que el acetato de etilo es el solvente más polar del grupo, es un solvente de polaridad pobre. Es por ello que el ferroceno presenta un Rf de 0,92. La poca diferencia entre el Rf de ferroceno y acetilferroceno indica que la polaridad del solvente es poco influyente sobre las polaridades de las moléculas, siendo ambas desplazadas.

Para encontrar el mejor solvente a utilizar en cromatografía en columna, lo que se busca es que ambos compuestos queden totalmente separados. Por lo tanto, éter etílico y acetato de etilo no sirven para tal propósito, puesto que los compuestos están demasiado juntos en las placas respectivas.Se descarta el éter de petróleo puesto que el compuesto acetilado no es desplazado, por lo que no correría en la columna cromatográfica.Se observa en la placa de benceno que las manchas correspondientes a los corrimientos de los compuestos están muy extendidas a lo largo de ésta. Esto quiere decir que el solvente las arrastra de manera excesiva, lo que se traduce como un comportamiento no deseado para la columna, puesto que los compuestos demorarían mucho en salir, pudiendo incluso mezclarse.En definitiva, el mejor solvente para la realización de la cromatografía en columna es acetato de etilo/éter de petróleo 1:9 ya que presenta Rf muy diferentes para ambos compuestos y el desplazamiento de los compuestos es óptimo.

3. Determinación experimental del punto de fusiónValores experimentales

Ferroceno: 84°CAcetilferroceno: 174°C

Valor en tablaFerroceno: 83-85°CAcetilferroceno: 173-174°C

El punto de fusión del acetilferroceno es mayor que el punto de fusión del ferroceno. Esto se debe a la presencia del grupo acetil en el primer compuesto. El grupo acetil provoca una mayor fuerza intermolecular por el efecto del átomo de oxígeno, que por ser altamente electronegativo, atraerá a otra molécula con mayor fuerza que si estuviese el ferroceno sin acetilar.

El punto de fusión medido para acetilferroceno es 84°C, lo cual es un buen resultado, puesto que está dentro del rango de los valores obtenidos de la literatura 83-850C, de esto es posible inferir que el producto separado por cromatografía de columna presenta un elevado grado de pureza.

CONCLUSIONES

- Se obtuvo mediante síntesis los compuestos de ferroceno y acetil ferroceno, y su posterior separación mediante CCF y cromatografía en Columna.

- Se logró la identificación y caracterización de los compuestos mediante espectroscopía UV-vis y RMN.

- Se logró determinar el punto de fusión del ferroceno y del acetil ferroceno, dando estos valores dentro del rango de temperatura, y además de la obtención de rendimiento de la reacción.

- El éxito de la reacción de sustitución de Friedel-Crafts

- Se logró realizar una ruta alternativa a la sustitución de Friedel-Crafts para llevar a cabo la síntesis de derivados de ferroceno, esta ruta, en términos vastos, consistió en producir una cantidad menor de electrófilo empleando H3PO4 en vez de utilizar un ácido de Lewis como AlCl3 y la razón para querer producir cantidades menores de CH3C≡O+ es fundamentalmente la selectividad, puesto que se busca obtener el compuesto monoacetilado.

- El rendimiento del compuesto monoacetilferroceno resultó ser de 48 ,42 %, el % de conversión es de 19,49% y finalmente el % de recuperación de ferroceno es 0.

- La etapa de caracterización se puede subdividir en cromatografía CCF y de columna, la primera fue útil para dilucidar que tipo de solvente es el adecuado para emplear en la segunda etapa (columna).

- Se midió el punto de fusión del compuesto obtenido el cual permitió sacar conclusiones con respecto a la pureza del compuesto, el valor medido resultó encontrarse entre el rango de 83,8 – 84,70C.

REFERENCIAS

- 1 Durst, H.D.; Gokel,G.W., “Química Orgánica Experimental”.pág 355- 2Angelici,R.; “Técnica y Síntesis en química inorgánica”, 2ºEd. Pág 188- 3 http://www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQO/TEMA10FQO.pdf - 4 http://prezi.com/tmnjs2a9qrz0/desplazamientos-uv/

APENDICE

1. Síntesis de acetilferrocenoMasa teórica acetilferroceno = 0,9191 gMasa total síntesis = 0,6795 gMasa ferroceno puro = 0,1320 gMasa acetilferroceno puro = 0,4229 g

Masa total de síntesis – masa ferroceno puro = masa acetilferroceno0,6795 g – 0,1320 g = 0,5475 g

Rendimiento de reacción0,9191 100%0,5475 X

X = 59,57% de rendimiento de reacción.

Porcentaje de conversiónLa masa total de la síntesis contiene un porcentaje de acetilferroceno, que corresponde al porcentaje de conversión de la reacción.

0,6795 100%0,4229 X

X = 62,24% de los reactivos

Porcentaje de recuperaciónLa masa de ferroceno obtenido después de realizar la cromatografía en columna corresponde a la masa recuperada de reactivo inicial.

0,7500 g 100%0,1320 g X

X = 17,60% del reactivo inicial que no reaccionó es recuperado por cromatografía en columna.

CUESTIONARIO

1.- ¿Qué compuesto eluye primero, Fe (C5H5) (C5H4COCH3) o Fe(C5H5)2? ¿Por qué?

Eluye primero el ferroceno que es menos polar que el mono acetil ferroceno, ya que el eluyente tiene es no polar porque posee un 10% de acetato de etilo y un 90% de éter de petróleo. El acetil ferroceno eluirá después ya que es más polar que el ferroceno.

2.- ¿Por qué se protegió la reacción para formar Fe (C5H5) (C5H4COCH3) con un tubo de desecación con CaCl2?

Se protegió con CaCl2 para evitar la hidrólisis del anhidro acético.

3.- ¿Qué podría ser el alquitrán que queda en la parte alta de la columna de cromatografía?

Como los compuestos son polares y la mezcla de solvente (que posee un 10% de acetato de etilo y un 90% de éter de petróleo) es de menor polaridad, el alquitrán es la mezcla de solvente queda sobre la columna y no eluye.

Son los residuos de compuestos poliacetilados debido a la mezcla se solventes éter de petróleo y

4.- Explicar los distintos desplazamientos químicos de los H del anillo acetilado de Fe (C5H5) (C5H4COCH3) respecto a los H del anillo no acetilado.

5.- Escribir un mecanismo completo para la formación de acetilferroceno mediante la reacción usada en este experimento.

Fig. 5 Mecanismo de acilación de ferroceno

6.- Las velocidades a que eluyen los derivados de ferroceno de una columna de gel de sílice dependen de los tratamientos previos del gel de sílice. ¿Descendería el acetilferroceno por una columna de gel de sílice que ha sido calentada durante 8 horas a 150° C en el vacío más rápida o más lentamente que lo haría a través de una columna de gel de sílice que ha estado abierta en el laboratorio durante unos días? Explíquese.

La forma más activa se obtiene calentando el gel de sílice. Esto produce la expulsión de agua dejando sitios vacíos en que pueden ser adsorbidas moléculas polares.

El gel de sílice que ha estado abierta en el laboratorio, se hidrata, por lo que no podría ser posible una mayor adsorción de moléculas polares.

El acetilferroceno descenderá más rápidamente en el gel de sílice hidratado, y será retenido mayormente por el gel de sílice previamente calentado.

7.- ¿Qué métodos se pueden emplear para detectar la elución de compuestos incoloros de una columna?

Los compuestos incoloros se pueden colocar sobre una placa en presencia de cristales de iodo. El iodo sublima y se adsorbe en las zonas donde están situados los compuestos, precisamente en los

+ H3PO4

dobles enlaces de los compuestos. Así manchas de color pardo oscuro indicarán la presencia del compuesto.

8.- Se carga una columna con mezcla de isómeros cis y trans del complejo neutro Cr(CO)4[P(C6H5)3]2

y se eluye con CHCl3. ¿ Qué isómero eluirá primero y por qué?

El CHCl3 es un solvente relativamente apolar.

Eluirá primero el compuesto trans, ya que el cis tiene mayor interacción con el gel de sílice por sus 4 grupos CO (polares) vecinos, en cambio, en el compuesto trans los 2 grupos -P(C6H5)3 (apolares) por ser tan grandes “ocultan” a los grupos –CO haciendo que estos tengan menor interacción con el gel de sílice, y por lo tanto, el compuesto trans es el que eluirá primero y luego lo hará el compuesto cis.