Manual de Quimica Organica 2 Editado

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  • UNIVERSIDAD DEL ATLNTICO FACULTAD DE CIENCIAS BSICAS

    DEPARTAMENTO DE QUMICA

    QUMICA ORGNICA EXPERIMENTAL 2 MANUAL DE LABORATORIO.

    BARRANQUILLA 2001

  • 2

    CONTENIDO

    SEGUNDA PARTE

    Pgina Prctica 11. SNTESIS DE BROMURO DE n-BUTILO POR REACCIN SN2 3

    Prctica 12. SNTESIS DE BROMURO DE terc-BUTILO POR REACCIN SN1. 5

    Prctica 13. REACCIONES GENERALES DE ALCOHOLES, FENOLES Y TERES 7

    Prctica 14. DESHIDRATACIN DE ALCOHOLES Y OXIDACIN CONTROLADA

    DE UN ALCOHOL 9

    Prctica 15. REACCIONES GENERALES DE ALDEHDOS Y CETONAS 12

    Prctica 16. REACCIONES DE CIDOS CARBOXLICOS 16

    Prctica 17. OBTENCIN DE ACETATO DE ETILO 19

    Prctica 18. PREPARACIN Y PURIFICACIN DE ACETANILIDA A PARTIR DE ANILINA 21

    Prctica 19. OBTENCIN DE UN COLORANTE AZO

    Prctica 20. HIDRLISIS DE NITROACETANILIDA

  • 3

    PRCTICA 11

    SNTESIS DE BROMURO DE n-BUTILO POR REACCIN SN2.

    INTRODUCCIN

    Los compuestos o derivados halogenados son sustancias que solo tienen tomos de carbono,

    hidrgeno y uno o mas tomos de halgeno. Se les considera derivados de los hidrocarburos, por sustitucin de uno o mas hidrgenos, o derivados de alcoholes por sustitucin del grupo oxidrilo

    (OH) por un tomo de halgeno.

    Los bromuros de alquilo primarios pueden prepararse por calentamiento del correspondiente

    alcohol primario en una disolucin acuosa de bromuro sdico (NaBr) que contenga un exceso de cido sulfrico concentrado. Estos reactivos dan lugar a una mezcla en equilibro en la que se halla

    presente el cido bromhdrico. La combinacin cido sulfrico-bromuro tiene una doble funcin:

    1. Libera el cido bromhdrico necesario para la reaccin.

    2. Forma con el alcohol una mezcla que hierve por encima de la temperatura necesaria para

    una reaccin rpida del bromuro de hidrgeno con el alcohol primario

    R-CH2-OH R-CH2-Br + NaHSO4 + H2ONaBr / H2SO4

    Al final de la reaccin los subproductos y el alcohol que no reaccion se pueden separar del bromuro de alquilo por extraccin con cido sulfrico y luego solo basta una destilacin sencilla

    para obtener el producto puro.

    OBJETIVOS

    Obtener bromuro de n-butilo mediante la reaccin del bromuro sdico y el n-butanol.

    Aplicar las diferentes tcnicas de separacin y purificacin de compuestos orgnicos.

    Distinguir las reacciones SN2 de las reacciones SN1.

    MATERIALES

    EQUIPOS E IMPLEMENTOS

    1 Adaptador

    1 Condensador para destilacin

    1 Mechero Bunsen 1 Termmetro 0-150C.

    2 Erlenmeyer de 125 ml

    1 Frasco pequeo (25 l)

    1 Matraz de fondo redondo de 250 ml

    1 Baln de destilacin de 250 ml

    1 Embudo de separacin de 125 ml 1 Baln de fondo redondo de 50 ml

    1 Condensador para reflujo

    6 Tapones horadados

    - Tapones de corcho

    - Rtulos 1 Tubo de ensayo

    3 Soportes

    2 Mangueras

    4 Pinzas redondas

    1 Aro metlico

    1 Malla de asbesto 4 Nueces dobles

    REACTIVOS n-Butanol 10 ml Cloruro de calcio anhidro

    Bromuro sdico, 13.5 g Hidrxido de sodio 10% cido sulfrico concentrado, 23 ml

  • 4

    PRECAUCIONES: Efectese la prctica en una vitrina. sense guantes al manejar el cido

    sulfrico.

    RIESGOS: El cido sulfrico es un cido fuerte y deshidratante. Los vapores del haluro de

    alquilo son txicos a elevada concentracin.

    PROCEDIMIENTOS

    1. En un baln redondo de 250 mL se colocan 13.5 g de bromuro de sodio, 15 mL de agua destilada y 10 mL de n-butanol. La mezcla se enfra en una bao de hielo y se aaden

    lentamente 13.5 mL de cido sulfrico concentrado, sin dejar de enfriar ni de agitar.

    2. Se coloca el baln sobre un mechero, placa o manta calefactora y se acopla un condensador para reflujo con sus mangueras. Se calienta hasta ebullicin anotando la hora de inicio. El

    reflujo debe ser constante e intenso.

    3. Se mantiene el reflujo por 30-40 minutos; se aparta el mechero y se deja en reposo con el

    condensador en marcha durante unos minutos.

    4. Se quita el condensador para reflujo y se acopla un equipo de destilacin sencilla. Como

    colector se usa un erlenmeyer de 125 mL. La mezcla se destila hasta que no aparezca ms gotas insolubles en agua (controle la temperatura; debe haber alcanzado 115 C).

    5. El destilado se transfiere a un embudo de decantacin, se aaden unos 10 mL de agua, se tapa y se agita. Si la capa inferior (bromuro de n-butilo) se encuentra coloreada de rosado, aada

    una pizca de bisulfito sdico y agite nuevamente. La capa inferior se pasa a un erlenmeyer

    limpio y seco. 6. Se lava y seca el embudo de separacin y se coloca nuevamente el bromuro en l. Se enfran en

    bao de hielo 10 mL de cido sulfrico concentrado, se vierte en el embudo, se agita

    fuertemente y se deja en reposo por cinco minutos. Se separa la fase orgnica.

    7. El bromuro de butilo se lava primero con 10 mL de agua y despus con 10 mL de NaOH al 10%

    y finalmente con 10 mL de agua. Separar las capas.

    8. Se seca el producto por adicin de unos 2 g de cloruro de calcio anhidro. 9. El lquido seco se decanta a un matraz de 50 mL, y luego se procede a una destilacin sencilla.

    En un frasco se recoge la fraccin que destila entre 99 y 103 C.

    10.Entregar este material al instructor.

    PREGUNTAS

    1. Dar las reacciones fundamentales que ocurren en la formacin del producto. Incluir el

    respectivo mecanismo.

    2. Si tericamente cada mol de alcohol solo requiere de un mol de sal y de cido por qu se trabaja con un exceso del bromuro y gran cantidad de cido?

    3. Qu importancia tiene esto frente al equilibrio qumico establecido durante la reaccin?

    4. Por qu se plantea un mecanismo SN2 para la reaccin estudiada?

    5. Puede el bromuro sacar al OH del alcohol en forma directa?

    6. Puede el agua formada revertir la reaccin? Explique.

    7. Cules son los 2 subproductos principales que se forman en la reaccin? Explicar su formacin con base en mecanismos.

    8. En qu forma se le retiran las impurezas al producto crudo de la reaccin? Explicar la

    fundamentacin para esta tcnica de purificacin del producto.

  • 5

    PRCTICA 12

    SNTESIS DE BROMURO DE terc-BUTILO POR REACCIN SN1.

    INTRODUCCIN

    La transformacin de un alcohol en el correspondiente haluro de alquilo por reaccin con un

    trihaluro de fsforo o con un hidrcido es un mtodo de sntesis de haluros de alquilo muy utilizado en el laboratorio. La reactividad de los haluros de alquilo depende de la estructura de

    estos, por ejemplo para un mismo tipo de haluros de alquilo, 1, 2, 3, los yoduros son 50-100

    veces mas reactivos que los respectivos cloruros, mientras que los bromuros tienen una

    reactividad intermedia, el orden de reactividad es:

    R-I R-Br R-Cl R-F

    Los haluros de metilo son 5-25 veces mas reactivos que los haluros de etilo o cualquier otro

    miembro de los haluros primarios. En general los haluros de alquilo terciarios son mas reactivos

    que los secundarios y estos mas que los primarios. Los alcoholes terciarios reaccionan

    rpidamente a la temperatura ambiente, los secundarios reaccionan lentamente y los primarios

    necesitan elevadas temperaturas.

    Una reaccin SN1 se diferencia de una SN2 en su orden y molecularidad. Las reacciones SN2 son

    reacciones de sustitucin nucleoflicas directa en cuya etapa determinante de la velocidad

    participan tanto el nuclefilo como el grupo saliente (la participacin de dos especies corresponde

    en general a una reaccin de segundo orden). En una reaccin SN1 la etapa determinante de la

    velocidad es la formacin del carbocatin, generalmente a travs de la prdida de algn grupo saliente en el sustrato. Puesto que en ella no participa ningn otro reactivo, se trata de una

    reaccin unimolecular o de primer grado.

    OBJETIVOS

    Convertir el alcohol terbutlico en el cloruro correspondiente mediante la accin del cido clorhdrico, como ilustracin de una reaccin de sustitucin nucleoflica unimolecular SN1

    MATERIALES

    EQUIPOS E IMPLEMENTOS REACTIVOS

    Embudo de separacin Alcohol terbutlico 15 mL

    Beaker de 250 mL cido clorhdrico concentrado 50mL

    Beaker de 100 mL Bicarbonato de sodio

    Erlenmeyer de 200 mL Cloruro de calcio Equipo de destilacin sencilla

    PROCEDIMIENTOS

    Aadir 15 gramos de alcohol terbutlico (2-metil, 2-propanol) y 50 mL de cido clorhdrico

    concentrado en un embudo de separacin. Agitar suavemente esta mezcla durante un minuto con

    el embudo destapado (tener cuidado en esta operacin) y luego agitar vigorosamente durante 4

    minutos aliviando la presin interna ocasionalmente. Separar la capa acuosa y descartarla. Lave

    la fraccin orgnica con 20 mL de solucin saturada de bicarbonato de sodio, agitando suavemente el embudo destapado, luego tpelo y agite con fuerza aliviando la presin

  • 6

    ocasionalmente. Drene y descarte la capa acuosa. Repetir el lavado con 20 mL de agua.

    Transferir el cloruro de terbutilo a un erlenmeyer pequeo y squelo con 6-10 grnulos de cloruro

    de calcio, hasta que la solucin sea clara. Decantar el lquido directamente en un frasco de

    destilacin pequeo bien seco y destile. Enfriar el frasco colector en un bao de hielo. Recoger la

    fraccin que destila entre 48-52C. Redestilar la fraccin recogida por debajo de 48 C.

    PREGUNTAS

    1. La halogenacin directa de hidrocarburos muy rara vez se utiliza para la obtencin de haluros

    de alquilo. Explquese este hecho.

    X2 + R-H R-X + HX 2. En los proceso de lavado acuoso es absolutamente necesario reconocer cul es la capa acuosa

    a descartar. Que sistema de reconocimiento puede sugerir?

    3. Para que se usa el bicarbonato de sodio en el proceso. Escribir la reaccin.

    4. Con base en criterios estricos y electrnicos justificar la reactividad de alcoholes en SN1 y SN2

    5. Escriba el mecanismo y diagrama de energa de las siguientes reacciones

    CH2OH + HCl CH2Cl A.

    OH

    Me+ HCl

    Cl

    Me

    B.

    6. Justifique el resultado estereoqumico de reaccin SN1 y SN2.

    Luz

  • 7

    PRCTICA 13

    PRUEBAS GENERALES DE ALCOHOLES, FENOLES Y TERES

    Primera parte

    INTRODUCCIN

    Los alcoholes se designan en forma general como R-OH, los fenoles como Ar-OH y los teres como R-O-R, Ar-O-Ar o mixtos donde R y Ar representan respectivamente un grupo alquilo o

    un grupo aromtico. Las propiedades fsicas y qumicas de estos compuestos dependen tanto de R

    , Ar y del grupo OH.

    Solubilidad: Los alcoholes, fenoles y teres pueden formar puentes de hidrgeno intermoleculares

    con molculas del agua. Los alcoholes de bajo peso molecular C1-C3 son muy solubles en agua, la solubilidad comienza a disminuir de C4 en adelante para alcoholes de cadena normal, esto se

    debe al efecto de la cadena R donde empieza a predominar la estructura no polar del grupo R

    sobre la porcin polar del grupo OH.

    Reaccin con solucin alcalina: Los fenoles son cidos mas fuertes que los alcoholes y que el agua. Esto se debe a que el ion fenxido es una base mas dbil que el ion alcxido e hidrxido ya

    que se halla estabilizado por resonancia.. por esta razn muchos fenoles son convertidos en sus

    respectivas sales (fenxidos) por tratamiento con una solucin alcalina.

    Reaccin con sodio metlico: El sodio metlico es una base mas fuerte que el grupo OH, es por esto que cuando se hacen reaccionar los alcoholes y fenoles con sodio metlico, estos se comportan como cidos. En esta reaccin el sodio desplaza al hidrgeno del grupo OH de la misma manera que lo hace con el agua. El desprendimiento de hidrgeno es una evidencia de la

    presencia de hidrgenos activos en la molcula.

    Prueba de Lucas: Estructuralmente los alcoholes se clasifican como primarios, secundarios y terciarios dependiendo del nmero de radicales unidos al carbono que aporta el grupo OH. Los alcoholes tratados con el reactivo de Lucas difieren en la velocidad con que reaccionan

    dependiendo de su estructura. Esto se aprovecha para distinguir entre las tres clases de

    alcoholes. Esta prueba es aplicable a los alcoholes solubles en agua. El reactivo de Lucas

    favorece un mecanismo de reaccin SN1, de all el orden de reactividad observado.

    OBJETIVOS

    Ilustrar mediante pruebas caractersticas algunas reacciones de alcoholes y fenoles.

    Observar las reacciones que permiten diferenciarlas de otros grupos funcionales.

    MATERIALES

    IMPLEMENTOS REACTIVOS

    10 tubos de ensayo Etanol

    n-butanol

    t-butanol

    Ciclohexanol

    -naftol 2-butanol

    NaOH 10%

    Sodio metlico

    ter

    Reactivo de lucas

    Goteros

    Pipeta

    Gradilla

  • 8

    PARTE EXPERIMENTAL

    Solubilidad:

    En cinco tubos de ensayo pequeos colocar en cada uno 5 gotas de etanol, n-butanol, t-butanol,

    ciclohexanol y ter. A cada uno de los tubos agregar 2 mL (40 gotas ) de agua. Agitar, observar y

    anotar los resultados de solubilidad observados.

    Solubilidad en medio alcalino:

    En dos tubos de ensayo pequeos colocar en uno 5 gotas de ciclohexanol y en el otro 0.1

    gramos de -naftol. Adicionar a cada uno de los tubos 1 mL de NaOH al 10 %, agitar y observar los resultados.

    Reaccin con sodio metlico: En tres tubos de ensayo pequeos, limpios y secos colocar en cada uno 10 gotas de n-butanol, 2-

    butanol, t-butanol. Adicionar lo mas rpido posible un pequeo pedazo de sodio del tamao de un

    grano de arroz y en forma simultanea a los tres tubos de ensayo. Observar el desprendimiento de

    gas y la velocidad de la reaccin. Anote los resultados y establezca un orden de reaccin de

    mayor a menor.

    Prueba de Lucas:

    En tres tubos de ensayo pequeos limpios y secos, colocar en cada uno 10 gotas del reactivo de

    Lucas (HCl/ZnCl2). Adicionar respectivamente 5 gotas de n-butanol, 2-butanol y t-butanol. Agitar

    y medir el tiempo que tarda cada solucin en tornarse turbia (lechosa) o en separarse en dos

    capas.

    PREGUNTAS

    1. Escriba una ecuacin que explique la solubilidad del compuesto fenlico en medio alcalino.

    2. Escriba una ecuacin para la reaccin de cada una de las sustancias empleadas con el sodio

    metlico, reactivo de Lucas.

    3. Que ocurrir al adicionar el metxido de sodio al agua?. Escriba la ecuacin.

    4. Por que el ion fenxido es una base mas dbil que el ion alcxido y el ion hidrxido?

  • 9

    PRCTICA 14

    PRUEBAS GENERALES DE ALCOHOLES Y FENOLES

    Segunda parte

    INTRODUCCIN

    DESHIDRATACIN DE ALCOHOLES:

    Un alcohol es puede transformar en un alqueno por deshidratacin: Eliminacin de una molcula de agua. Esto requiere la presencia de un cido fuerte y la aplicacin de calor. Segn el tipo de

    alcohol estos difieren en su facilidad de deshidratacin. El orden de deshidratacin es el siguiente:

    3 2 1.

    En el caso de los alcoholes secundarios y terciarios, los datos experimentales muestran que en el

    mecanismo participa la formacin de un carbocatin:

    C C

    OH

    + H : B

    OH2

    CC

    CC

    CC

    OH2

    CC

    + B-

    ++ H 2O

    ++ B

    -

    H H

    H H

    H

    C C + HB

    1.

    2.

    3.

    Las etapas 2 y 3 corresponden a las etapas de eliminacin unimolecular (E1), con el alcohol

    protonado en la primera etapa. La especie protonada en la primera etapa puede experimentar

    heterlisis, perdiendo una molcula de agua, dando origen a un carbocatin. La formacin del

    carbocatin es la etapa lenta del proceso. El carcter bsico de B- y la temperatura del sistema son factores que favorecen que el proceso se lleve a cabo mediante eliminacin en competencia

    hacia la sustitucin. Osea estos dos tipos de mecanismos pueden competir dando productos de

    sustitucin o de eliminacin. De igual forma cuando la estructura del grupo alquilo lo permite, se

    pueden presentar reordenamientos o transposicin de carbocationes.

    Cuando hay varias posibilidades de generar mas de un alqueno (mas de un carbono beta al grupo hidroxilo y con hidrgenos disponibles), se produce uno de los ismeros en mayor cantidad que el

    otro, de acuerdo a la regla de Saytzeff, que establece preferencia por el alqueno mas interior o mas

    sustituido.

    OXIDACIN DE ALCOHOLES:

    Los alcoholes primarios se oxidan dando aldehdos, los cuales por oxidacin posterior producen

    cidos carboxlicos.

    R-CH2-OH R-C-H R-C-OH

    O O

  • 10

    Debido a que los aldehdos se oxidan mas fcilmente que los alcoholes primarios de los cuales

    provienen, se hace necesario cuando se esta preparando un aldehdo removerlo de la mezcla

    reaccionante tan pronto se forma para impedir su posterior oxidacin. Esto se logra destilando el

    aldehdo mientras se forma ya que posen menor temperatura de ebullicin que los alcoholes de

    igual nmero de tomos de carbono.

    La prueba de Bordwell-Wellman permite bajo ciertas condiciones de oxidacin distinguir entre los

    alcoholes primarios y secundarios de los terciarios, ya que los primarios y secundarios se oxidan

    con facilidad mientras que los terciarios no se oxidan con facilidad. Uno de los oxidantes mas

    utilizados para esta diferenciacin es el reactivo del cido crmico. Con este reactivo los alcoholes

    primarios se oxidan a aldehdos y los secundarios a cetonas, producindose un cambio de color en el reactivo de naranja a verde. La reaccin que ocurre es la siguiente:

    PRUEBAS PARA FENOLES:

    Bromo en agua: El grupo OH de los fenoles es muy difcilmente sustituido, por el contrario este grupo ejerce una accin activadora sobre el anillo aromtico. Esto facilita reacciones de sustitucin electroflica aromtica. El efecto activante es muy fuerte de tal forma que en la

    mayora de la veces se obtienen productos trisustituidos insolubles en agua.

    Cloruro frrico: Los fenoles y los enoles (grupo hidroxilo unido a un carbono con doble enlace),

    producen una coloracin violeta o verde al reaccionar con el cloruro frrico, esta coloracin se debe a la formacin de un complejo de coordinacin con el hierro. Esta prueba permite distinguir

    entre fenoles y alcoholes.

    OBJETIVOS:

    Deshidratacin de un alcohol como ilustracin de la orientacin en el proceso de eliminacin unimolecular

    Diferenciar la reactividad de los alcoholes en un medio oxidante.

    Realizar pruebas de reconocimiento de fenoles.

    MATERIALES

    IMPLEMENTOS REACTIVOS 6 tubos de ensayo cido sulfrico concentrado

    Etanol

    1-butanol

    2-butanol

    t-butanol ciclohexanol

    Resorcinol

    Acido saliclico

    Fenol al 5% en agua

    Acido crmico

    Cloruro frrico Bromo en agua al 10 %

    Goteros

    Pinza de madera

    Pipetas

    C-OH

    H

    + H2CrO4

    naranja

    C O Cr

    H O

    O

    OH + H3O+

    OH

    O

    OH

    CrOC C=O + H2CrO3

    verde

  • 11

    PROCEDIMIENTO

    Prueba de oxidacin:

    En cuatro tubos de ensayo pequeos, colocar en cada uno 5 gotas de n-butanol, 2-butanol, t-

    butanol y fenol al 5 % en agua. Luego adicionar a cada tubo con agitacin 1 gota del reactivo

    anhdrido crmico en 1 gota de cido sulfrico. Observar y anotar los resultados indicando claramente los cambios en la coloracin.

    Prueba del bromo:

    En un tubo de ensayo colocar 3 gotas de solucin de fenol en agua al 5 % y adicionar gota a gota

    bromo en agua al 10 % hasta que se presente una persistencia de coloracin amarilla plida.

    Observar color y aspecto del precipitado. Anotar los resultados.

    Prueba del cloruro frrico:

    En cuatro tubos de ensayo pequeos colocar respectivamente 5 gotas de fenol en agua al 5 %,

    0.1 gramos de resorcinol, 5 gotas de etanol y 0.1 gramos de cido saliclico al ltimo. Adicionar 1

    mL de agua a cada uno de ellos y 2 gotas de solucin de cloruro frrico al 1 %. Agitar y observar los resultados.

    Deshidratacin de un alcohol:

    En cinco tubos de ensayo colocar respectivamente 10 gotas de etanol, 1-butanol, 2-butanol, t-

    butanol y ciclohexanol..Adicionar a cada uno de ellos 10 gotas de cido sulfrico concentrado, y

    sin agitar los tubos. Observar y anotar todos los cambios que se presenten a cada uno de los tubos.

    PREGUNTAS

    1. Cul olefina (alqueno) sera el producto principal en la deshidratacin catalizada por cido

    sulfrico del alcohol neopentlico (2,2 dimetil propanol).

    2. Indique para que se utiliza la decoloracin con bromo. Escriba la reaccin correspondiente.

    3. Explique porque el butiraldehido tiene un punto de ebullicin bastante mas bajo que el n-butano, siendo sus pesos moleculares bastante cercanos entre si.

    4. Explique en base a ecuaciones que ocurre al agregar solucin de permanganato de potasio a

    una solucin de butiraldehido.

    5. Escriba una ecuacin para la reaccin de cada una de las sustancias empleadas con

    oxidacin, bromo y cloruro frrico y cido sulfrico.

    6. Cul de los siguientes alcoholes no es oxidado por el cido crmico: Isobutanol, 1-metil

    ciclopentanol, 2-metil ciclopentanol

    7. Cmo se puede distinguir mediante pruebas qumicas entre el 4-clorofenol y el 4-cloro

    ciclohexanol?

  • 12

    PRCTICA 15

    REACCIONES GENERALES DE ALDEHDOS Y CETONAS

    INTRODUCCIN.

    Los aldehdos y cetonas tienen en comn la presencia del grupo carbonilo C=O

    Los aldehdos son compuestos con el grupo carbonlico-terminal (en un extremo de la cadena) mientras en las cetonas este grupo se encuentra en una posicin intermedia (entre 2 cadenas carbonadas).

    C

    O O

    CR H

    R1 R2

    AldehidoCetona

    Los aldehdos se oxidan fcilmente a los correspondientes cidos carboxlicos; aun con oxidantes

    suaves (especialmente con iones metlicos como el Cu2+ y Ag+) en soluciones alcalinas. Las

    cetonas en estas mismas condiciones no reaccionan, desde este punto de vista es posible

    diferenciar los aldehdos de las cetonas.

    Para ello se recurre a los reactivos de Fehling o Tollens. El reactivo de Fehling no es ms que una

    solucin bsica de iones Cu2+, en presencia de iones tartrato para impedir su precipitacin (El

    color del reactivo es azul oscuro). El reactivo de Tollens es una solucin bsica amoniacal de

    iones Ag+ (El reactivo es incoloro). Cuando se utilizan estos reactivos en presencia de un aldehdo

    ocurren las siguientes reacciones:

    Con Fehling:

    C

    O

    R H

    Aldehido

    Cu2+

    OH-/Tartrato

    azul O-R

    O

    C+ Cu2O

    rojo

    Con Tollens:

    O

    CR H

    + 2Ag(NH3)2+ + OH

    -

    Incoloro

    C

    O

    R O-

    + 2Ag + 1/2 H2O +NH3espejode plata

  • 13

    Las cetonas se pueden oxidar en presencia de oxidantes fuertes. Pero se obtienen mezclas

    complejas de cidos carboxlicos con tomos de carbono iguales a los grupos R1 y R2.

    R1-CH2-C-CH2-R2Oxidante

    O O

    R1-CH2-C OH + OHR2-CH2-C

    O

    Existen otras pruebas para detectar los aldehdos, sobre todo si estos son de carcter aromtico ya

    que para estos la prueba de Fehling y aun la de Tollens no son evidentes. Una de estas reacciones

    es la efectuada con el reactivo de Schiff (Solucin de Fucsina decolorada con SO2).

    O

    CR H

    + Reactivo Schiff

    Coloracin magenta

    NHSO2H)2Cl-

    (N+H3- C

    SO3H

    H2N= =C ( NH-SO2-CH)2Cl-

    OH

    R

    Prueba del Yodoformo. O

    Los compuestos que poseen el grupo CH3C o los que por oxidacin lo pueden producir, reaccionan con una solucin de NaOI ("Preparada mezclando I2 + NaOH). Para producir un

    precipitado de CHI3

    CH3R

    O

    C C

    O

    R O-

    I2 / OH-

    CHI3 +

    Las: reacciones debidas al grupo carbonilo son en general de adicin nucleofilica, en estas reacciones desaparece el doble enlace.

    Estas reacciones se utilizan para preparar algunos derivados que permitan la identificacin del

    compuesto carbonlico ya que son slidos de punto de fusin definido. Uno de los mas utilizados

    es la 2,4-Dinitrofeni1 hidrazona, obtenida haciendo reaccionar el compuesto carbonilico con una

    solucin de 2.4- Dinitrofenil hidrazina en medio cido.

    R1-C=

    + NH2-NH- -NO2

    NO2

    H2SO4

    NO2

    -NO2N-NH-

    R2

    R1-C-R2

    O

    R2

    NH-NH- -NO2

    NO2

    R1-C-

    OH

    H2O

  • 14

    OBJETIVOS

    Estudiar algunas reacciones caractersticas de compuestos corbonlicos (aldehdos y cetonas) al igual qua reacciones especficas. Para diferenciar aldehdos de cetonas, metil

    cetonas y cetonas no metlicas.

    PARTE EXPERIMENTAL.

    Prueba de Tollens.

    Coloque 5 gotas del reactivo de Tollens en 2 tubos de ensayo pequeos, respectivamente.

    A uno de los tubos adicione 2 gotas de solucin acuosa de formaldehdo y al otro 2 gotas de

    acetona. Agite los tubos djelos en reposo 15 minutos. Observe y anote los cambios que ocurren. Escriba las reacciones.

    Prueba de Fehling

    Mezclar en un tubo de ensayo pequeo volmenes iguales de soluciones A y B de Fehling (5 gotas de cada uno de los reactivos). Agregue enseguida 1 gota de solucin acuosa de formaldehdo. En

    otro tubo prepare el reactivo de Fehling de forma similar, pero adicione 1 gota de acetona.

    Caliente los, 2 tubos en un bao de agua caliente durante 3 minutos. Repita el ensayo utilizando 10 gotas de una solucin de glucosa. Observe y anote los resultados.

    Prueba de Schiff

    Coloque en 2 tubos de ensayo 5 gotas del reactivo de Schiff. A uno de los tubos adicione 1 gota

    de benzaldehido, al otro tubo 1 gota de acetona. Agite y deje reposar 5 minutos. Observe y anote

    resultados.

    Prueba del Yodoformo

    A 20 gotas de una solucin al 2% de NaOH en un tubo de ensayo, agregar 1 gota de formaldehdo,

    luego agregar a la mezcla anterior gota por gota una solucin de KI/I2, agitando hasta que la

    solucin quede ligeramente amarilla. Repita la experiencia utilizando acetona en lugar de

    formaldehdo. Anotar en cual de los compuestos se forma el precipitado amarillo de yodoformo.

    Preparacin de la 2,4-Dinitrofenil hidrazona de la acetona y del formaldehdo

    En un tubo de ensayo grande colocar 5 gotas del reactivo previamente preparado de la 2,4-

    Dinitrofenil hidracina, luego adicionar 3 gotas de acetona, agitar el tubo de ensayo y dejarlo en

    reposo durante 5 minutos. Repetir con formaldehdo. Observe y anote los resultados.

    PREGUNTAS.

    1. Como diferenciara usted mediante pruebas de laboratorio y justificando con ecuaciones

    qumicas apropiadas los siguientes compuestos.

    - Propanona - Metanal Ciciohexanona

    2. Tomando como base de una reaccin de adicin nucleoflica; Cul reacciona ms rpidamente un aldehdo o una cetona? Sugiera dos factores.

  • 15

    3. Escriba el mecanismo para la reaccin entre la 2,4-dinitrofenil hidrazina y un compuesto carbonilo.

    4. Por qu la reaccin de la pregunta anterior debe llevarse a cabo en un medio cido?. Qu

    papel desempea el etanol en esta misma reaccin?

    5 Pueden distinguirse entre si los compuestos carbonilos isomricos de frmula molecular C4H8O

    ? Explique.

    6. Un compuesto C5H10O reacciona con la 2,4-dinitrofenil hidrazina, pero no reacciona con el

    reactivo de Tollens, no da la prueba del Yodoformo. Cul es la estructura de este compuesto?.

    7. Cules de los siguientes compuestos es de esperar que den positiva la prueba del yodoformo?.

    CH3-CH2-C-H

    CH3-C-H

    CH3-C-CH2-CH3

    H-C-H

    Ar-C-H

    O

    O

    O

    O

    O

    O

    CH3-CH2-C-CH2-CH3

    OH

    CH3-C-CH2-CH3

    H

    CH3-CH2-OH

    CH3

    CH3-C-CH2-CH3

    OH

    CH3-CH2-C-CH2-CH3

    OH

    H

    a

    b

    c

    d

    e

    f

    g

    h

    i

    j

  • 16

    PRCTICA 16

    REACCIONES DE CIDOS CARBOXLICOS Y DERIVADOS

    INTRODUCCIN

    Los cidos carboxlicos constituyen la clase de cidos orgnicos mas importantes. Los derivados

    de cidos orgnicos se originan al reemplazar el grupo hidroxilo (OH-) de la funcin carboxilo por

    otros grupos.

    R-C-OH

    O

    O

    R-C-X

    O

    R-C-O-M

    +

    O

    R-C-O-C-R

    O O

    R-C-O-R

    O

    R-C-NH2

    Halurosde cido

    Sales Anhdridos steres Amidas

    Los cidos carboxlicos se reconocen por acidez ya que son cidos mas fuertes que el agua y que el

    cido carbnico. Los cidos carboxlicos inferiores (hasta de 4 tomos de carbono) son

    completamente solubles en agua, ya que igual que los alcoholes pueden formar puentes de

    hidrgeno con ellos mismos. Las soluciones acuosas de los cidos carboxlicos inferiores

    presentan propiedades cidas (pH

  • 17

    De los derivados de cido, los haluros son los mas reactivos, osea son los que presentan mayor

    tendencia a perder el halgeno por una especie nucleoflica, el solo contacto con el vapor de agua

    de la atmsfera son transformados en cidos. Las amidas son los menos reactivos hacia un

    ataque nucleoflico. Para hidrolizar las amidas estas deben de ser calentadas hasta ebullicin con cidos o bases inorgnicos. La hidrlisis bsica de una amida primaria produce amoniaco y el

    in carboxilato y la hidrlisis cida produce el cido carboxlico y el in amonio.

    OBJETIVOS

    Conocer y diferenciar mediante algunas reacciones qumicas y propiedades fsicas algunos cidos

    carboxlicos y sus derivados.

    PARTE EXPERIMENTAL

    Solubilidad y acidez:

    En tres tubos de ensayo colocar, en el primero 10 gotas de cido actico, al segundo y tercero una

    pizca de cido benzoico lo que tome con la punta de una esptula. A los tres tubos agregar 2 mL

    de agua y observar. A la muestra que sea insoluble pruebe de nuevo su solubilidad en 2 mL de NaOH al 10 %. Observar y anotar los resultados. A los tres primeros tubos de ensayo observar el

    pH utilizando papel indicador.

    Ensayo de clasificacin:

    En cuatro tubos de ensayo coloque respectivamente, 5 gotas de cido actico al primero, una

    pizca de cido benzoico al segundo, una pizca de fenol al tercero y una pizca de -naftol al cuarto. Adicionar a cada tubo 2 mL de solucin de NaHCO3 al 5 %. Agitar y observar si hay evolucin de

    burbujas y si el compuesto se disuelve.

    Hidrlisis de amidas:

    Hidrlisis bsica: en un tubo de ensayo adicione 0.5 mL de acetamida (o lo que tome en la punta

    de una esptula si esta slido), agregar 1 mL de NaOH al 10 % y caliente hasta ebullicin,

    determinar el olor del gas desprendido y probar con papel indicador.

    Hidrlisis cida: realizar el mismo procedimiento anterior pero cambiando el hidrxido de sodio por H2SO4 al 10 %.

    Hidrlisis de steres (saponificacin):

    Colocar 0.5 gramos de grasa (sebo o tocino) en un tubo de ensayo grande. Agregar 3 mL de NaOH

    al 25 % y 3 mL de metanol. Calentar a bao de mara durante 20 minutos agitando continuamente para disolver la grasa. Luego y en caliente adicionar esta mezcla a 15 mL de

    NaCl al 25 % en agua contenidos en un beaker, agitar vigorosamente durante 3 minutos.

    Observar el precipitado y recjase este por filtracin al vaco.

    PREGUNTAS:

    1. El agua y el aceite son insolubles y forman al mezclarse dos capas lquidas diferenciadas. De

    acuerdo a esto, si usted pone a reaccionar hidrxido de sodio acuoso con cido benzoico

    disuelto en benceno, cuntas capas encontrar al final y sus respectivos componentes?

  • 18

    2. Cmo es la disociacin del acetato de sodio en agua (parcial o total), el pH de esta solucin

    ser bsico o cido. Explicar con reacciones.

    3. De los derivados de cido por qu las amidas son los compuestos menos reactivos hacia un

    ataque nucleoflico?

    4. Qu es una reaccin de neutralizacin?

    5. En la hidrlisis bsica de una amida seria fundamental el papel indicador? Por qu?

    6. Qu se entiende por saponificacin. Cul es la estructura qumica general de grasas y aceites.

  • 19

    PRCTICA 17

    ESTERIFICACIN. PREPARACIN DE ACETATO DE ETILO

    INTRODUCCIN

    La reaccin de un cido carboxlico con un alcohol para producir un ster y agua se denomina

    esterificacin de Fischer.

    R.C-OH + R-OH R-C-OR + H2O

    O O

    La esterificacin directa de un cido carboxlico y alcohol con un cido mineral como catalizador

    es un proceso reversible. Para la mayora de los steres la constante de equilibrio vale 4, as que

    si se hacen reaccionar cantidades equimolares del cido y del alcohol el rendimiento del ster es

    de aproximadamente un 67 % molar cuando se ha llegado al equilibrio. Para incrementar el

    rendimiento se utilizan varias alternativas con el fin de desplazar el equilibrio, estos pueden ser:

    Dependiendo del costo relativo de los reactivos, se puede utilizar un exceso de uno de ellos.

    Remover el agua a medida que se forma.

    Esto se puede conseguir a travs de una destilacin azeotrpica: se aade un tercer componente a

    la mezcla reaccionante de tal forma que se forme un azetropo de temperatura de ebullicin bajo,

    con el agua como uno de sus componentes.

    OBJETIVOS

    Ilustrar la reaccin tpica entre cidos carboxlicos y alcoholes mediante la accin cataltica de cido y aplicacin de calor.

    Ilustrar la reaccin de sustitucin nucleoflica sobre un grupo acilo.

    PROCEDIMIENTO

    Colocar en una baln de fondo redondo 10 gramos de cido actico glacial y 13.5 mL de etanol del

    95 %. Agitar continuamente y aadir lentamente 1.7 mL de cido sulfrico concentrado.

    Conectar el frasco a un condensador de reflujo, enfriado con agua. Aadir piedras de ebullicin y someter a reflujo durante 30-35 minutos sobre un bao de vapor. Luego enfriar el frasco y

    reordenar el condensador para una destilacin simple con piedras de ebullicin y calentamiento

    en bao de vapor. Utilizar un adaptador y sellar con un tapn apropiado la boca de un erlenmeyer

    de filtracin al vaco que se utilizar para recoger el destilado. En el desprendimiento lateral del

    erlenmeyer se conecta una manguera de tal forma que cuelgue por debajo de la mesa. El acetato de etilo es inflamable, del mismo modo el erlenmeyer debe de estar en un bao de hielo. Destilar

    hasta que solo permanezca un pequeo residuo de cido sulfrico y cido actico en el baln de

    destilacin. El destilado se transfiere a un embudo de separacin y se agita suavemente con

    solucin de carbonato de sodio, abrir la llave y aliviar la presin. Continuar agitando con mas

    fuerza (aliviando la presin ocasionalmente) hasta que la capa orgnica superior no muestre

    acidez con papel indicador. Separar la capa orgnica y lavarla con una solucin fra de 6 gramos de cloruro de calcio en 8 mL de agua. Secar el producto durante 20 minutos sobre sulfato de

    sodio anhidro. Luego filtrar y destilar utilizando una columna pequea de fraccionamiento.

    Recoger por separado la fraccin entre 75-78 C. Las fracciones de menor a mayor rangos de

    ebullicin se renen y se fraccionan de nuevo.

  • 20

    PREGUNTAS

    1. Escriba el mecanismo detallado para esta reaccin de esterificacin.

    2. La alcohlisis de haluros de cido o anhdridos de cido es en muchas ocasiones un mtodo

    preferido para obtener steres; de ejemplos de estas reacciones.

    3. Qu es un azetropo? Qu utilidad tiene en esta prctica la formacin de un azetropo?

    4. Si se partiera de reactivos marcados isotopicamente indique donde quedar la marca en el

    producto:

    CH3-C-OH

    O O

    CH3-C-OH CH3-CH2-OH18

    18

    18

  • 21

    PRCTICA 18

    PREPARACIN Y PURIFICACIN DE ACETANILIDA A PARTIR DE ANILINA

    INTRODUCCIN

    Las amidas son compuestos que se les puede considerar derivados del amoniaco o de aminas

    primarias o secundarias por sustitucin de un hidrgeno de la amina por un radical acilo (R-CO-),

    o por sustitucin del oxhidrilo del carbonilo de un cido por un grupo (-NRR).

    En la naturaleza se encuentran pocas amidas, dentro de ella est la urea y la aspargina. La

    amida ms simple es la formamida que es un lquido usado comnmente como disolvente orgnico y tambin es muy soluble en agua. Las dems amidas son slidos cristalinos. Los puntos de

    ebullicin de las amidas son mas elevados que los de los cidos correspondientes aunque varan

    poco con el aumento del peso molecular de las amidas.

    La acilacin de una amida es una reaccin cido base tipo de Lewis, en que el grupo amino bsico efecta un ataque nucleoflico sobre el tomo de carbono carbonlico, que acta como el centro

    cido. La reaccin en general transcurre muy rpida con cloruro de cido, moderadamente rpida

    con anhdrido de cido, muy lenta con los cidos, este proceso necesita calentamiento.

    En la experiencia siguiente se emplea el mtodo de fabricacin industrial de la acetanilida y se

    realiza calentando una mezcla de anilina, cido actico y anhdrido actico que transcurre en forma rpida.

    OBJETIVOS

    Sintetizar acetanilida a partir de anilina y anhdrido actico.

    Purificacin de la acetanilida obtenida por cristalizacin y determinacin de la temperatura de fusion como parmetro de la pureza del producto obtenido.

    PROCEDIMIENTO

    En un tubo de ensayo colocar 1 mL de anilina, 1mL de anhdrido actico y 10 gotas de cido

    actico concentrado y 5 gotas de cido sulfrico concentrado. Observar el desprendimiento de calor. Calentar la mezcla en un bao mara por unos 10 minutos a temperatura de ebullicin

    suave. Enfriar el tubo en el chorro de agua fra y luego en un bao de hielo hasta provocar la

    cristalizacin. Si esto no ocurre agregar el contenido del tubo en unos 5 mL de agua con hielo, se

    agita la mezcla y se recogen los cristales por filtracin en embudo Buchner. Lavar los cristales

    directamente en el embudo con un poco de agua fra. Luego pasar los cristales a un beaker de

    100 mL para su recristalizacin.. Aadir 20 mL de agua y calentar hasta que el agua hierva. Cuando esto ocurra agregar una pizca de carbn activo para absorber impurezas, dejar en

    calentamiento por 3 minutos mas. Filtrar por gravedad inmediatamente en caliente de tal forma

    que no se produzcan cristales en el papel de filtro. Hacer pequeos lavados con agua caliente.

    Luego enfriar el filtrado exteriormente en un bao de hielo. Dejar en reposo unos minutos.

    Recoger los cristales en el embudo Buchner. Secar los cristales y determinar el punto de fusin a los cristales de acetanilida.

    PREGUNTAS

    1. Comparar el valor de la temperatura de fusin terico con el experimental para la acetanilda.

    2. Consulte las propiedades y usos de la acetanilida a nivel industrial.

    3. Plantee un mecanismo completo para la reaccin de sntesis de la acetanilida.