Manualdepracticas(2015 2)Sandoval 29780

8/9/2019 Manualdepracticas(2015 2)Sandoval 29780

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UNIVERSIDAD NACIONAL UTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

QUÍMICA ORGÁNICA II (1413)

2015 - 2

a

b

c

d


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PRÓLOGOQuímica Orgánica II (1413)Coordinadora Dra Ma del Consuelo S Sandoval G

2

PRÓLOGO

Dadas las necesidades del cambio al nuevo plan de estudios para la Carrera de Químicos, en la

Facultad de Química de la UNAM. Fue necesario hacer modificaciones a las prácticas de QuímicaOrgánica II (clave 1413), utilizando los manuales del antigüo plan de estudios: el de Compuestos con

Carbono, Hidrógeno y Halógenos clave 1435 y el de Compuestos con Carbono, Hidrógeno, Oxígeno,

Nitrógeno y Azufre clave 1535. Con ellos, los nuevos programas y la colaboración de los maestros que

han impartido la teoría y el laboratorio en dicha química desde el año 2007 a la fecha, se logra obtener

el presente manual de prácticas del nuevo plan de estudios.

Estas modificaciones estuvieron a cargo de la jefa de laboratorio Dra. María del Consuelo

Socorro Sandoval García, con la colaboración de la alumna Noemy Bolaños Méndez en el año 2007.Tomando como base los manuales elaborados por el Dr. José Gustavo Ávila Zárraga (clave 1435) y la

M en C Ana Adela Sánchez Mendoza (clave 1535) en el año 2004.

Los datos de los compuestos, así como los diagramas de tratamiento de residuos y desechos,

fueron capturados de los datos elaborados por la Dra. Irma Cruz Gavilán García posteriormente se han

incrementado y se han realizado modificaciones por la M en C. Gema Susana Cano Díaz.

Se realizaron modificaciones en las metodologías realizadas por la M en C Margarita Romero

pags.: y se adecuo el material ambos cambios se incorporan a partir del semestre 2015-1


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PROGRAMA TEÓRICO EXPERIMENTALQuímica Orgánica II (1413)Coordinadora Dra Ma del Consuelo S Sandoval G

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FACULTAD DE QUÍMICA

PROGRAMA TEORICO EXPERIMENTAL PARA LA MATERIA “QUÍMICA ORGÁNICA II” (1413)

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

SemanaHoras

acumuladas

en teoría

Unidad ExperimentoFechas

Días: Martes y

Jueves

Horasacumuladas

en ellaboratorio

Plan de trabajo en el laboratorioSemestre 2015-2

Del 27 de enero al 7 de mayo de 2015 1 3 0 27 y 29 de enero 4 Medidas de seguridad, reglamentos de laboratorio

2 6 1 3 y 5 de febrero 8Sustitución electrofílica aromática SEA (1ª parte)

! Nitrobenceno! m-Dinitrobenceno

3 9

SUSTITUCIÓNELECTROFÍLICAAROMÁTICA

2 10 y 12 defebrero 12! o y p-Nitrofenol SEA (2da parte) ! 2,4-Dinitroclorobenceno

4 12SUSTITUCIÓNNUCLEOFÍLICAAROMÁTICA

3 17 y 19 defebrero 16Sustitución nucleofílica aromática SNA! 2,4-dinitrofenilanilina! 2,4-dinitrofenilhidracina

5 15 4 24 y 26 defebrero 20Halogenuros de alquilo. Obtención de:

! Bromuro de n-butilo SN2

6 18

HALOGENUROSDE ALQUILO

5 3 y 5 de marzo 24 ! Cloruro de ter-butilo SN1. Su hidrólisis paradeterminar la constante de velocidad de la reacción

7 21 6 10 y 12 demarzo 28Seminario “Sustitución en compuestos aromáticos yalquílicos”

8 24 7

17 y 19 de

marzo 32 Reacción de Grignard para la Obtención del alcohol 9 27 8 24 y 26 demarzo 36

Reducción de carbonilos con microondas, en estado sólido yel tradicional

10 30 9 7 y 9 de abril 40 Oxidación n-butanol 11 33

ALCOHOLES YFENOLES

10 14 y 16 de abril 44 Identificación y caracterización de alcoholes y fenoles12 36 11 21 y 23 de abril 48 Síntesis de Williamson

13 39 ÉTERES 12 (REPOSICIÓN)28 y 30 de abril 48 Síntesis de Friedel-Crafts

14 42 13 5 y 7 de mayo 50Entrega de calificaciones a los alumnos así como su firma deenterados y la entrega de calificaciones a la sección

15 45 ---- ----- ----- ------Días festivos: F = 2 de febrero L, 16 de marzo L y semana santa (30 marzo L al 3 de abril V) del 2015


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CONTENIDOQuímica Orgánica II (1413)Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G

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CONTENIDO Página

CARÁTULA 1

PRÓLOGO 2

PROGRAMA TEÓRICO EXPERIMENTAL 3

CONTENIDO 4

SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA SEAReacciones de Nitración obtención de:

! Nitrobenceno 5 - 8

! m-Dinitrobenceno 9 - 11

! o y p- Nitrofenol 12 - 14

! 2,4-Dinitroclorobenceno 15 - 17

SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA S NA! 2,4-dinitrofenilhidracina 18 - 21

! 2,4-dinitrofenilanilina

HALOGENUROS DE ALQUILOObtención de:

22 - 24

! Bromuro de n-butilo S N2

24 - 28CINÉTICA QUÍMICADeterminación de la constante de velocidad de reacción! Hidrólisis del cloruro de ter -butilo S N1

REACCIÓN DE GRIGNARDPreparación de trifenilcarbinol por adición de:

29 - 33

!

Benzofenona

! Benzoato de etilo

REDUCCIÓN de aldehídos y cetonas con microondas,en estado sólido y tradicional para la obtención de:

34 - 39

! (4-metoxifenil)metanol

! 4-(hidroximetil)-2-metoxifenol

! difenilcarbinol

OXIDACIÓN DE ALCOHOL! n-butanol

40 - 43

IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES 44 - 49

SÍNTESIS DE WILLIAMSONObtención de:

50 - 53

! ácido fenoxiacético

ALQUILACIÓN DE FRIEDEL Y CRAFTSObtención de:

54 - 55

! p-terbutilfenol


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICANITROBENCENO

Química Orgánica II (1413)Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G

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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA

NITROBENCENO

OBJETIVO

Conocer una reacción de sustitución electrofílica aromática y aprender a aplicar los conceptos

de la sustitución al desarrollo experimental de la nitración de benceno.

Aprender a controlar las condiciones experimentales que favorecen la monosustitución y a

utilizar las propiedades de los grupos orientadores a la posición meta del anillo aromático para

sintetizar un derivado disustituido.

En esta práctica la mitad de grupo de los alumnos preparará nitrobenceno y la otra mitad m-

dinitrobenceno.

ANTECEDENTES

1. Sustitución electrofílica aromática: nitración

2. Reactividad del anillo bencénico en la sustitución electrofílica aromática.

3. Mecanismo de nitración4. Variaciones de las condiciones experimentales en una nitración y sus consecuencias

5. Cálculo del rendimiento de la reacción considerando la estequiometría de la misma

a. OBTENCIÓN DE NITROBENCENO

REACCIÓN

H2SO4 / HNO3

60oC, 40 min

NO2

MATERIAL

Adaptador con manguera 1 Matraz Erlenmeyer de 25 ml 2Bandeja de plástico 1 Parrilla de calentamiento con agitación 1

Barra de agitación magnética 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 3

Bomba sumergible 1 Porta termómetro 1

Embudo de de filtración rápida 1 Probeta de 10 ml 1

Embudo de filtración rápida pequeño 1 Refrigerante con mangueras 1

Embudo de separación con tapón 1 Refrigerante de aire 1

Embudo de sólidos 1 “T” de destilación 2

Espátula 1 “T” de vacío 1

Manguera de vacío 1 Termómetro de -10 a 400 ºC 1

Matraz balón de fondo plano de 25 ml 1 Vaso de precipitado de 50 ml 1

Matraz balón de 10 ml 1 Vaso de precipitado de 25 ml 1

Matraz bola de 2 bocas de 25 ml con fondo plano 1 Vial con junta esmerilada de 5 ml 1

SUSTANCIASCantidad Cantidad3 ml Ácido nítrico fumante 5 ml Hidróxido de sodio 10%3.75 ml Ácido sulfúrico concentrado 0.25 g Sulfato de sodio anhidro2.5 ml Benceno


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PROCEDIMIENTO

Coloque en el matraz balón de dos bocas 3 ml de HNO 3 concentrado más una barra

magnética. Y adapte en una de las bocas el embudo de separación con 3.75 ml de H 2SO4

concentrado. Sumerja el matraz en un baño de hielo e inicie la adición de H2SO4 conc., poco a poco

y con agitación.Mantenga la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20°- 30°C. Al término de la adición,

coloque un porta termómetro con el termómetro NOTA 1 El bulbo del termómetro debe estar en contacto con

la mezcla de reacción.

Retire el baño de hielo y adicione lentamente NOTA 2 Agregue el benceno a la mezcla sulfonítrica en

porciones de 1-2 ml con agitación vigorosa 2.5 ml de benceno, NOTA 3 Debido a que el benceno es poco soluble

en la mezcla sulfonítrica se requiere agitación vigorosa. De esta agitación depende el éxito de la nitración cuide que la

temperatura de la reacción se mantenga entre 40°- 55°C (enfríe exteriormente con un baño de hielo

sí es necesario)

Al finalizar la adición del benceno continúe la agitación hasta que cese la reacción

exotérmica y en este momento adapte a la boca principal del matraz balón un refrigerante de agua

en posición de reflujo NOTA 4 Colocar en el refrigerante un adaptador con manguera y en ella un embudo pequeño

de 3.3 cm de diámetro y canalice a un vaso de precipitado que contenga solución de sosa o potasa. Poner sobre la

parilla el matraz balón de dos bocas, (adapte el siguiente sistema, Esquema 1) caliente hasta

alcanzar la temperatura de 60°C por 40 minutos; es conveniente que durante el calentamiento la

agitación sea vigorosa para asegurar el contacto entre las dos capas inmiscibles NOTA 5 El éxito de la

práctica depende de la agitación

NaOH solución

diluida

Esquema 1Posteriormente retire el matraz balón del calentamiento, deje enfriar y colóquelo en un baño

de agua con hielo hasta tener una temperatura de 20°C (ahora en dos fases, fase superior

corresponde al nitrobenceno y la fase inferior a la mezcla sulfonítrica residual, transfiérala al

embudo de separación y deseche la fase inferior. Lave el nitrobenceno NOTA 6 Investigue la densidad

del nitrobenceno y del agua , antes de eliminar cualquiera de las fases dos veces con 4 ml de agua fría y después


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7

con solución de NaOH al 10% (2.5 ml cada vez), hasta pH 7 NOTA 7 En caso de que al final de los lavados

del nitrobenceno con solución de NaOH al 10%, éste quedará básico, lave con agua hasta pH 7 y finalmente lave una

vez con agua. Seque el nitrobenceno húmedo en un matraz Erlenmeyer de 25 ml con sulfato de

sodio o cloruro de calcio anhídro NOTA 8 Caliente a baño María hasta que aclare el nitrobenceno. Elimine el

sulfato de sodio por decantación o filtración y transfiéralo por decantación a una bola de destilación de 10ml.

Adapte al matraz bola de 10 ml el equipo necesario para destilar NOTA 9 Precaución, no destile

hasta sequedad, debido a que pueden existir algunos productos de polinitración que sean explosivos, el nitobenceno

(Destilación a Presión Reducida), utilice el refrigerante de aire. El nitrobenceno tiene un p. eb. de

210-211°C/ 760 mm Hg y 196-197°C/ 585 mm Hg. Colecte la fracción que destila por debajo de

150°.

Mida el volumen obtenido y calcule el rendimiento.


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAm-DINITROBENCENO


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b) OBTENCIÓN DE m-DINITROBENCENO

REACCIÓN

H2SO4 / HNO3

100oC, 45 min

NO2

NO2

MATERIAL

Adaptador con manguera 1 Matraz bola de 2 bocas de 25 ml de fondo plano 1

Agitador de vidrio 1 Matraz Kitazato de 50 ml con manguera 1

Bandeja de plástico 1 Parrilla de calentamiento con agitación 1


Bomba de agua sumergible 1 Porta termómetro 1

Colector 1 Probeta de 10 ml 1

Embudo Buchner con adaptador de hule 1 Refrigerante con mangueras 1

Embudo de filtración rápida pequeño 1 “T” de destilación 1

Embudo de filtración rápida 1 Termómetro de -10 a 400 ºC 1Embudo de separación con tapón 1 Vaso de precipitado de 50 ml 1

Embudo de sólidos 1 Vaso de precipitado de 25 ml 1

Espátula 1 Vidrio de reloj 1

Matraz erlenmeyer de 25 ml 1

PROCEDIMIENTO

Coloque en el matraz balón de dos bocas 3 ml de HNO3 concentrado más una barra magnética y

adapte en una de las bocas el embudo de separación con 3.75 ml de H 2SO4 concentrado. Sumerja el

matraz en un baño de hielo e inicie la adición de H2SO4 conc., poco a poco y con agitación

Mantenga la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20° - 30

°C. Al término de la adición,

coloque un porta termómetro con el termómetro NOTA 1 El bulbo del termómetro debe estar en contacto con la

mezcla de reacción.

Retire el baño de hielo y adicione lentamente NOTA 2 Agregue el benceno a la mezcla sulfonítrica en

porciones de 1-2 ml con agitación vigorosa 1.25 ml de benceno, NOTA 3 Debido a que el benceno es poco soluble en

la mezcla sulfonítrica se requiere agitación vigorosa. De esta agitación depende el éxito de la nitración cuide que la

temperatura de la reacción se mantenga entre 40°C (enfríe exteriormente con un baño de hielo si es

necesario)

Al finalizar la adición del benceno continúe la agitación hasta que cese la reacción exotérmica y en este

momento adapte a la boca principal del matraz balón un refrigerante de agua en posición de reflujoNOTA 4 Colocar en el refrigerante un adaptador con manguera y en ella un embudo pequeño de 3.3 cm de diámetro y

canalice a un vaso de precipitado que contenga solución de sosa o potasa. Adapte en una parrilla el matraz balón de

dos bocas, caliente hasta alcanzar la temperatura de 100 °C por 45 minutos (ver Esquema 1); es

conveniente que durante el calentamiento la agitación sea vigorosa para asegurar el contacto entre las

dos capas inmiscibles NOTA 5 El éxito de la práctica depende de la agitación.


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAm-DINITROBENCENO


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NaOH solución

diluida

Esquema 1

Transcurrido el tiempo de reflujo, vierta lentamente (con agitación) la mezcla de reacción en 35 g

de hielo

Colecte el m-dinitrobenceno crudo en un embudo buchner y recristalice en etanol, separe el sólido

recristalizado por filtración al vacío, seque y pese el m-dinitrobenceno.

Calcule rendimiento en base a la reacción.

El m-dinitrobenceno tiene un p.f. de 89.5°C.

BIBLIOGRAFÍA

R. Q. Brewster y C. A. Vander Werf., Curso Práctico de Química Orgánica, 3ª. Edición,

Editorial Alambra, España (1970), Páginas 178-179

J. A. Moore y D. L. Dalrymple, Experimental Methods in Organic Chemistry. 2a. Edición, W.

B. Saunders Company, U.S.A. (1976), Páginas 188-194

A. I. Vogel, Text Book Practical Organic Chemistry, 3ª. Edición, Editorial Longmans, Londres

(1962), Páginas: 523-527

B. J. Hazzard (Traducción) Organicum. Practical Handbook of Organic Chemistry, 1ª.

Edición. Addison-Wesley Publishing Company, Inc., U.S.A., (1973), pp. 306-315

R. T. Morrison y R. N. Boyd., Química Orgánica 3a Edición, Fondo Educativo Interamericano,

S. A. México (1976), Páginas: 348-358, 366-374

J. D. Roberts, M. E. Caserio, Química Orgánica, Fondo Educativo Interamericano, S. A.

México, (1974), Páginas: 522-526, 531-535.


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAm- DINITROBENCENO


HNO3 conc. enbaño de hielo

1) Agregar H2SO4 gotaa gota con agitación

2) Manter T = 20-30oCMEZCLA SULFONÍTRICA

1.25 ml decon agitaciónvigoroza.

T = 40oC

NITROBENCENO,MEZCLA SULFONÍTRICA

Colocar refrigeranteen posición de reflujo

T = 100oC, t = 45 min

m-DINITROBENCENOY MEZCLA

SULFONÍTRICA

1)vertir sobre35 g hielo,lentamente

2)Filtrar al vacío

S ó l i d

o

m-DINITROBENCENO

L í q u i d o

MEZCLA SULFONÍTRICA

D4Recristalizar en

CH3CH2OH

S ó l i d

o

L í q u i d o

m -DINITROBENCENOrecristalizado Aguas madres

D5

m - DINITROBENCENO


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAo, p-NITROFENOL


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o y p-NITROFENOL

OBJETIVO! Ilustrar la orientación y reactividad de los anillos bencénicos monosustituidos en la

sustitución electrófilica aromática

!

Usar métodos de purificación e identificación para los productos obtenidos

ANTECEDENTES

1. Sustitución electrofílica aromática.

2. Condiciones experimentales necesarios para realizar la nitración.

3. Variación de las condiciones experimentales en una nitración y sus consecuencias.

4. Métodos de purificación e identificación de los productos aislados.

5. Propiedades físicas de reactivos y productos.

REACCIÓN

OH

HNO3 diluido

45 ºC, 15 min

OH OH

NO2

NO2+

p.f. = 45 ºC

p.f. = 114 ºC

MATERIAL

* Constituye una sola pieza

SUSTANCIASCantidad1.5 ml Ácido nítrico concentrado0.2 g Carbón activado1.13 g Fenol

Adaptador con manguera 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 2

Agitador de vidrio 1 Pipeta graduada de 5 ml 1

Anillo metálico 1 Probeta de 10 ml 1

Bandeja de plástico 1 Recipiente para baño María 1

Barra de agitación magnética 1 Refrigerante con mangueras 1

Bomba de agua sumergible 1 Tapones de hule bihoradado para matraz de 125 ml* 2

Colector 1 Tela de alambre con asbesto 1

Embudo buchner con adaptador de hule 1 Termómetro de -10 a 400 ºC 1

Embudo de filtración rápida 1 Tubo de vidrio de 30 cm* 1

Embudo de separación con tapón 1 Tubo de vidrio en “L” de 15 cm* 2

Embudo para sólidos 1 Tubo de vidrio en ángulo de 75º * 1

Espátula 1 Vaso de precipitado de 50 ml 1

Matraz Erlenmeyer de 25 ml 1 Vasos de precipitado de 25 ml 1

Matraz Erlenmeyer de 125 ml 2 Vasos de precipitado de 10 ml 1

Matraz Kitazato de 50 ml con manguera 1 Vidrio de reloj 1Mechero con manguera 1


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAo, p-NITROFENOL


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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAOBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO


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OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO

OBJETIVO

Efectuar en el laboratorio una reacción de nitración dentro del mecanismo general de sustitución

electrofílica aromáticaS

EA.

Obtener un derivado dinitrado, partiendo de un sustrato aromático conun grupo desactivador, orto y para orientador.

ANTECEDENTES

1. Sustitución electrofílica aromática.

2. Reacciones, mecanismos y fundamento químico de la técnica.

3. Estructura y propiedades de los reactivos involucrados.

4. Purificación por recristalización.

5. Propiedades físicas, químicas y usos de 2,4-dinitroclorobenceno.

REACCIÓNCl

H2SO4 / HNO3

baño maría, 30 min

Cl

NO2

NO2 MATERIAL

Adaptador con manguera 1 Matraz bola de 2 bocas de 25 ml de fondo plano 1

Agitador de vidrio 1 Matraz Kitazato de 50 ml con manguera 1

Bandeja de plástico 1 Parrilla de calentamiento con agitación 1


Bomba de agua sumergible 1 Pipeta graduada de 1 ml 1

Embudo Buchner con adaptador de hule 1 Porta termómetro 1

Embudo de filtración rápida pequeño 1 Probeta de 10 ml 1

Embudo de filtración rápida 1 Refrigerante con mangueras 1

Embudo de separación con tapón 1 “T” de destilación 1

Embudo de sólidos 1 Termómetro de -10 a 400 ºC 1

Espátula 1 Vaso de precipitado de 50 ml 1

Matraz Erlenmeyer de 125 ml 1 Vaso de precipitado de 25 ml 1

Matraz erlenmeyer de 25 ml 1 Vidrio de reloj 1

SUSTANCIASCantidad

Ácido nítrico concentrado 3.75 mlÁcido sulfúrico concentrado 3.75 mlClorobenceno R.A. 0.9 mlEtanol 6.25 ml

PROCEDIMIENTO

Coloque en el matraz balón de dos bocas 3.75 ml de HNO3 concentrado más una barra magnética.

Y adapte en una de las bocas el embudo de separación con 3.75 ml de H2SO4 concentrado. Sumerja el

matraz en un baño de hielo agua e inicie la adición de H2SO4 conc., poco a poco y con agitación.


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Mantenga la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20°- 30°C. Esquema 2. Nota 1. El bulbo del

termómetro debe estar en contacto con la mezcla de reacción.

Agregar gota a gota agitando, 0.9 ml de clorobenceno. Esquema 2. Al finalizar la adición del

clorobenceno continúe la agitación hasta que cese la reacción exotérmica y en este momento adapte a la

boca principal del matraz balón un refrigerante de agua en posición de reflujo. Nota 2. Colocar en el

refrigerante un adaptador con manguera y en ella un embudo pequeño de 3.3 cm de diámetro y canalice a un vaso de

precipitado que contenga solución de sosa o potasa. Poner sobre la parilla el matraz balón de dos bocas, (adapte

el siguiente sistema, Esquema 1) caliente hasta alcanzar la temperatura de 80°C por 30 minutos; es

conveniente que durante el calentamiento la agitación sea vigorosa. Nota 3. Con objeto de obtener el

compuesto dinitrado. Si no se hace así se obtiene el compuesto mononitrado líquido.

NaOH solucióndiluida

3.75 ml HNO

3

3.75 ml H

2

SO

4

T = 20 - 30

o

C

2da. adición de

0.9 ml de clorobenceno

gota a gota

Bandeja de plástico

con agua pequeña

cantidad de hielo

Esquema 1 Esquema 2

Enfriar a temperatura ambiente (Tamb) y vaciar el contenido del matraz lentamente a un vaso de

precipitado de 50 ml, que contenga alrededor de 12.5 g de hielo picado. Agitar la mezcla

vigorosamente y filtrar el precipitado al vacío. Lavar el producto en el embudo con 25 ml de agua

helada. Nota 4. El 2,4-dinitroclorobenceno es un producto muy irritante pues reacciona con los grupos amígenos de las

proteínas de la piel, por lo cual debe evitarse su contacto. En caso de sentir irritación en alguna parte de la piel, lavar con agua

y alcohol.

Cristalizar de etanol Nota 5. Al hacer la recristalización del producto, se debe agitar y raspar las paredes del vaso,

colocado dentro del hielo, para favorecer la formación de forma alotrópicas alfa (p.f. 53.4 °C). Las formas beta y gamma funden

a 43° y 27°C respectivamente y en caso de no efectuar correctamente la recristalización, son contaminantes del compuesto alfa.

Pesar, calcular rendimiento práctico, determinar punto de fusión y cromatoplaca usando como

eluyente H90:AcOEt10, revelador: UV, I2 (tenue). Nota 6. El producto deberá guardarse en un lugar fresco, ya que

el calor del ambiente, será suficiente para fundirlo


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BIBLIOGRAFÍA

! G. K. Helmkamp & H. W. Johnson Jr, Selectes Experiments in Organic Chemistry, Freeman

& Co. Editorial London, 1964. pag. 107

! R. T. Morrison y R. N. Boyd., Química Orgánica 3a Edición , Fondo EducativoInteramericano, S. A. México (1976).

! The Merck Index, 8th Edition, Merck & Co. Inc. Rahway N. J. U.S.A., 1968, página 242


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SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA2,4-dinitrofenilhidracina y 2,4-dinitrofenilanilina


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SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA

2,4-Dinitrofenilhidracina y 2,4-Dinitrofenilanilina

Objetivo

! Analizar las características de los compuestos aromáticos susceptibles de reaccionar a través

de reacciones de sustitución nucleofílica aromática.

! Obtener 2,4-dinitrofenilhidracina y la 2,4-dinitrofenilanilina mediante reacciones de

sustitución nucleofílica aromáticase

! Buscar la aplicación de estos compuestos

Antecedentes

! Sustitución nucleofílica aromática, condiciones necesarias para que se efectúe.

! Comparación de estas condiciones, con las que se requieren para efectuar una sustitución

electrofílica aromática.

! Utilidad de la sustitución nucleofílica aromática.! Diferencias con la sustitución nucleofílica alifática.

! Toxicidad de reactivos y productos.

1 OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROFENILHIDRACINA

REACCIÓN

MATERIAL (para ambas prácticas) Agitador de vidrio 1 Parrilla de calentamiento con agitación 1

Anillo metálico 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 1

Barra de agitación magnética 1 Pinza para tubo de ensaye 1

Bomba de agua sumergible 1 Pipeta graduada de 5 ml 1

Buchner con adaptador de hule 1 Pipeta graduada de 1 ml 1

Cámara de elución para cromatografía 1 Probeta de 10 ml 1

Embudo de filtración rápida 1 Recipiente de peltre 1

Espátula 1 Recipiente para baño María 1

Frasco vial 4 Termómetro de -10 a 400°C 1

Matraz Kitazato de 50 ml con manguera 1 Vaso de precipitado de 10 ml 2

Matraz Erlenmeyer de 25 ml 2 Vidrio de reloj 1

REACTIVOS0.5 g 2,4-Dinitroclorobenceno 0.7 ml Hidrato de hidracina0.5 ml Eluyente H:AcOEt (70:30) 1 Placa8.5 ml Etanol

!"# #%&'#( )(*( ('"%+,

Cl

NO2

NO2

NH2H2N

N

NO2

NO2

H NH2


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Procedimiento

1

Síntesis de 2,4-Dinitrofenilhidracina

En un vaso de precipitado de 10 ml disuelva 0.5 g del 2,4-dinitroclorobenceno en 5 ml de

etanol al 96% tibio. Agregue gota a gota 0.7 ml de hidrato de hidracina con agitación constante. Al

teminar la adición caliente la mezcla (sin que ebulla) por 10 min. Enfríe y filtre al vacío, el precipitado

se lava en el mismo embudo con 3 ml de agua caliente y luego con 3 ml de alcohol tibio. Una vez

obtenido el producto crudo tomar una pequeña muestra para posteriormente hacer una

cromatografía en capa fina (ccf) y comparar su pureza con el producto puro.

Seque al vacío, pese y calcule el rendimiento. Determine el punto de fusión

Realice una ccf para determinar la pureza del producto, comparando con la muestra del

producto crudo que se separó con anterioridad, además de aplicar la materia prima disuelta en

etanol. Mezcla de eluyentes H:AcOEt (70:30) y revelar mediante lámpara de UV.

2 SÍNTESIS DE 2,4-DINITROFENILANILINA

REACCIÓN

Cl

NO2

NO2

NH2 N

NO2

NO2

H

REACTIVOS0.5 ml Anilina 30 ml Etanol (10 ml para la reacción

y 20 ml para la recristalizar) 0.5 g 2,4-Dinitroclorobenceno 1 Placa0.5 ml Eluyente H:AcOEt (60:40)

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Procedimiento

2 Síntesis de 2,4-Dinitrofenilanilina

En un matraz Erlenmeyer de 25 ml coloque 10 ml de etanol, 0.5 g de 2,4-dinitroclorobenceno y

0.5 ml de anilina con agitación constante.

Caliente la mezcla de reacción en baño María durante 15 min agitando constantemente y sin

llegar a ebullición. Enfríe y filtre el sólido formado con ayuda del vacío. En este momento tomar una

muestra del producto crudo para compararla posteriormente a través de una ccf con el producto

puro.

Recristalice de etanol, filtre y seque el produto, pese, calcule el rendimiento y determine el

punto de fusión.


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Realice una ccf para determinar la pureza del producto, comparando con la muestra del

producto crudo que se separó con anterioridad, además de aplicar la materia prima, todas disueltas

en acetato de etilo. Mezcla de eluyentes H:AcOEt (60:40) y revelar mediante lámpara de UV.

Cuestionario

1. ¿Qué sustituyentes facilitan la sustitución nucleofílica aromática (SNAr)? Explique su respuesta.

2. ¿Cómo se pueden preparar los haluros de arilo? Escriba las reacciones correspondientes.

3. ¿Por qué la anilina es menos reactiva que la hidracina en la SNAr? ¿ A qué lo atribuye?

4. Escriba las estructuras resonantes del 2,4-dinitroclorobenceno y proponga el mecanismo de la

sustitución nucleofílica aromática que se lleva acabo en la práctica.

5. Escriba la fórmula de tres compuestos que puedan ser susceptibles de sufrir una sustitución

nucleofílica aromática, fundamente su elección.

6. ¿Por qué el 2,4-dinitroclorobenceno es irritante a la piel, a las mucosas y a los ojos?

OBTENCIÓN DE LA 2,4-DINITROFENILHIDRACINA

Disolver 0.5 g de2,4-Dinitroclorobenceno

en 5 ml de EtOH

Adicionar gota a gota 0.7 mlde hidrato de hidracina

Calentar la mezcla por10 min. Sin que ebulla

Enfriar y fitrar al vacío

LíquidoSólido

2.4-DinitroclorobencenoEtanol

Hidracina

D1

Lavar el pptado con3 ml de EtOH tibio

Secar al vacío, pesary calcular rendimiento

Determinar p.f. y realizar ccfpara determinar la pureza

del producto

D1: ¡Residuo tóxico! Puede contener 2,4-dinitroclorobenceno, seabsorbe por vía oral, cutánea o respiratoria. El hidrato de hidracina escorrosivo y puede causar cáncer en animales. Evite usar exceso de estereactivo cuando haga la mezcla de reacción. Guarde el desecho paraenviar a incineración. Si la hidracina (o sus derivados) no está mezcladacon otros residuos, puede tratarse con hipoclorito de sodio.


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OBTENCIÓN DE LA 2,4-DINITROFENILANILINA

Adicionar sin dejar de agitar:10 ml de EtOH

0.5 g de 2,4-Dinitroclorobenceno

0.5 ml de anilina

Calentar la mezcla de reacciónen baño María durante 15 min,

sin que ebulla y agitandoconstantemente

Fitrar al vacío el sólido

LíquidoSólido

2.4-DinitroclorobencenoEtanolAnilina

D1

Recristalizar de EtOH

Secar al vacío, pesar

y calcular rendimiento

Determinar p.f. y realizar ccfpara determinar la pureza

del producto

D1: El residuo puede contener compuestos tóxicos e irritantes.Manéjese en la campana. La solución puede absorberse sobre carbónactivado hasta la eliminación del color. La solución incolora contieneetanol, si la cantidad es grande, puede recuperarse por destilación. Elresiduo del carbón activado se confina para incineración

Enfriar

Bibliografía

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México: UNAM, Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial.

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d. Pavia, D. L. (2007) Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Microscale Approach.

Belmont California: Thomson Brooks/Cole. Laboratory Series for Organic Chemistry.

e. Wade, L.G. Jr. (2004) Química Orgánica. (5a ed.). España: Prentice Hall.

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