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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
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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
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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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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICANITROBENCENO
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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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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICANITROBENCENO
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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 AROMÁTICANITROBENCENO
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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
Barra de agitación magnética 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 2
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
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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
Barra de agitación magnética 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 2
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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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAOBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO
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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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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICAOBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO
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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
Química Orgánica II (1413)Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G
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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)
!"# #%&'#( )(*( ('"%+,
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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