315 lab 5
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II
(315)
PRÁCTICA N°5
NITRACIÓN INDIRECTA DE
AMINAS
ANGULO LOZADA TATIANA
Prof: ING. QCA. JANET BENÍTEZ.
3ero “A”
FECHA DE EJECUCIÓN: 09 DE JULIO DEL 2012
FECHA DE ENTREGA: 16 DE JULIO DEL 2012
TEMA:
Nitración Indirecta de Acetanilida
OBJETIVO:
Establecer responsablemente las condiciones para que se produzca la nitración indirecta.
Obtener paranitroacetanilida.
MATERIALES:
Kitasato Llave de Hopper Espátula Balón Cubeta + hielo Placa calentadora Termómetro Pipeta Embudo de buchner
Soporte universal Papel filtro Vaso de precipitación Baño María. Acetanilida Embudo de separación Acido nítrico Acido sulfúrico Agua helada
TEORIA:
NITRACION
La nitración es un proceso químico general para la introducción de un grupo nitro en un compuesto químico mediante una reacción química. Ejemplos de nitraciones simples son la conversión de glicerina en nitroglicerina con ácido nítrico y sulfúrico, la de la cianhidrina de acetona con ácido nítrico en anhídrido acético para obtener nitrato.
LA NITRACIÓN AROMÁTICA
Los anillos aromáticos se pueden nitrar por reacción con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrado. Se piensa que en ésta reacción el electrófilo es el ion nitronio, NO2
+, que se genera a partir del ácido nítrico por protonación y pérdida de agua.
La nitración aromática sucede con compuestos aromáticos gracias a un mecanismo de sustitución electrófila aromática que incluye el ataque de un anillo bencénico rico en electrones por parte del ion nitronio.
La sustitución de un átomo de hidrógeno sobre el núcleo aromático por el grupo nitro se conoce como nitración aromática. Algunos de los compuestos aromáticos nitrados son de gran importancia práctica, por lo cual sus preparaciones y en particular la nitración de los compuestos aromáticos han sido estudiadas con gran detalle. Como consecuencia de
ello se sabe con exactitud como llevar a cabo con eficacia el proceso de nitración y también se tienen bastante conocimiento sobre el mecanismo de la nitración aromática que sobre cualquier otra de las reacciones de sustitución aromática.La nitración se origina ordinariamente tratando los compuestos aromáticos con una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico concentrados. El agente nitrante es el ión nitronio cargado positivamente (NO2)+, el cual se forma según la siguiente reacción:
HNO3 + 2H2SO4 => (NO2)+ 2HSO4-
El ácido nítrico puede reaccionar consigo mismo de modo análogo, por lo cual puede actuar por si solo como agente nitrante, aunque únicamente frente a determinados compuestos aromáticos como el fenol:
NO3H => (NO2) + 2NO3 + H3O4
Los compuestos aromáticos nitrados presentan interés por su empleo como explosivos y porque pueden ser transformados fácilmente por reducción a las aminas primarias correspondientes, las cuales son a su vez sustancias de partida para la preparación de muchos colorantes.Los compuestos nitrados contienen un enlace carbono nitrógeno R-NO2, como se demuestra al poder ser reducidos a las aminas primarias. En cambio los esteres nitrosos como R-O-N =O, isómeros de los compuestos nitrados, no dan por reducción compuestos que contienen un nitrógeno unido a carbono.
El proceso de nitración siempre va acompañado de una destrucción parcial de la sustancia orgánica tomada de oxidación, ruptura del propano solo alrededor del 40% se transforma en un nitro compuesto. La mezcla de nitrocompuestos tiene la Sgte. Composición :
CH3 –CH2 –CH3 + HNO3 CH3NO2 + C2H5NO2 + C3H7NO2
La nitración es tanto menos fácil cuantos mas grupos nitros existan en la molécula, otros sustituyentes suelen facilitar la nitración en la industria se opera en reactores de fundición de ferrosilicio con dobles paredes , para poder calentar o enfriar , como las derivados son insolubles en agua, una vez terminada la reacción se vierte el producto sobre agua con hielo , después se recoge el precipitado por filtración y del filtrado se recupera el ácido sulfúrico por concentración.
Nitración de aminas y fenoles.
Puesto que las aminas son muy susceptibles de oxidación, primero se protege el grupo - NH2, convirtiendo la amina en su derivado acilado.
R - NH2 + R - COOH R - NH - CO - R + H2O
La posición del grupo - NO2 es afectada por la elección de los agentes acilantes y nitrantes. Los agentes nitrantes que se usan son mezclas con ácido sulfúrico, acético, nítrico, nitrato de acetilo, anhídrido acético y mezclas sulfonítricas.
Nitracion de la Acetanilida
El mecanismo de la nitracion de la acetanilida es que un ion nitronio de la mezcla es el que efectúa el ataque electrolítico en el núcleo aromático.
La nitración directa de la anilina y de las otras muchas aminas en solución de acido sulfúrico concentrado origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados a menos que la solución se diluya con un considerable exceso de acido sulfúrico concentrado.
En estas ultimas condiciones la nitracion de la acetanilida , suministra una mezcla de las 3 nitroacetanilidas isomeras ( o , m y p ). Son cristales blancos , solubles en alcohol y éter muy ligeramente en agua fría, soluble en agua caliente y soluciones de hidróxido de potasio.
Se usa en la producción de p-nitronilida que se usa para intermedios de colorantes ,especialmente rojo de p-nitronilida, inhibidores de gomas de gasolina , inhibidores de corrosión.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA NITRACIÓN
Temperatura.
La temperatura no tiene una influencia directa sobre la orientación de los grupos -NO2, sin embargo, influye notablemente en la pureza del producto de reacción.
Al elevar la temperatura se aumenta el grado de nitración.
Cuando se han de nitrar compuestos fácilmente oxidabas, es muy importante mantener la temperatura lo suficientemente baja para evitar oxidaciones.
En los compuestos aromáticos la temperatura interviene en la oxidación del nitrógeno.
Agitación.
La reacción de nitración puede verificarse en fase ácida como en fase orgánica.
Por emulsión puede conseguirse que cada fase esté siempre saturada de la otra y, en estas condiciones, la velocidad de reacción en cada fase es constante, aunque en la fase ácida es varias veces mayor que en la fase orgánica.
La velocidad de reacción decrece rápidamente cuando la superficie de contacto entre las fases se reduce.
Solubilidad.
Este factor nos indica la solubilidad de los nitroderivados en el ácido sulfúrico. A medida que aumenta la temperatura crece la solubilidad; ésta disminuye con la dilución del ácido.
Puesto que los nitroderivados se disuelven mejor en el ácido sulfúrico más concentrado, empleando mezclas sulfonítricas con gran concentración de H2S04 se podrá llegar antes a un determinado grado de nitración.
APARATOS PARA LA NITRACIÓN
Las nitraciones se llevan acabo en calderas cerradas, provistas con mecanismo de agitación y dispositivos para poder regular la temperatura de reacción. Los nitradores se construyen ordinariamente de acero y fundiciones resistentes a los ácidos. En algunos casos se necesita emplear aleaciones más resistentes, como son los aceros al níquel - cromo.
Los dos atributos esenciales de todo nitrador seguro y eficaz son la transmisión de calor y agitación.
TÉCNICA OPERATORIA:
1. Verter el acido sulfúrico en un matraz que este rodeado de hielo
2. Añadir lentamente y agitando vigorosamente en 10 porciones de acetanilida (- de 25° grados Celsius)
3. Añadir desde un embudo de separación gota a gota (25 minutos) el acido nítrico, agitando energéticamente y manteniendo la temperatura inferior a 15° C
4. Dejar reposar la mezcla a temperatura ambiente 25 minutos
5. Verter en un vaso que contenga agua y hielo (300 gramos)
6. Recoger el precipitado por filtración
7. Lavar con agua helada hasta que el precipitado no de reacción acida
8. Recristalizar en mentol
9. Filtrar. Secar
CONCLUSIONES:
En el paso 2 la mezcla se mantuvo a 9º C. En el último paso en el momento de recristalizar hubo una parte de nuestro producto que quedo impregnado en el papel filtro, por ende nuestra cantidad total a desecar tubo menos de lo esperado.
RECOMENDACIONES:
Hay que tener cuidado en el momento que se este realizando el baño maría ya que la reacción se da en esta etapa de la practica y si existe un descontrol en esta no va a dar nuestro producto final.
Debemos revisar antes de hacer el experimento la parte teórica, para no cometer errores durante la realización de la practica