Laboratorio de Química Orgánica II

PRÁCTICA VIOBTENCIÓN DE DIBENZALACETONA

FECHA DE REALIZACIÓN:14 octubre 2014

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OBJETIVO

a) Efectuar una condensación aldólica mixtab) Obtener un producto de uso comercial

FUNDAMENTO

REACCIÓN DE CONDENSACIÓN ALDÓLICA

Es la reacción consigo mismo de los aldehídos o las cetonas que posean hidrógenos en ∝ en medio alcalino concentrado, formándose aldoles. No reaccionan aquellos compuestos carbonílicos que no presentan H en ∝ .

El mecanismo de la reacción implica la formación de un ión enolato.

La forma enólica de un aldehído o cetona pierde fácilmente un protón en presencia de una base y el ion estabilizado por resonancia puede atacar entonces la función carbonilo de una segunda molécula.

La reacción de condensación no puede usarse ventajosamente con dos aldehídos diferentes, puesto que existen cuatro productos posibles de condensación cuya separación puede resultar difícil.

La condensación alcdólica se observa también en cetonas que tienen un átomo de H en ∝ .El producto de condensación de la acetona puede deshidratarse a cetona ∝ , β-insaturada.

REACCIONES DE CONDENSACIÓN ALDÓLICA MIXTA

Una reacción aldólica que se inicia con dos compuestos carbonilo diferentes se denomina reacción aldólica cruzada. Las reacciones de este tipo, en las cuales se emplean soluciones acuosas de hidróxido de sodio, tienen poca importancia sintética cuando los dos reactivos poseen hidrógenos∝, porque el resultado es una mezcla compleja de productos. Si se llevara a cabo la adición aldólica cruzada con el acetaldehído y el propanal, se obtendría por lo menos cuatro productos.

Las reacciones aldólicas cruzadas son prácticas, con bases como el NaOH, cuando uno de los reactivos carece de hidrógeno alfa y, por tanto, no puede sufrir una autocondensación. Es posible evitar otras reacciones secundarias si se coloca este componente en base y luego se le agrega, con lentitud, el otro reactivo con

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un hidrógeno alfa en la mezcla. Bajo estas condiciones, la concentración del reactivo con un hidrógeno alfa será siempre baja, y la mayor parte se encontrará como ion enolato. La reacción principal que tendrá lugar es aquella entre este ion enolato y el componente que carece de hidrógeno alfa.

REACCIONES DE CONDENSACIÓN DE CLAISEN-SCHMIDT

Cuando las cetonas se usan como uno de los componentes, las reacción aldólicas cruzadas se llaman reacción deClaisen – Schmidt, en honor de los químicos alemanes J.G Schimidt (quien las descubrió en 1880) y Ludwig Claisen(quien las perfecciono entre 1881 y 1889), estas reacciones son de gran utilidad práctica cuando se usan basescomo el hidróxido de sodio por que, bajo estas condiciones, las cetonas no se autocondensan de manera apreciable.(El equilibrio es desfavorable).

Las siguientes son dos ejemplos de las reacciones de Claisen – Schmidt:

En ambos procesos, la deshidratación ocurre con facilidad porque el enlace doble que se forma está conjugado, tanto con el grupo carbonilo como con el anillo de benceno. Es así como se extiende el sistema conjugado.

Un paso importante en la síntesis comercial de la vitamina A utiliza una reacción de Claisen–Schmidt entre el geranial y la acetona que dan la peudoionona.

El geranial es un aldehído presente en la naturaleza, que se puede obtener del aceite del te limón. Su hidrogeno α es vinílico y, por tanto, su acidez no es apreciable. Hay que notar también en esta reacción, que la deshidratación ocurre con facilidad por que la deshidratación se extiende al sistema conjugado.

USOS DE LA DIBENZALACETONA Se usa como insumo para la fabricación de productos farmacéuticos (cosméticos y medicamentos). Se usa en preparaciones de protectores solares.

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PROPIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS Y TOXICIDAD DE REACTIVOS Y PRODUCTOS.

HIDRÓXIDO DE SODIO PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS: Punto de ebullición: 1388ºC (a 760 mm de Hg); Punto de fusión: 318.4 ºC; Indice de refracción a 589.4 nm: 1.433 ( a 320 º) y 1.421 (a 420 ºC); Presión de vapor: 1mm (739 ºC); Densidad: 2.13 g/ml (25 ºC); Calor específico: 0.35 cal/g oC (20 oC); Energía libre de formación : 90.7 Kcal/ mol (a 25 oC y 760 mm de Hg). El NaOH reacciona con metales como Al, Zn y Sn, generando aniones como AlO2-, ZnO2- e hidrógeno. Con los óxidos de estos metales, forma esos mismos aniones y agua. Con cinc metálico, además, hay ignición. TOXICIDAD: El hidróxido de sodio es irritante y corrosivo de los tejidos. Los casos más comunes de accidente son por contacto con la piel y ojos, así como inhalación de neblinas o polvo. Inhalación: La inhalación de polvo o neblina causa irritación y daño del tracto respiratorio. En caso de exposición a concentraciones altas, se presenta ulceración nasal. Contacto con ojos: El NaOH es extremadamente corrosivo a los ojos por lo que las salpicaduras son muy peligrosas, pueden provocar desde una gran irritación en la córnea, ulceración, nubosidades y, finalmente, su desintegración. Contacto con la piel: Tanto el NaOH sólido, como en disoluciones concentradas es altamente corrosivo a la piel. Ingestión: Causa quemaduras severas en la boca, si se traga el daño es, además, en el esófago produciendo vómito y colapso.

ETANOLPROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS: Punto de ebullición: 78.3 °C. Punto de fusión: -130 °C. Índice de refracción (a 20 °C):1.361 Densidad: 0.7893 a 20 °C. Presión de vapor: 59 mm de Hg a 20 °C. Densidad de vapor: 1.59 g /ml. Temperatura de ignición: 363 °C. Solubilidad: Miscible con agua en todas proporciones, éter, metanol, cloroformo y acetona. Temperatura crítica: 243.1 °C. Tensión superficial (din/cm): 231 (a 25 °C). Viscosidad (cP): 1.17 (a 20°C).TOXICIDAD: CPT: 1900 mg/m3 (1000 ppm). Inhalación: Una inhalación prolongada de concentraciones altas (mayores de 5000 ppm) produce irritación de ojos y tracto respiratorio. Contacto con ojos: Se presenta irritación solo en concentraciones mayores a 5000 a 10000 ppm. Contacto con la piel: El líquido puede afectar la piel, produciendo dermatitis caracterizada por resequedad y agrietamiento. Ingestión: Dosis grandes provocan envenenamiento alcohólico, mientras que su ingestión constante, alcoholismo.

BENZALDEHÍDOPROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS: Líquido entre incoloro y amarillo viscoso, de olor característico. Punto de ebullición: 179°C. Punto de fusión: -26°C. Densidad relativa (agua = 1): 1.05. Solubilidad en agua, g/100 ml: Escasa. Presión de vapor, Pa a 26°C: 130. Punto de inflamación: 62°C. Temperatura de autoignición: 190°C.

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TOXICIDAD: La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La exposición puede causar disminución de la consciencia. El contacto prolongado o repetido puede producir sensibilización de la piel. Se han detectado tumores en experimentación animal, pero este resultado puede ser no extrapolable al hombre.

ACETONAPROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS: Punto de ebullición: 56.5 °C. Punto de fusión: -94 °C. Densidad: 0.788 g/ ml (a 25 °C); 0.7972 g/ml (a 15 °C). Presión de vapor a (20 °C): 185 mm de Hg. Densidad de vapor (aire = 1): 2. Densidad molar (mol/l): 16.677 (sólido a -99 °C), 13.506 (líquido a 298.15 K). Solubilidad: Miscible con agua, alcoholes, cloroformo, dimetilformamida, aceites y éteres.TOXICIDAD: México: CPT: 2400 mg/m3 (1000 ppm). Inhalación: En forma de vapor, causa irritación de ojos nariz y tráquea. En concentraciones muy altas (aproximadamente 12 000 ppm), puede afectar al sistema nervioso central, presentándose dolor de cabeza y cansancio. Contacto con ojos: En forma de vapor, los irrita causando lagrimeo y fluido nasal; el líquido puede causar daño a la córnea. Contacto con la piel: Un contacto prolongado y constante con la piel provoca resequedad, agrietamiento y dermatitis. El líquido puede penetrar a través de la piel, lo mismo que el vapor a concentraciones mayores de 5000 mg/m3. Ingestión: Causa irritación gástrica, dolor y vómito.

REACCIÓN

PROCEDIMIENTO

1. Coloque en un matraz Erlenmeyer de 125ml de 1.25g de NaOH, 12.5ml de agua y 10ml de etanol. Posteriormente, agregue poco a poco y agitando 1.25ml de benzaldehído y luego 0.5 ml de acetona.

2. Continúe la agitación durante 20-30 minutos más, manteniendo la temperatura entre 20-25°C mediante baños de agua fría.

3. Filtre el precipitado, lave con agua fría, seque, recristalice de etanol. Pese, determine punto de fusión y cromatoplaca comparando contra materia prima el producto.

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MECANISMO DE REACCIÓN

PASO 1. Deprotonación (produce el enolato nucleofílico)

PASO 2. Ataque del nucleofilo al electrófilo

PASO 3. Protonación para dar la hidroxicetona neutra

PASO 4. Deprotonación (de nuevo) para dar el enolato

PASO 5. Eliminación del hidróxido para generar el enlace pi del alqueno

RESULTADOS

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Reactivo limitante: Benzaldehído.

OBSERVACIONES

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PM: 106.1 g/molV: 1.25 mlρ: 1.05 g/mol

PM:58.1 g/molV: 0.5 mlρ: 0.8 g/mol

Benzaldehído Acetona

DATOSPeso del papel filtro: 0.884 gPeso del papel filtro + producto: 2.289 gPeso del producto: 1.405 g

M=ρ ∙V= (1.05 g/ml)(1.25 ml)

= 1.3125 g

Moles= wPM

¿ 1.3125 g106.1g /mol

=0.0123moles

Relación 2:1 entonces:0.01232

=0.00615

El benzaldehído puede reaccionar con .00615 moles de cetona formando la misma cantidad de moles de producto

M=ρ ∙V= (0.8 g/ml)(0.5 ml)

= 0.4 g

Moles= wPM

¿ 0.4 g58.1g/mol

=0.0068moles

Relación 1:2 entonces:(0.0068)(2)=0.0136

La acetona puede reaccionar con 0.0136 moles de benzaldehído.

RENDIMIENTO OBTENIDO

Moles= wPM

¿ 1.405 g234.292g /mol

=0.0061moles

0.0061 mol------- 100%0.0059-----------X

96.72 %

PUNTO DE FUSIÓN: 110-111 °C

DISCUSIÓN

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Sistema montado, donde se permite la agitación constante

Cambios observados durante la realización de la práctica

1 2

3 4

Filtración de la mezcla, que se realiza con un sistema de

vacío

Obtención del precipitado. Dibenzalacetona

Posteriormente se esperó a que se secase

Se realizó una condensación de Claisen-Schmidt, lo cual es una condensación aldólica mixta en donde se mezcla un aldehído con una cetona, en donde la acetona es la que contiene los H ∝ y el benzaldehído carece de éstos. Debido a esto es que se obtiene la condensación entre ellos. Se debe de mantener en agitación constante y a la temperatura indicada para que se obtengan los resultados esperados. Como nota tenemos que no se pudo realizar la cromatografía.

CONCLUSIÓN

Se obtiene la dibenzalacetona a partir de una condensación aldólica mixta o cruzada. Durante el desarrollo de la práctica se apreciaron cambios de color conforme de iba dando la reacción. El precipitado obtenido se filtra y se deja secar para posteriormente pesarlo, dando así un rendimiento del 96.72% que nos indica un rendimiento exitoso.

CUESTIONARIO

1. Explique por qué debe adicionar primero benzaldehído y después la acetona a la mezcla de la reacción

Se adiciona para evitar que se produzcan reacciones secundarias ya que el benzaldehído carece de H α y la acetona si presenta el H α .

2. Explique porqué se obtiene un solo producto y no una mezcla de productos en esta práctica

Porque sólo uno de los compuestos contiene H α por lo tanto al haber un compuesto carente de H α no se puede producir la auto-condensación.

3. Indique por qué se crotoniza fácilmente el aldol producido

Al calentarse da lugar a una deshidratación y se forma un crotonaldehído, dicha deshidratación se presenta con facilidad debido a la acidez de los hidrógenos alfa restantes, además que el producto se estabiliza por sus enlaces dobles conjugados.

4. ¿Por qué la solución no debe estar alcalina al recristalizar?

Si la solución está en medio ácido no se forman cristales, si se encuentra en solución ácida si se pueden formar.

5. Asigne las bandas principales a los grupos funcionales presentes en los espectros de IR de reactivos y productos.

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BENZALDEHÍDO

ACETONA

BIBLIOGRAFÍA

Griffin Jr Roger W. QUÍMICA ORGÁNICA MODERNA. Ed. Reverté. España. 1981.

Martínez Rodríguez Ricardo. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LA HISTOQUÍMICA. Gráficas Muriel. España.

Hill, John W./ Kolb, Doris K. QUÍMICA PARA EL NUEVO MILENIO. Prentice Hall. 8ª edición. México. 1999.

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Solomons Graham. QUÍMICA ORGÁNICA. Editorial LIMUSA WILEY. 2ª Edición. México. 2002.

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