UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE QUMICA FARMACETICA BILOGALaboratorio de Qumica Orgnica II

PRCTICA VOXIDACIN DE n-BUTANOL A n-BUTIRALDEHIDO

OBJETIVOa) Ejemplificar un mtodo para obtener aldehdos alifticos mediante la deshidrogenacin de alcoholes.b) Formar un derivado sencillo del aldehdo obtenido para caracterizarlo.

FUNDAMENTO OXIDACIN DE ALCOHOLESUn alcohol primario puede ser considerando como el primer estado de oxidacin en la serie

La prdida de dos tomos de hidrgeno (-2H), o la ganancia de un tomo de oxgeno (+O) son aqu, designaciones puramente formales; representan pasos de oxidacin de dos electrones, y pueden realizarse experimentalmente por muy diversos medios. Aqu, nos interesa principalmente el paso alcoholcompuesto carbonlico. La oxidacin de un alcohol primario da el correspondiente aldehdo; la oxidacin de un alcohol secundario da la correspondiente cetona; un alcohol terciario no puede dar un compuesto carbonlico con el mismo esqueleto carbonado.

cido crmico. La oxidacin de los alcoholes primarios y secundarios a aldehdos y cetonas puede ser realizada por una gran variedad de agentes oxidantes; la mayor parte son compuestos inorgnicos de metales capaces de experimentar cambios a estados inferiores de valencia.Entre los agentes oxidantes ms ampliamente utilizados se encuentran los compuestos de cromo (IVI), que se reducen en el proceso, a cromo (III). El trixido de cromo (cido crmico) y el dicromato potsico son las formas usuales utilizadas. La oxidacin de los alcoholes primarios a aldehdos es difcil de realizar de forma satisfactoria por este mtodo, pues el aldehdo se oxida muy rpidamente al correspondiente cido carboxlico. Es necesario interrumpir la oxidacin en la fase de aldehdo, y esto puede frecuentemente hacerse, separando el aldehdo a medida que se va formando, destilndolo de la mezcla de reaccin si es suficiente voltil, o extrayndolo con un disolvente orgnico inmiscible, y as separarlo del contacto con el oxidante, Los alcoholes secundarios pueden oxidarse a cetonas de forma efectiva con cido crmico, pues las cetonas son suficientemente resistentes a la oxidacin posterior y no se destruyen. El mecanismo de la oxidacin con cido crmico de los alcoholes secundarios a cetonas, es un interesante ejemplo de una reaccin de eliminacin de un tipo de aplicacin general a oxidaciones de varios tipos. Cuando el agente oxidante es cido crmico, la marcha de la reaccin se formula de la forma siguiente: 1. Formacin de un ster crmico

2. Eliminacin, por ataque, de un nuclefilo sobre el protn y prdida de CrO3H2, como grupo saliente

OXIDACIN DE ALCOHOLES POR OTROS OXIDANTESLa conversin de alcoholes primarios en aldehdos requiere un cuidadoso control de las condiciones de reaccin, ya que el aldehdo es muy susceptible a una posterior oxidacin. Un procedimiento bastante utilizado en la oxidacin de alcoholes consiste en aadir cantidades limitadas de oxidante y destilar el aldehdo, de punto de ebullicin ms bajo que el alcohol, a medida que se produce, para sustraerlo a la accin del oxidante. Los productos de oxidacin de los aldehdos son los cidos carboxlicos.El permanganato potsico, en medio neutro o bsico, es un oxidante muy utilizado en la oxidacin de alcoholes primarios. Segn se quiera efectuar la reaccin en medio cido o bsico se eligir, respectivamente, cido crmico o permanganato como agente oxidante. La oxidacin de alcoholes primarios con alcoholes primarios con permanganato da lugar al cido correspondiente.Los agentes oxidantes ms utilizados en la oxidacin de alcoholes secundarios son cobre (II), cido crmico y permanganato de potasio en medio bsico. El producto de oxidacin es la cetona que en general son estables y no sufren posteriores reacciones a menos que se sometan a condiciones muy drsticas y se rompan en pequeas molculas.La oxidacin de alcohol isoproplico por cido crmico supone una primera etapa reversible de formacin de un ster crmico. La oxidacin del alcohol isoproplico por cido crmico supone una primera etapa reversible de formacin de un ster crmico. El ster formado es muy inestable y se puede descomponer por dos caminos.

MTODOS DE OBTENCIN DE ALDEHDOS Y CETONASHidratacin de alquinos.En presencia de sulfato mercrico y cido sulfrico diluido, como catalizadores, se adiciona una molcula de agua al triple enlace de un alquino, con lo que se forma primero un -enol que, al ser inestable, se isomeriza por reagrupamiento en un compuesto carbonlico. nicamente cuando se utiliza acetileno como producto de partida se obtiene acetaldehdo, segn la reaccin:

Este es el procedimiento industrial ms utilizado en la actualidad para la fabricacin de acetaldehdo, que es la materia prima de un gran nmero de importantes industrias orgnicas. Cuando se utilizan acetilenos alquilsustituidos el producto final es una cetona. Reaccin de Friedel y Crafts.Se emplea para la obtencin de aldehdos y cetonas aromticas. Consiste en hacer reaccionar un cloruro de cido o un anhdrido con un compuesto aromtico apropiado. Para obtener una cetona se proceder as:

Ozonizacin de alquenos.La ozonizacin de alquenos da lugar a aldehdos o cetonas, segn que el carbono olefnico tenga uno o dos sustituyentes hidrocarbonados. Esta reaccin no suele utilizarse con fines preparativos, sino ms bien en la determinacin de estructuras para localizar la posicin de los dobles enlaces.

RECONOCIMIENTO DE ALDEHDOS Y CETONASLos aldehdos y cetonas se caracterizan por la adicin de reactivos nucleoflicos al grupo carbonilo, en especial los derivados de amoniaco (Sec. 6.3.4). As, por ejemplo un aldehdo o una cetona reaccionarn con la 2,4-dinitrofenilhidracina para formar un slido insoluble, amarillo o rojo.Los aldehdos se caracterizan y distinguen en particular de las cetonas por su facilidad de oxidacin: los aldehdos dan la prueba positiva con el reactivo de Tollens mientras que las cetonas la dan negativa.Otros dos ensayos para distinguir los aldehdos son las soluciones de Fehling y de Benedict. Ambos son alcalinos y contienen el in cobre (II), estabilizado por un agente acomplejante. Este agente es el ion tartrato para Fehling y el ion citrato para Benedict.Un aldehdo reduce el in Cu2+ acomplejado, para formar xido cuproso (precipitado rojo). No obstante estas tres reacciones no son exclusivas de aldehdos sino de sustancias susceptibles a una oxidacin suave. Lo que se observa cuando el ensayo es positivo es un cambio del color azul intenso de la solucin del ion Cu2+ a un color naranja-rojo del precipitado de xido de cobre (I). Los sistemas principales que dan este resultado son -hidroxialdehdos, -cetoaldehdos y hidroxicetonas.

PROPIEDADES FSICAS, QUMICAS Y TOXICIDAD DE REACTIVOS Y PRODUCTOS. CIDO SULFRICO CONCENTRADOPROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS: Aspecto: Lquido transparente e incoloro.; Olor: Caracterstico; Punto de ebullicin: 330 C; Punto de fusin: -15C; Presin de vapor: (20C) X0, 0001; Densidad (20/4): 1,84; Solubilidad: Miscible con agua.TOXICIDAD: DL50 oral rata: 2140 mg/kg (sol. 25%). Por inhalacin de vapores: Irritaciones en vas respiratorias. Sustancia muy corrosiva. En contacto con la piel: Provoca quemaduras. Por contacto ocular: quemaduras, ceguera (lesin irreversible del nervio ptico). Por ingestin: Quemaduras en el aparato digestivo. Fuertes dolores, con riesgo de perforacin. Puede provocar nuseas, vmitos, diarreas. Despus de un periodo de latencia: estenosis del ploro.

BUTANOL PROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS: Aspecto:Solucin incolora, clara. Olor: Olor fuerte caracterstico moderadamente alcohlico. Solubilidad: 9 mL/100 mL agua 25C. Peso Especfico: 0.81 20C/4C. Punto de Ebullicin: 118C (244F). Punto de Fusin: -89C (-128F). Densidad del Vapor (Air=1): 2.6 Presin de Vapor (mm Hg): 5 20C (68F).

TOXICIDAD: Inhalacin: Causan irritacin del tracto respiratorio superior. Puede ocurrir dificultad respiratoria, tos, dolor de cabeza, mareos y somnolencia. Ingestin: Puede tener efecto narctico. Puede causar dolor abdominal, nuseas, dolor de cabeza, mareos y diarrea. La dosis letal promedio estimada es 3 - 7 onzas. Contacto con la Piel: Irritante de la piel; produce prdida de aceites naturales. Contacto con los Ojos: Los vapores pueden ser irritantes, causando lagrimeo y dolor. Exposicin Crnica: El contacto prolongado con la piel causa resequedad y grietas cutneas.

2,4- DINITROFENILHIDRAZINAPROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS: Apariencia: Polvo cristalino y hmedo de color rojo o naranja. Olor: Ninguno. Solubilidad: Poco soluble en agua. % de voltiles por volumen a 21C: 0. Punto de fusin: 198 - 202 C.TOXICIDAD: Por cualquier medio de contacto puede ocasionar cianosis. Por lo que es daino si es ingerido o inhalado. Puede causar enrojecimiento, comezn y dolor en piel y ojos. La exposicin crnica puede causar metahemoglobinemia provocando cianosis.

ETANOLPROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS: Punto de ebullicin: 78.3 C. Punto de fusin: -130 C. ndice de refraccin (a 20 C):1.361 Densidad: 0.7893 a 20 C. Presin de vapor: 59 mm de Hg a 20 C. Densidad de vapor: 1.59 g /ml. Temperatura de ignicin: 363 C. Solubilidad: Miscible con agua en todas proporciones, ter, metanol, cloroformo y acetona. Temperatura crtica: 243.1 C. Tensin superficial (din/cm): 231 (a 25 C). Viscosidad (cP): 1.17 (a 20C).TOXICIDAD: CPT: 1900 mg/m3 (1000 ppm). Inhalacin: Una inhalacin prolongada de concentraciones altas (mayores de 5000 ppm) produce irritacin de ojos y tracto respiratorio. Contacto con ojos: Se presenta irritacin solo en concentraciones mayores a 5000 a 10000 ppm. Contacto con la piel: El lquido puede afectar la piel, produciendo dermatitis caracterizada por resequedad y agrietamiento. Ingestin: Dosis grandes provocan envenenamiento alcohlico, mientras que su ingestin constante, alcoholismo.

DICROMATO DE POTASIOPROPIEDADES FSICAS Y QUMICAS: Punto de Ebullicin: Se descompone a 500 C. Punto de fusin: 398 C. Densidad (a 25 C respecto al agua a 4 C): 2.676. Calor de fusin: 29.8 cal/g. Calor de disolucin: -62.5 cal/g. Solubilidad: soluble en agua: una disolucin saturada a 0 C, contiene 4.3 %; a 20 C.TOXICIDAD: CPT: 0.5 mg/m3. Inhalacin: Inicialmente, provoca ulceracin de la nariz, despus espasmos, inflamacin y edema de laringe y bronquios, generando neumonitis qumica y edema pulmonar lo que, finalmente, provoca la muerte. Contacto con ojos: Causa quemaduras serias. Contacto con la piel: Un uso constante de este producto sin la debida proteccin, causa irritacin, inflamacin, ulceraciones y, finalmente, dermatitis. Ingestin: Los efectos de una intoxicacin aguda son: decoloracin dental, nusea, vmito, diarrea y choque cardiovascular debido a prdida de sangre por el tracto gastrointestinal.

REACCIN

MECANISMO DE REACCIN

a) Formacin de cido crmico

b) Formacin del ster crmico

c) Formacin del Butiraldehdo a partir del ster crmico

PROCEDIMIENTO1. A un matraz pera de dos bocas adapte por una de ellas, un embudo de adicin y por la otra un sistema de destilacin simple.2. En un vaso de precipitado disuelva 1.9 g de dicromato de potasio dihidratado en 12.5ml de agua, aada cuidadosamente y con agitacin 1.3ml de cido sulfrico concentrado.3. Adicione 1.6ml de butanol al matraz pera, en el embudo de separacin coloque la solucin de dicromato de potasio-cido sulfrico. Caliente a ebullicin el butanol con flama suave usando un bao de aire. Agregue entonces, gota a gota, la solucin de dicromato de potasio-cido sulfrico en un lapso de 15 minutos, de manera que la temperatura en la parte superior de la columna no exceda de 80-85C.4. Cuando se ha aadido todo el agente oxidante contine calentando la mezcla suavemente por 15 minutos ms y colecte la fraccin que destila debajo de los 90C. 5. Pase el destilado a un embudo de separacin, decante la fase acuosa y mida el volumen de buteraldehdo obtenido para calcular el rendimiento.6. Agregue dos gotas del producto a 0.5ml de una solucin de 2,4-dinitrofenilhidrazina en un tubo de ensayo y agite vigorosamente; al dejar reposar precipita el derivado del aldehdo el cual puede purificar por cristalizacin de etanol-agua. El punto de fusin reportado para la 2,4-dinitrifenilhidrazona del buteraldehdo es de 122C.

RESULTADOSn-Butiraldehdon- butanol

PM:72.1 g/molPM: 74.12 g/mol

DATOS1.6 ml de n-butanolPeso del matraz: 52.394 gPeso del matraz + producto: 53.528 gPeso del producto: 1.134 g

Rendimiento terico

= (.810 g/ml)(1.6ml)= 1.296 g

= 100%

Rendimiento obtenido

0.0174g 100% 0.0157g x X= 90.22%

OBSERVACIONESAdicin gota a gota de la mezcla a n-butanolMezcla de dicromato de potasio + cido sulfrico concentrado

Se observa un cambio de color a verde

Sistema de destilacin

Prueba con 2,4-dinitrifenilhidrazina. POSITIVAObtencin debutiraldehdo

DISCUSIN Se deben cuidar las condiciones necesarias para que el aldehdo no se sigua oxidando ya que es un grupo funcional delicado ya que tiende a oxidarse ms para formar as cidos carboxlicos. Se obtiene el butiraldehdo mediante una oxidacin de alcoholes primarios a aldehdos. Primero se produce una reaccin cido-base que da lugar a cido crmico. Posteriormente de pasa a la oxidacin del cido crmico en accin con el alcohol producindose as un ster crmico, el cual despus experimenta una eliminacin dando as el doble enlace del grupo carbonilo y da lugar al aldehdo.

CONCLUSINSe finaliza la prctica con xito obteniendo butiraldehdo a partir del butanol siendo esto confirmado por la prueba con 2,4-dinitrofenlhidrazina dnde se forma un precipitado de color rojo. Obtuvimos un rendimiento del 90.22% lo que se interpreta como bueno.

CUESTIONARIO1. Cul es la finalidad de hacer la mezcla de dicromato de potasio, agua y cido sulfrico?A partir de sta reaccin se forma el cido crmico que es necesario para oxidar el alcohol.

2. Explique cmo evita que el Butiraldehdo obtenido en la prctica se oxide a cido.El punto de ebullicin del aldehdo es ms bajo que el del cido, y por lo tanto conforme se va obteniendo el aldehdo se va destilando. 3. Cmo puede comprobar que obtuvo Butiraldehdo en la prctica? Con la prueba que se realiza con 2,4-dinitrofenilhidrazina, donde s se obtiene un precipitado se comprueba que es un Butiraldehdo.

4. Cmo deben desecharse los residuos de sales de cromo?Agregar bisulfito de sodio. Agregar bisulfito de sodio.

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

n-Butanol

Butiraldehdo

BIBLIOGRAFA Bellido Snchez Ins. PRINIPIOS DE QUMICA ORGNICA. Ed. Revert. Espaa. 2 edicin. 1974. Santiago Jimnez Francisca. CINTICA Y MECANISMO DE LA REACCIN DE OXIDACIN Universidad de Castilla. Espaa. Schaum. QUMICA ORGNICA. Editorial Mc-Graw Hill. Madrid. 1992. Hill, John W./ Kolb, Doris K. QUMICA PARA EL NUEVO MILENIO. Prentice Hall. 8 edicin. Mxico. 1999.1

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