INSTITUTO POLITECNICO NACIAONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS

EXTRACTIVAS

Academia de Química Orgánica y Polímeros

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA INDUSTRIAL

PRACTICA 1

OBTENCION DE LA BENZOINA

Profesora: Ing. Ana Ma. Flores Domínguez

Alumnos:

*Gonzales Martínez Aldo

*Juárez Hernández Nubia Karina

*Martinez Alberto Alexis

*Rivera Girón David Salvador

Grupo: 4IV27

Equipo: 2

Fecha: 8-septiembre-2014

ACTIVIDADES PREVIAS

La condensación benzoínica genera a-hidroxicetonas a partir de aldehídos aromáticos por tratamiento con cianuro de sodio

Mecanismo:Etapa 1. Adición del cianuro al carbonilo

Etapa 2. Protonación del grupo alcóxi

Etapa 3. Formación del enolato de nitrilo

Etapa 4. Ataque nucleófilo a una segunda molécula de aldehído

Etapa 5. Equilibrio ácido-base

Etapa 6. Eliminación de cianuro con formación de la benzoína

PROPIEDADES FISICAS

ESTADO FISICO; ASPECTO Cristales entre blancos y amarillos.

PELIGROS QUIMICOS Por combustión, formación de humos tóxicos.

LIMITES DE EXPOSICION TLV no establecido.

VIAS DE EXPOSICION La sustancia se puede absorber por inhalación del aerosol.

RIESGO DE INHALACION La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración molesta de partículas en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION La sustancia puede irritar los ojos, la piel y el tracto respiratorio.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA El contacto prolongado o repetido puede producir sensibilización de la piel.

PROPIEDADES QUIMICAS

Punto de ebullición a102.4 kPa: 344°C

Punto de fusión: 137°C

Densidad relativa (agua = 1): 1.310

Solubilidad en agua, g/100 ml: 0.03

Presión de vapor, Pa a 136°C: 133

Densidad relativa de vapor (aire = 1): 7.3

CARBABIONES

Los ácidos carbonados la velocidad de transferencia del protón entre el ácido y la base es lo suficientemente lenta como para que la acidez está controlada cinéticamente.

La formación de carbaniones es de gran importancia debido a su participación en una gran variedad de reacciones con utilidad sintética. Formación de enlaces carbono-carbono. Reacciones importantes en la producción de muchas sustancias químicas hechas por el hombre, como las drogas y plásticos.

CARBANIONES FORMACIÓN

El método más general, consiste en la abstracción de un átomo o grupo X unido a un carbono, dejando el par de electrones del enlace.

Normalmente el grupo que se abstrae es un protón, aunque se conocen otros como cloro.

La tendencia de los alcanos a perder un protón es baja debido a que la acidez es pequeña.

Metano tiene un pka de 45 mientras que el ácido acético CH3COOH tiene un pka de 4,8.

Por ejemplo: el trifenilmetilo tiene un pka de 33 (mucho más acido que el metano).

Esta disolución resultante de trimetiluro sódico se emplea como base muy fuerte, por ejemplo en la Condensación de Claisen de los esteres:

* Equilibrio (1): éster con únicamente un hidrogeno acido en α en presencia de epóxido, no reacciona a pesar de la formación del β-cetoéster. Con una base como Ph3C-Na+ es capaz de inducir la condensación de Claisen.

ACIDEZ

Este orden de acidez relativa se basa en la Teoría de la Hibridación: a mayor carácter s del orbital spn, mayor electronegatividad del orbital hibrido del carbono, electrones del enlace C-H más sujetos por el núcleo del carbono, el hidrogeno se pierde más fácilmente

Carbanion acetiluro: Estos carbaniones no requieren una estabilización por parte de un grupo atrayente de electrones como C=O, NO2, etc. Es posible la adicción a un carbonilo, este grupo es susceptible a modificaciones, por ejemplo, mediante la reducción a alquenos con H2 envenenado con Lindlar.

Del mismo modo la introducción de un sustituyente atractor de electrones eleva la acidez de los hidrógenos unidos al carbono. Estabilizando la carga resultante tanto por efecto inductivo atractor, como por efecto mesómero aceptor des localizando la carga negativa, este último el efecto de acidez es mucho más pronunciado.

El acetonitrilo es mucho más acido que el correspondiente metano, o el trifluorometano que también es más ácido que el metano. El grupo nitro es un atractor fuerte tanto por efecto –I como –M. La cetona acidifica por efecto –M.

ESTABILIDAD CARBANIONES

Influencias estructurales: por acidez del mismo como por estabilización de la carga generada. Los factores estructurales que estabilizan los carbaniones son:

A) Incremento del carácter s del orbital del carbono que soporta la carga negativa: orden de acidez relativa:

B) Efecto inductivo atrayente de electrones: dejan una carga parcial positiva sobre el hidrogeno, además hacen que el carbanión resultante sea más estable. El HCF3 con pka=28 y el HC (CF3) pka=11, ambos más ácidos respecto del metano (pka= 43), a pesar de que el efecto –I se pierde con la distancia es mayor la influencia de los 9 átomos de F en conjunto por ello el HC (CF3) es más ácido.

C) Efecto inductivo atrayente de electrones: Para el caso del -CCl3 a partir del HCCl3, el efecto inductivo es menos pronunciado, se ve compensado por la posibilidad de que el carbanión se deslocalize parcialmente sobre los orbitales d del Cl.

Un efecto +I desestabiliza la carga negativa, por lo que a mayor número de sustituyentes dadores (alquilo, aminas, éteres), carbanión más desestabilizado:

Esta secuencia es la contraria a los radicales y a los carbocationes.

D) Conjugación del par electrónico del carbanión con un enlace múltiple: Deslocalización de la carga negativa por efecto –M mediante grupos como: CN, C=O, NO2, CO2Et, etc.:

El grupo que crea mayor efecto –M es el grupo nitro, tiene una carga negativa sobre el N. Las disoluciones de CH (NO2)3 son tan acidas como las de HCl.

TABLA DE PROPIEDAS FISICAS Y QUIMICAS

propiedades Reactivos productosCianuro de potasio

Benzaldehído Alcoholetílico

cianuro Benzoína

Edo. Físico Cristal Liquidoincoloro

Liquido incoloro

Liquido conAroma almendras rancias

Cristal

Peso molecular

65,12 g/mol 106,121 g/mol 46,06844 g/mol 26,007 g/mol 212,24 g/mol

Punto de ebullición

1aQ625 °C 178,1 °C 78,37 °C 25.7 °C 344 °C

Punto de fusión

634,5 °C -26 °C -114 °C -13.24 °C 132 °C

Densidad 1,52 g/cm³ 1,04 g/cm³ 789,00 kg/m³ 0.715g/cm3 1,31 g/cm³

Solubilidad Agua

Agua agua Agua Agua ,etanol y éter Disolventes orgánicos.

SolventesToxicidad

ROMBOS DE SEGURIDAD KCN CIANURO

BENZALDEHIDO BENZOÍNA

ALCOHOL ETÍLICO

DIAGRAMA DE FLUJO

CALCULOSBenzaldehído

Ρ= 1.046g/ml

V= 4ml

Ρ=mv

Despejando m tenemos m= Ρ*V

m=(1.046g/ml)*(4ml)=4.184gr de benzaldehído

Calculo de gramos teóricos de benzoina

PMbenzoina =182.21gr

2 moles Benzaldehído → 1 mol Benzoina

mBenzoina=mBenzaldehido∗PM Benzoina

PM Benzaldehido

mBenzoina=4.184gr∗182.21

106.12∗2moles=3.59Gr

Calculo de eficiencia

Practico=1.69 gr

%n=PracticoTeorico

∗100

%n=1.693.59

∗100

%n=47.05%

CUESTIONARIO1. Escribir las reacciones que se llevan a cabo

Reacción global:

Mecanismo

a) Adición nucleofílica del ion cianuro al carbono carboxílico de una molécula de aldehído para formar la cianhidrina correspondiente

b) El hidrógeno del carbono alfa, en relación con el grupo ciano, es lo suficientemente ácido para separarlo con una base, formándose así el correspondiente carbanión

c) El carbanión estabilizado por resonancia, reacciona con otra molécula de benzaldehído a través de un ataque nucleofílico al grupo carbonilo para formar un cianodiol.

d) Debido a la presencia del ión alcóxido formado en el cianodiol y al medio acuoso, se llevan a cabo los equilibrios acido-base siguientes

e) La eliminación del ión cianuro produce la benzoína o aciloína y se regenera el catalizador

2._ Mencionar usos más importantes del detergente sintético.

Los detergentes sintéticos son muy útiles debido que tienen una acción surfactante que otros detergentes obtenidos mediante saponificación no poseen. Estos detergentes sintéticos poseen agentes surfactantes que ayudan a la penetración, emulsificación, dispersión, solubilización y formación de espuma, aparentemente en mejor calidad. Con todo esto los detergentes sintéticos remueven con mayor facilidad los agentes que son difícilmente limpiados con detergentes comunes o jabones.

OBSERVACIONES

La mezcla preparada de benzaldehído + CH3CH2 – OH + H2O + KCN presentan un color blanquecino en un principio; con el paso del tiempo, de agitación y de calor, fue virando a amarillo. Al retirarle el calor, se pudo apreciar la benzoína después de un tiempo y se logró percibir un olor a almendras que es el cianuro formada por la reacción. Al dejar enfriando, el precipitado (benzoína) se separó completamente del resto de la solución (cianuro) logrando ver dos fases (orgánica y acuosa, respectivamente) en el matraz bola. Se pudo recuperar alrededor de un 90% del precipitado a través de la filtración por gravedad con ayuda de lavados de agua fría.

CONCLUSIONES

GONZALES MARTINEZ ALDO

El benzaldehído se logró hacer reaccionar mediante una condensación a benzoína. La palabra condensación se refiere al efecto que tiene el mecanismo de reacción de disminuir en espacio, hablando a nivel molecular, las dos moléculas de benzaldehído que inicialmente se tienen para formar la benzoína. Esto es también promovido a la deficiencia de carbones alfa en la estructura del benzaldehído, pues al generarse el carbanión en el único carbón del benzaldehído debido al ataque de una base, este anión tiene la única posibilidad de atacar al grupo carbonilo de una molécula de benzaldehído que esta vez es parcialmente positivo. Finalmente se agregan protones a la molécula para balancear las cargas y se retira el ión ciano para obtener la benzoína. La purificación ideal para este producto es la recristalización pues el solvente se puede retirar con facilidad, dejando un producto en forma de cristales.

JUAREZ HERNANDEZ NUBIA KARINA

En la práctica realizada el benzaldehído actuó como electrófilo en la reacción para que a partir del KCN se formara el ión cianuro que tomó el papel de nucleófilo y dio lugar a la formación de un carbanión en la molécula del benzaldehído, el cual atacará después al grupo carbonilo de otra molécula de benzaldehído. Al hidrolizarse la molécula se formó un alcohol en un carbono, al tiempo en el que en el otro carbono sale el ion

cianuro dando lugar a la formación de un doble enlace hacia el oxígeno. Por lo cual al no haber hidrógenos alfa, el benzaldehído no puede presentar condensación aldólica por sí mismo sin la ayuda de algún otro agente. Cabe mencionar que para lograr la reacción deseada se cuidó los factores de temperatura y tiempo.

RIVERA GIRON DAVID SALVADOR

Al realizar esta práctica se obtuvo una hidroxicetona (benzoina) partiendo de un aldehído, para ello formamos un ion cianuro para asi dar lugar a un carbanion unido a una molécula del benzaldehído. Esta práctica tuvo una eficiencia del 47.05% esto quiere decir que durante nuestra experimentación pudimos tener fallas en controlar nuestra reacción por ejemplo la temperatura durante el reflujo lo que pudo a ver provocado una pérdida de producto también se conoció el proceso industrial en cual se sintetiza la benziona pasando por varios equipos como es un mezclador, cristalizador y separador de sólidos para asi poder almacenarlo y ser almacenado.