quimica organica 3.pdf

7/16/2019 quimica organica 3.pdf

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UniversidaddeChileFacultaddeCienciasDepartamentodeQumica

InformedeLaboratoriodeQumicaOrgnicaIII

Profesora: Dra.CeciliaLabbD.Alumno: DiegoAlarcnEspinozaFecha: 10demarzode2012


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ndice.

Resumen 4

Introduccingeneral 5

Objetivosgenerales 7

Captulo1:Sntesisdeestirenoapartirdeacetofenona

1.1Introduccin 9

1.2Sntesis 9

1.3Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones 11

1.4Metodologaexperimental 12

1.5Resultados 14

1.6Espectros 15

1.7Discusin 20

1.8Conclusin 20

Captulo2:Sntesisdesulfanilamidaapartirdeacetanilida 2.1Introduccin 23

2.2Sntesis 23



2.5Resultados 32

2.6Espectros 34

2.7Discusin 36

2.8Conclusin 36

Captulo3:Preparacindequinoxalinaapartirdebenzaldehdo

3.1Introduccin 38

3.2Sntesis 38


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3.5Resultados 44

3.6Espectros 47

3.7Discusin 51

3.8Conclusin 51

Captulo4:Transposicionesycicloadiciones Transposicinaninica:sntesisdecidobenclico 4.1Introduccin 54

4.2Sntesis 54



4.5Resultados 57

4.6Espectros 59

4.7Discusin 59

4.8Conclusin 59

ReaccindeDiels-Alderdeantracenoyanhdridomaleico

4.9Introduccin 60



4.12Resultados 62

4.12Discusin 64

4.14Conclusin 64


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Resumen.

A continuacin, se presentan todas las sntesis orgnicas hechas en el laboratorio deQumicaOrgnicaIII,lascualesabarcanmuchostiposdereaccionesytcnicasaprendidasenloslaboratoriosycursosanteriores,sumandolasnuevassntesis,metodologasytcnicasenseadasen el presente curso. Se har nfasis en las condiciones de reaccin, metodologas, sntesis

alternativas,pureza,rendimientoseidentificacindelosproductossintetizados.Esteinformeeselultimoparalosalumnosprontoaobtenersulicenciatura,porlotanto,otorgaraunultimorepasogeneraldelaQumicaOrgnica.


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Introduccingeneral.

Al principio del siglo XVIII, los cientficos diferenciaron, al captar la esencia de lanaturaleza,alosdostiposdemateriales.Secreaqueloscompuestosderivadosdelosorganismosvivoscontenanunafuerzavitalnomedible,laesenciadelavida.Selesllamoorgnicos.Loscompuestosderivadosdeminerales,quecarecandeesafuerzavital,eraninorgnicos.

Como losqumicos no podan crearvida en el laboratorio, pensaban queeraimposiblesintetizarcompuestosquetuvieranunafuerzavital,perotodocambiocuandoen1828elqumicoalemnFriedrichWhlerhabaobtenidourea(compuestoque sesabiaexcretanlosmamferos)calentando una sustancia inorgnica. Desde entonces, la nueva definicin de compuestosorgnicossedefiniracomoloscompuestosquetienencarbono. En adelante, los cientficos empezaron a sintetizar una gran cantidad de compuestosorgnicos y, aun ms, aprendieron a sintetizar millones de compuestos orgnicos que no seencuentranenlanaturaleza,comofibrassintticas,plsticos,hulessintticos,medicinasymuchascosasmsqueahoranosfacilitanlavida.Hoyenda,seconocenunos16millonesdecompuestos

orgnicos,ymuchosmssonposibles. En el presente informe se presentara una revisin a diversos mtodos sintticos decompuestosorgnicos,quecorrespondealaconstruccinplaneadadeunamolculaorgnicapormediodenumerosasreaccionesypasos.Cadapasodeunasntesispresumeunareaccinqumica.Losreactivosycondicionesquecadaunadeestasreaccionesnecesitan,handeserconsideradosparaunbuenrendimiento,lamayorpurezaposibleyconelmenortrabajoposible.Losmtodos

para los primeros intermedios de una sntesis pueden ya existir referidos en la literatura. Sinembargomuchosintermediossoncompuestosquenuncahansidosintetizadosantes.Estossernproducidosnormalmenteusandomtodosgeneralesdesntesis.Parasertilesestosmtodoshandedarunrendimientoaltoyseraplicablesaunampliorangodesustancias.

En los prcticos de laboratorio, que se informaran en este informe, se realizaroncuantiosasreaccionesorgnicascomosustitucioneselectrofiliasaromtica,reduccin-oxidacinde alcoholes y del grupo carbonilo, esterificaciones, sustituciones nucleofilicas, adicin yeliminacin, hidrlisis selectiva, condensacinaldlica, transposiciones,cicloadiciones y muchasmsreaccionesms. Tambinseponenfasissobrelosproductosyreactantesdelassntesisrealizadas,ensususos, fabricacin industrial y de laboratorio,peligros, rendimientosobtenidos, puntode fusin,cromatografaencapafina,caracterizacindecompuestos,espectroscopiainfrarrojayRMN,quenosservirparaverlapurezaeidentificacindelproductoobtenido.

Enel1ercapituloseverlasntesisdeestireno,unelementalcompuestoindustrialquesirvecomomonmerodeunpolmero,conelcualseformanmuchosplsticosimportantescomolasbotellasdebebidaoelPVC. El2docapituloveremoslaformacinsulfanilamidaapartirdeacetofenona.Lassulfasodrogas sulfas sonocupadasdesde 1940paradistintos tratamientos mdicos, tales comosfilis,malaria,disinteria,neumonayengeneralparatratamientoquimioteraputicos.


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El 3ercapituloconcierne alapreparacin de quinoxalina, unareaccinque poseetrespasossignificativos.Ensupreparacinsevernimportantesintermedioscomolabenzonayelbencilo. Elultimocapitulollamadotransposicinycicloadicionesseobservarandosreacciones.Laprimera,eslasntesisdelcidobenclico(transposicin)ylasegundaesunareaccindeDiels-Alderconantracenoyanhdridomaleico(cicloadiciones).


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Objetivosgenerales.

Losobjetivosdelpresenteinformeson:

- PerfeccionarymejorarlosconocimientossobrelaQumicaOrgnica.- Aprendernuevasreaccionesymtodossintticos.- Optimizarelusodeaplicacionesparaidentificarcompuestos- Hacerusodetcnicasparaverificarlapurezadeloscompuestossintetizados.- Cuidado,prolijidad,concentracinyestudiodelospasosaseguirparaobtener

rendimientossatisfactorios.


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Capitulo1Sntesisdeestirenoapartirde

acetofenona.


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1.1Introduccin. Elestirenoovinilbencenoesunamolculaorgnicaderivadadelbencenoformadaporunanillo aromtico y un sustituyente etileno (C8H8 / C6H5CHCH2). Su apariencia fsica es deunliquidoincoloroaamarillodeoloragradable 1.Estamolculatieneunagranimportanciaenlaindustria qumica ya que es fcil de polimerizar (poliestireno) por mtodos radicalarios ocatinicos.Sumayorusodepolmeroesdeplsticoparadiversosproductosyespumaaislante2. Los riesgos qumicos del estireno son que puede formar perxidos explosivos. Lasustancia puede polimerizar por calentamiento suave, bajo la influencia de la luz, oxidantes,oxgeno y perxidos, causando peligro de incendio y explosin. Reacciona violentamente concidosfuertes yoxidantes fuertes, originandopeligrodeincendioyexplosin.1Losefectosdeexposicinal estirenonosonnotoriosamenosquela exposicinseaprolongada,yaquepuedeafectar al sistema nervioso y causar alteraciones tales como fatiga, sensacin de embriaguez,reaccioneslentas,dificultadparaconcentrarseyalteracionesdelequilibrioydelavisindecolor.Estasustanciaesposiblementecarcingenaparalossereshumanos.1

1.2Sntesis.

Enlaindustriaqumicaseutilizandiversosmtodosparalaobtencindeestireno,unodeelloseselmtodoindirecto,procesoHalcon,enelcualqueelhidroperxidodeetilbencenoseempleacomosistemadeoxidacinauxiliar,transformandoelpropenoenxidodepropeno,loque provoca una oxidacin indirecta de el mismo. En esta reaccin se produce por que elmetilfenilcarbinolseconvierteenestirenopordeshidratacin.Porcadakilogramodexidodepropilenoseobtiene2,5kilogramodeestireno3.

Figura1.1:Sntesisdelestirenopormtodoindirecto.

Otro mtodo y ms utilizado es la deshidrogenacin cataltica directa del etilbenceno,usando preferentemente catalizadores de xido de hierro y como promotorespredominantemente Cr2O3 y compuestos de potasio de KOH o K2CO3 . El catalizador estadistribuidoordenadamenteenunreactordehazdetubos,enelquelaaportacindecalordereaccinenelcasodelprocesoBASF,sehacedesdeelexteriorpormediodegasescombustibles.ParaelprocesoDowseaportacalordedisociacinpormediodevapordeaguasobrecalentado.Elcatalizador esta ordenado en un lecho esttico en el horno de fogn. Este es un procesoadiabticoysenecesitangrandescantidadesdevapordeaguayrelativamenteaaltatemperaturapara que tenga la deshidrogenacin endotrmica. Para la deshidrogenacines necesariamente

una temperatura de entre 550-600 C para limitar las reacciones secundarias. Tambin sedisminuye la presin parcial del etilbenceno en los procesos de calor indirecto por mezcla departesigualesdevapordeagua.Laconversindeetilbencenoalcanzaun60-65%ylaselectividadenestirenoesmayoraun90%.Losproductossecundariossonbenceno,toluenoyunapequeacantidad de sustancias alquitranosas. Los productos se enfran rpidamente para evitar lapolimerizacin.Luegodecondensadoelestirenoyaadirleuninhibidordepolimerizacin(azufre)sedestilaalvaco.Parapurificarseutilizabajapresinenlascolumnasdevaco,pocaperdidadepresin,osea,menornumerodepisosymayorpresin3.


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Tambin se utiliza la alquilacin Friedel-Crafts del benceno empleado en el mtodoindustrial, a diferencia de la sntesis de laboratorio que utiliza una acilacin. La acilacin delbencenoselograconanhdridoacticoyclorurodealuminio.LacantidaddeAlCl 3usadoenlaacilacin, el cual en este caso puede ser referido a una acetilacin, es mucho ms que unacantidadcatalticaqueenunaalquilacin.Esporquealgodeclorurode aluminioesusadoenlareaccinconelaninacetatoproducidoalcomienzodelasntesis,elcualgeneraunelectrfiloactivo,elcatinacilo. Porlotanto,laacetofenona,mientrasesformada,interactaconunmoledeclorurodealuminiopara formar uncomplejo fuerte.As ms dedosmoles deAlCl3pormoldeanhdridoacticosonusadosparaasegurarunsuministroadecuadodecatalizadoractivo.Laacetofenonaesliberada del complejo al finalizar la reaccin por la adicin de agua. La precipitacin de salesbsicasdealuminioesprevenidaporlaadicindeHClconcentrado. EnelsiguientepasodelasntesisseutilizaunagentereductorconNaBH4oLiAlH4parareducirlaacetofenonaa1-feniletanol.Seprefiereelusodelprimeroporcircunstanciasqueseexplicanen1.3.Seformaunintermediariodesaldeboroyparadescomponerseagregaaguay

cido.El1-feniletanoldebeluegosepararsedelaguayetanol,primerocalentandoabaomarayseextraeel1-feniletanolconter.Lasolucindeteressecadaconalgndesecanteyelteres

evaporado.El1-feniletanolpuedeseraisladopordestilacinabajapresin. Para obtenerel estireno,se deshidrata el 1-feniletanol, yesto es logradocalentando elalcoholconunagentedeshidratantesuave,ejemploel KHSO4,yrecolectandoelaguayestirenomientrassedestilaa presinatmosfrica.Elestirenocrudoesluegoextradoenterolavadoydestilado a presin reducida, o diluido con tolueno y la solucin es secada por destilacinazeotrpica.Laeleccindependesisequierellevaracabolapolimerizacinoelestirenocrudo 7.

Figura1.2:sntesisindustrial.


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Figura1.3:sntesisenellaboratorio.

1.3Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones. Enestelaboratoriose parteporlasntesisde 1-feniletanoldesdeacetofenona,primero

agregando etanol y borohidruro de sodio que acta como reductor del grupo carbonilo de laacetofenona. El NaBH4 transfiere un in hidruro al carbono carbonlico. Todos los hidrgenosenlazadosalborosetransfiereporestecaminoproduciendoelintermediariodesaldeboro.

Figura1.4: mecanismoreduccindelcarbonilo. ElNaBH4reaccionalentamenteconeletanol,poresoseusaesteultimocomodisolventeyayudaalaaltaselectividaddelborohidrurodesodioporlaacetofenonaqueporladeletanol.LareduccinconNaBH4delgrupocarboniloproduceexcelentesrendimientosyaquesustomosdehidrogeno, concargasnegativas parciales,estnunido covalentemente alboro. Esta estructurahacequeelhidruroseamejornuclefiloyposeamenorbasicidad.SeprefiereelusodeNaBH4aladelotroreductorconocidoensntesis,elhidrurodealuminioylitioLiAlH 4yaqueesteultimonoes adecuado de trabajar en el laboratorio ya que reacciona violentamente con el agua y losalcoholes,liberandohidrogenogaseosoqueavecesseinflama,debidoalaaltatemperaturadelareaccin5. EnunsegundopasoseaadeHClalamezclaquefacilitaralaroturadeloxigenoconlasaldeboro,formandoelalcoholrespectivoyayudandoalareaccincompletadelNaBH4.

Figura1.5:formacinde1-feniletanoldesdeacetofenona.


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Parala formacindelestireno, se usa un desecante suave como elsulfato hidrgenopotasio(KHSO4)quefavorecelaformacindecarbocatinesquesonestabilizadosporresonanciadelanilloaromtico,1-feniletanolypolvodecobre.Serealizaunadestilacinsimplecuidandodenopasarlos130Cparaevitarladescomposicindelestireno.

Figura1.6:formacindelestireno.

1.4MetodologaExperimental.-Materiales:

-(2)Vasopp150ml -Probeta100ml -Termmetro -Gotario -Embudodedecantacin -(2)Erlenmeyer100ml -(3)Balnde100ml -Embudoanaltico -Lanadevidrio -Equipodedestilacinsimple -Mantocalefactor

-Probeta10ml

-Reactivos: -Etanol95%25ml -NaBH40,05moles -Acetofenona12ml -Hielo -HCl10%10ml -Diclorometano40ml -Sulfatodemagnesioanhidro -KHSO41g -Cobreenpolvo0,1g -NaCl

Separtedisolviendo0,032molesdeNaBH4en25mldeetanolal95%,cuidandodenohacercontactoconelborohidrurodesodioyaqueesmuycaustico.Luegoseagrega0,1moldeacetofenonaconpipetagotero todoestoenun vasodepp. de150mlyasegurandodequelatemperaturanosobrepaselos50C.Seobservaraunprecipitadoblancoalterminarlaadicindeacetofenona y se deja reposara temperaturaambiente duranteunos 15 minutos aproximado.Prximamenteseagregaunos10mldeHClal10%engotasyrevolviendo.Seveunhumoblancodesprendindoseysedisuelveelsolido.Pararetirareletanol,secalientalamezclaabaomarahastaqueseveandoscapas.Despusdelasdosfasesseadiciona20mldeagua,dejandoenfriary20mldediclorometanoysetransfiereaunembudodedecantacinde125mlparaluegoagitary

dejar reposarpara diferenciar las dos fasesy abrir la llavepara separar la fase orgnicade laacuosa. Para secar el diclorometano se utiliza gran cantidad de sulfato de sodio anhidro. Sefinaliza la primera sntesis, filtrando a un baln de 100 ml y se concentra el 1-feniletanol enrotavapor. Posteriormenteparalasntesisdeestireno,senecesitan0,09molesde1-feniletanol,estesecolocaenunbalnde100mlysumamos1,0gdeKHSO4y0,1gdecobreenpolvopararealizarunadestilacin simple calentandopaulatinamente para que losvaporesnoexcedanlos 130C.SeguidamentesecolectaeldestiladoyseagregaNaClparasaturarlafaseacuosayobtenerel

estirenocrudoenlafaseorgnica 6.


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SntesisdeEstireno:

Figura1.7:Diagramaexperimento.

0,1moldeacetofenona

Con25mldeetanoly0,032molesdeNaBH4envasoppde150ml

Precipitadoblanco

Sedejareposar15minyseagregagotaagotaHCl

Evaporaretanol

A"baomara"hastadoscapasyseagregaaguadestiladaydiclorometanoparaluegodecantar

Separar

fases

Seobtieneel1-feniletanol.

Enunbalonde100mlyserealizadestilacionsimple

0,09moles

de1-feniletanol

1,0gdeKHSO4

0,1gde

cobreenpolvo

Estireno


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1.5Resultados.

TablaN1.1:Reactivosusadosenelpractico.

Reactivos Cantidad

Etanol 25ml

NaBH4 0,032molesAcetofenona 11,71ml

HCl10% 10ml

Diclorometano 40ml

Aguadestilada 20ml

KHSO4 1,0g

Cobreenpolvo 0,1g

NaCl

TablaN1.2:Productossintetizadosycantidadlograda.

Productos CantidadObtenida

1-feniletanol 8,73gEstireno 3,6ml

-Propiedadesfsicas:TablaN1.3:

CompuestoFormulaemprica

Masamolar(g/mol)

Puntodefusin(C)

PuntodeEbullicin(C)

Densidad(g/ml)

Acetofenona C8H8O 120,15 20,5 202 1,030

1-feniletanol C8H10O 122,16 20 205 1,013

Estireno C8H8 104,2 -30,6 145 0,91

-Rendimientos:1-feniletanolAcetofenona: 11,71ml 11,37g

0,095moles

1-feniletanol: 8,73g 0,071moles

Estequiometria:1:1Molesesperadosde1-feniletanol:0,095moles

!"#$%&%"#'(= (

!"#$%!"#!$%&!'()*!+!"#$%!"!"#$%)100

Rendimiento=74,7%de1-feniletanol.

-Rendimientos:Estireno 1-feniletanol: 0,071moles

Estirenoobtenido: 7ml 6,37g 0,061moles


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Estequiometria:1:1Molesesperadosdeestireno:0,071moles

!"#$%&%"#'( = (0,061!"#$%0,071!"#$%)100

Rendimiento=85,9%deestireno.

-Rendimientoreaccinglobal:

!"#$%&%"#'( = (0,061!"#$%0,095!"#$%)100

Rendimiento=64,2%deestireno.

-Calculodedensidadde1-feniletanol:

Masade1-feniletanol:8,73gVolumende1-feniletanol:8,5ml

Densidadde1-feniletanolexperimental:1,027g/ml

-Caracterizacin: Elproductoobtenidoesunliquidoaceitosodecoloramarillentoyconoloraplstico.1.6Espectros.1H-RMN:1-feniletanolRMNCompuesto6enCDCl3

La sealque seobservacercano

a=7,5ppm,campobajo,eslasealcomn de los corrimientos de losprotonesdelanilloaromtico. El grupo hidroxilo afecta a losprotones cercanos desplazndolo acampo ms bajo provocando que seencuentrenmsdesapantallados.

Figura1.8:RMNdereferencia


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.

Figura1.9:prediccindesealesRMN


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Figura1.10: Ampliacindesealescompuesto6.

-EspectroIR:1-feniletanol

EspectroIRdeCompuesto6

Figura1.11: IRdereferenciade1-feniletanol.


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Se observaclaramente la banda deestiramientoO-H, 3400 cm-1.Ademsestnlasdosbandas de sustitucin del anillo aromtico aproximadamente en 760 cm-1 y 700 cm-1,correspondientesalamonosustitucindelbenceno.Estasdosltimasbandassonlasquegeneranlossobretonosaquesehacemencinmsarriba.1H-RMN:Estireno

RMNcompuesto7enCCl4(contaminado)

Figura1.12: RMNdereferencia.

Seadvierteunclarocasodeacoplamientocomplejoporlamultiplicidadquemuestranlasseales debida a los protones adyacentes de ms de un tipo, con diferentes constantes deacoplamiento.Elprotnqueseencuentraconcorrimientoqumicode=6,5ppmesporqueestadesapantalladoporelgrupoviniloy porelanilloaromtico.Aligualqueenelcasoanterior, los

protonesaromticosmuestransealesen=7,5ppmaproximadamente.7


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Figura1.13: PrediccindesealesRMN.


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EspectroIR:Estireno.

Figura1.14: Espectroinfrarrojodelestirenodereferencia En los 1500 cm-1 se observa la tensin C=C, lo que indicara la presencia de anilloaromtico.Nosepercibegrupocarbonilodebidoalaausenciadelpicocaractersticocercanoalos1700cm-1.1.7Discusin.

En la sntesis del estireno, se obtuvieron buenos rendimientos del intermediario 1-feniletanol(74,7%)ydeestireno(85,9%),comoastambinelrendimientodela reaccinglobal(64,2%).Estoesporserunasntesisdefcilmanejoyunodelosnicoscontratiemposquese

puede tener, es mantener la temperatura bajo los 50C en el agregado gota a gota de laacetofenona. Elcalculoexperimentaldeladensidadde1-feniletanolobtenida(1,027)nosdiounvalorbastantecercanoalvalorterico(1,013)conelcual,noestamosalejadosdehaberobtenido1-feniletanolpuro. Enlaidentificacindelosespectros,fuefcilasignarleelIRyRMNal1-feniletanolyaqueelestiramiento O-H esmuy reconocible enel IR, como tambin los protonesaromticosy delalcoholenelRMN.Paraelestirenofuemscomplicado,yaquelosdoblesenlacesaromticosoeldobleenlacedelgrupovinilono esfcildeobservarenel IR. ElRMNnosayudounpocoms,aunque estuviera contaminado, fue fcil distinguir el acoplamiento complejo por los distintosgruposadyacente.

1.8Conclusin.

Porlosrendimientosparticularesyglobal,sumadoaeso,ladensidadcercanaobtenidadel1-feniletanola la densidad terica, sepuede decir queelmtodoutilizado esmuyviableparaejecutar,yaquelosdospasosprincipalesdelasntesisefectuada,notenanmayorcomplicacin,ademsdenotenerreactivospeligrososaexcepcindelborohidrurodesodioquesedebetratar


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concuidado.El rendimientopuedeanmejorarms,sise tieneprolijidadenlos trasvasijadosycuidadoconlatemperaturaenlaadicingotaagotadeacetofenona.


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Capitulo2Sntesisdesulfanilamidaapartirdeacetanilida


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2.1Introduccin. Lassulfonamidas, cuyo nombre comnessulfas, se introdujeron clnicamente en 1934como los primeros antibiticos eficaces. Donald Woods, bacterilogo ingles, noto que lasulfanilamidaquefuelasulfanilamidamsusadaalprincipio,teniaunaestructurasemejantealadelcido p-aminobenzoico, compuesto necesario parael crecimientode lasbacterias. Propusoque las propiedades antibacterianas de las sulfonamida se deba a que pueden bloquear lautilizacinnormaldelcidop-aminobenzoico.

Figura2.1:Comparacinsulfanilamidaycidop-aminobenzoico. WoodsyPaulFloressugirieron quela accin de la sulfanilamidaes porinhibicin delaenzimaqueincorporaelcidop-aminobenzoicoalcidoflico.Comolaenzimanopuededetectarla diferencia entre sulfanilamida y cido p-aminobenzoico, ambos compuestos compiten parallegaralsitioactivodelaenzima.Loshumanosnopadecenafeccionesadversasporcausadeestemedicamentoporquenosintetizanfolato;ensulugar,obtienentodosufolatoensusdietas. 8Laefectividad de las sulfamidas es limitada actualmente debido a la resistencia bacteriana. Unaalternativa metablica que utilizan las cepas resistentes de las bacterias es aumentar laproduccin (superproduccin) de cido p-aminobenzoico, el cual diluye la concentracin desulfamidaycompensasuefectividadcomoantimetabolito.9

Algunadesuscontraindicacionesesenmujeresembarazadasyniosmenoresde6aos,yaqueproducelitiasisrenal,hepatitis,anemiahemoltica,Cristaluria:puedeproducirinsuficienciarenalaguda;puededesplazaralabilirrubinadesuuninaprotenas,quesepuedendepositarenelsistemanerviosocentralydarlesionesgraves.Enmujeresembarazadaslassulfasatraviesanlaplacentayestassondistribuidasenlalechematerna.2.2Sntesis. Para explicar la sntesis de sulfanilamida, partimos exponiendo sobre los cloruros desulfonilo,quesonlosclorurosdeloscidossulfnicos.Delamismaformaquelosclorurosdeacilo,losclorurosdesulfonilosonfuertementeelectroflicos.


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Figura2.2. Unaaminaprimariaosecundariaatacaaunclorurodesulfoniloydesplazaalincloruroparadarlugaraunaamida.Lasamidasdeloscidossulfnicossedenominansulfonamidas.Estareaccin essimilara la reaccin deformacin deun ster sulfonato a partir deun clorurodesulfonilo(comoelclorurodetosilo)yunalcohol.

Figura2.3:Formacindesulfonamidas

La preparacindesulfanilamidaenel laboratorioo industriafarmacutica, puedepartirsimplemente de benceno. Luego se realiza una nitracin aromtica, una tpica reaccin desubstitucinaromticaelectrfilica.10Enelcualunamezcladecidontricoycidosulfrico.Elcidosulfricoactacomocatalizador,haciendoquelanitracinseamsrpidayquesepueda

realizaratemperaturamsbaja.Estoesdebidoaqueelcidosulfricoreaccionaconcidontricopara formar elin nitronio(+NO2), unpoderosoelectrfilo.El cido sulfrico protonael grupohidroxilodelcidontrico.Elinnitronioreaccionaconbencenoparaformaruncomplejosigma.Laprdidadeunprotndelcomplejosigmadalugaranitrobenceno.11

Figura2.4:Formacindelinnitronio.


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Figura2.5:1ataqueelectroflico.2prdidadeunprotn. Lasreaccionessecundarias principales, sonlaformacin de m-dinitrobenceno,perolaformacindeestecompuestoesmuylentobajolascondicionesdereaccin.Estoesdebidoalhecho dequeel grupo nitro est fuertementedesactivado, una tendencia caracterstica de losgruposqueorientanunnuevogrupometaalprimergrupo.Esposibleaislarelnitrobencenopuro,separandolacapaorgnica,lavarparaeliminarcualquiercido,ydestilandofraccionadamente.

Figura2.6:Polinitracin. Luegodelanitracin,serealizalareduccinalgruponitroparaformarlaanilina.Hayunagranvariedaddemtodosparalareduccindelcompuestonitro-aromticoasurespectivaamina.Debeobservarsequelareduccindenitrocompuestosalifticosraravezseencuentra,debidoaladificultad en la obtencin de los compuestos de partida, por el otro lado, compuestos nitro

aromticosseobtienen fcilmente. losmtodosgeneralesde reduccin incluyenhidrogenacincataltica, la reduccin electroltica y qumica. En el laboratorio, el mtodo ms comnmenteutilizadoeslareduccinqumica,enlaquevariosmetalesseutilizanensolucincida;elmtodocomercialmsimportanteesprobablementelahidrogenacincataltica. Los mecanismos de estas reducciones no se conocen bien. el hecho de que diversoscompuestos intermedios estables han sido aislados sugieren que es una reaccin por etapas.Diferencias significativas en las tasas de reduccin de los diversos intermedios puede serimportante, pero la naturaleza del agente reductor dicta el producto final. Por ejemplo, lareduccindelnitrobencenoconelmetaldeestaoycidoclorhdricodasloanilina,mientrasqueelutilizadodemetaldezincyclorurodeamoniodasloN-fenilhidroxilamina.Ntesequeenlaecuacin,[H]significareduccinporcualquieradelosposiblesagentesreductores.


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Figura2.7:Reduccindelgruponitro. Elaislamientodelaanilinaysupurificacinrepresentaunejemplointeresantedecmolasdiferenciasdesolubilidady ladestilacinavaporpuedenserutilizadas.Estassonnecesariasparaeliminardelaanilinasusimpurezasprincipales,quesonnitrobencenosincambios,bencidina,yp-aminofenol.Cuandolareaccinsehacompletado,algunafraccindeanilinaserepresentancomosusaldecidoclorhdrico.Lamezcladereaccinsehaceclaramentebsicayluegodestilaralvapor.Elfenol,elcualhabrsidoconvertidoasusalnovoltilsolubleenagua,permaneceren

elresiduoacuosojuntoconlabencidinadealtopesomolecular.Laanilinayelnitrobencenosedestilaranjuntosalvapor.Parasepararlosunodeotro,esnecesarioconvertirlaaminaensusaldecidoclorhdricosoluble,ydestilaralvapordenuevo.Elnitrobencenoahoradestilaraalvapor,mientrasquelasalpermanecerenelresiduoacuoso.Laanilinapuedeserrecuperadahaciendobsicoelresiduocidoyextrayendolaaminaenunsolventeorgnicocomoeldiclorometano. La anilinaes acetiladaen solucin acuosa,utilizando unamezcla de anhdridoacticoyacetato sdico. La anilina insoluble en agua se convierte primero a la sal de cido clorhdricosolubleenagua;aestasalenagua,seaadeanhdridoactico,seguidoporlaadicindeacetatodesodioparaliberarlaanilinaapartirdesusal.Laaminalibreesentoncesrpidamenteacetiladapor el anhdrido actico. Esto proporciona un mtodo fcil de acetilacin, y los rendimientosglobalessonaltos.Bajolascondicionesutilizadas, laacetanilidaseproducecomounslido,quepuedeserfiltradoyrecristalizadoenagua. Una reaccin secundaria que puede ocurrir es una diacetilacin. Parece que este es

minimizado por el mtodo general descrito anteriormente, mientras que la acetilacin enanhdrido actico puro (utilizando la amina libre) con frecuencia conduce a la produccin delcompuestodiacetilo.

Figura2.8:acetilacindelaanilina. Conlaacetanilidayaaislada,serealizaunaclorosulfonacin,queesunasimplereaccindeunpaso,quepuedeintroducirungruposulfonilcloruroSO2Clalanilloaromtico.Estareaccininvolucraelusodecidoclorosulfnico(ClSO3H)ydelcomponentearomtico.Alaplicarelcidoala acetanilida, produceel clorurode p-acetamidobencensulfoniloquees el productoprincipal.Paraestosenecesitandosmolesdecidoclorosulfnico.Lareaccinsesabequeprocedeatravs


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delcidosulfnico,queseconvierteenelclorurodesulfoniloenunareaccinadicionalconcidoclorosulfnico. Elgrupoacetamidoorientapredominantementehacialaposicinpara,nosevisualizaelismeroorto.Probablementeestoocurreporimpedimentoestrico. Para aislar el producto,la mezcla de reaccin se vierte sobreagua hielo, yel productoobtenidoprecipita.Elaguasirveparahidrolizarelexcesodecidoclorosulfonico.Lapreparacinde sulfanilamida puede llevarse a cabo sin secado o purificacin del cloruro de p-acetamidobencensulfonilo,yaqueesteltimose tratconamonacoacuoso.Sinembargo, sielclorurodesulfonilosevaaconvertirasulfatiazol,debesersecado,yaqueestareaccinrequierecondicionesanhidras.engeneral,clorurosdesulfonilosonmuchomenosreactivoshaciaelaguaque son cloruros de cido, pero se hidrolizan lentamente para dar el correspondiente cidosulfnico.Conelfindepurificarelclorurodep-acetamidobencesulfonilo,elproductohmedosedisuelveencloroformo;lapequeacantidaddeaguaqueestapresente,formacomounasegundacapadebidoasumuybajasolubilidadencloroformo.Lacapaorgnicaquecontieneelproductodeseado, se extrae entonces y el producto se recristaliza en un disolvente adecuado. Esto

representaunatcnicatilengeneralparalapurificacindelosslidosquecontenganpequeascantidadesdeagua.

La preparacinde sulfanilamidaparte conel clorurode p-acetamidobencensulfonilo.Elproducto hmedo puede ser utilizado sin purificacin, pero entonces debe utilizarseinmediatamente.Laamidaseproduceporeltratamientodeclorurodesulfoniloconunexcesodeamoniacoacuoso,seguidoporlaeliminacindelgrupoacetilo.Seutilizahidrlisiscida,ylaaminaresultanteformaunasolucinclorhdricosolublequedebeserneutralizadoconunabasediluida(bicarbonatosdico).Lasulfanilamidasepurificaporrecristalizacinenagua.12

2.3Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones. El practico parte de la sntesis de cloruro de p-acetamidobencensulfonilo desdeacetanilida.Inicialmentesecalientaconmecherolaacetanilidahastasufundicin,estoserealiza

paraeliminartodorastrodeaguaylograrunasuperficiehomogneaparaaumentarlasuperficiedecontacto.Bajolacampanaseagregaelcidoclorosulfnicoproduciendounareaccinviolentayexotrmica,liberandomuchosvapores(H2SO4yHCl)

Figura2.9:Reaccinconelcidoclorosulfnico. Para completarla reaccin se calienta en agua hirviendopor unos 5minutos.Luegolamezcladereaccinaceitosasevierteenagua-hielo.Comoseexplicoen2.2,elagua-hielosirveparaprecipitarelproductoyaqueelaguahidrolizaelexcesodecidoclorosulfnico.


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Figura2.10:Reaccindelcidoclorosulfnicoconagua. Posteriormentesefiltraalvacoysecontinuaconlaamonlisis.Pararealizarestaseusahidrxido de amonio junto al compuesto aromtico. Ocurreuna reaccinmuy fuerte y rpida,

prontosecalientahastahervirocurriendodesprendimientodeamoniaco.Pasadountiempobreve(5minutos)seacidificaconHClmanteniendofriohastalaformacindesuclorhidrato(precipitadoblanco).Paraterminarlaamonlisissefiltraalvacoelprecipitadoparadarpasoalahidrlisis.

Figura2.11:Amonlisisehidrlisis. Elultimopasoparalaformacindelasulfanilamidaeslahidrlisis,parasudesarrolloseusaelcompuestoaromtico,masHClconcentradoyaguaenunbalnysecalientaareflujosuave.Seapreciaraunoloravinagreyesporlaformacindelclorhidrato,liberandocidoacticoyestoharaque fuerasolubleen agua y HCl.Despusde untiempose agrega alreflujocarbnactivado y agua, dejando unos minutos ms al reflujo. El uso de carbn es para adsorber lasimpurezasquepuedanhaber.Prontamenteterminadoelreflujosefiltraencalienteparaqueelclorhidratonosesolidifiqueyaslograrlaseparacinconelcarbnactivado. ParaneutralizarelexcesodecidoseagregacarbonatodesodiosolidohastapHbsicoyaparicin de precipitado. Es ideal para la reaccin el Na2CO3 ya que es una base dbil paraneutralizarlasolucinyasformarlaamina,alavezelpHnodebesermuybsicoyaquepuedehidrolizarelgrupoSO2NH2. Paraterminar se filtra al vaco, se recristaliza en agua caliente,se deja enfriarhastalaformacindecristales(agujasblancas)ysefiltraalvacoporultimavez.


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Figura2.12:Sntesisdesulfanilamidadesdeacetanilida.

Un procedimiento sinttico importante ha sido introducido en la preparacin de

sulfanilamida,elusodeungrupoprotector(elgrupoacetilo),queesposteriormenteeliminadoenunaetapaposterior.parecequeunmtodorazonableparalapreparacindesulfanilamidasserapermitirqueelclorurodep-aminobencensulfoniloreaccionarconamoniacooconalgunaaminasustituida, como es el caso en la preparacinde sulfatiazol. Sin embargo, noesprctico paragenerarungrupoclorurodesulfoniloenpresenciadeungrupoaminocontenidosenlamismamolcula.elgrupoaminodeunamolculaquereaccionaconelgrupoclorurodesulfonilodeotramolculadarunmaterialpolimricoquecontieneenlacesdesulfonamida,porlotanto,conelfindeprepararlasulfanilamida,esnecesarioprimero"proteger"elgrupoaminolibreconelfindepermitirqueelotrogrupofuncionalseintroduzca.Enlapresentesntesis,esteesmsfcilhacerlopor acetilacin de la amina. Esta prctica generalmente debe seguirse cuando una molculacontienegruposfuncionalesquesonreactivosunohaciaelotro.Porsupuesto,laaminalibresepuedenregenerarporeliminacindelgrupoacetilo(llamadoel"grupoprotector")despusdeque

el grupo sulfonamido seha introducido. Enutilizar dicha tcnica, se debe tener cuidado paraasegurarqueelgrupodebloqueopuedaserretiradosinafectaralsegundogrupofuncional;enelpresentecaso,elgrupoacetilosepuedequitarfcilmentesinhidrolizarelgruposulfonamido.132.4MetodologaExperimental.

-Materiales:-(3)Vasopp400ml-VarilladeVidrio-Matrazkitasato-Gotario

-EmbudoBuchner-Erlenmeyer125ml-Papelfiltro-Papeltornasol-Balanzas

-Mechero-Esptula-Probeta100ml-Baln100ml-Condensadordereflujo

-mantacalefactora-Soportesypinzas-piedrasdeebullicin-Embudoanaltico

-Reactivos:-ClSO3H20ml-Acetanilida7g-NH4OH28%25ml-HCl10%50ml

-HCl(conc)7ml-Carbonatodesodio-Carbnactivado0,5g


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En un matraz Ernlenmeyer de 125 ml, cuidando de que este seco, se colocan 7 g deacetanilida y se calientaen mechero hasta su fundicin. Cuando laacetanilidaeste liquida, seretiraelmecheroysemueveelmatrazdeformaquetodalaacetanilidaesteparejaycubriendotodoelfondocuandosolidifique.Despusseenfraenhieloydeunasolavezseagregan20mldecidoclorosulfncobajocampanayguantes.Semueveelmatrazhastaquelaacetanilidaestedisuelta,cuandonoseobservereaccinatemperaturaambiente,secolocaelmatrazenunbaohirviendo por unos 5 minutosms Prximamente seenfra elmatraz y sevierte lamezcla desolucinaceitosasobreunvasoppde400mlquecontienenunos50mldeaguadestiladay150gdehielo.Agitarconvarilladevidriohastaobtenerunasolucinhomognea. Paraterminalaprimerapartedelasntesis,sefiltraalvacoyselavaelsolidoconaguaheladayseprocedeinmediatamentealsiguienteexperimento. Senecesitaparalaamonlisistransferirelclorurodep-acetoamidobencensulfoniloaunmatrazde125mlyseagrega25mldeNH4OHal28%.Debeocurrirunareaccinmuyviolentayrpidaformndoseunapastahomognea.Secompletalareaccincalentandolamezclaenplacacalefactorahastahervirymantener5minutosms.Luegoenfriarelmatrazconhieloyagregar

unos40-50mlHCl10%hastapHcido,finalizandoconunafiltracinalvacoylavandoconaguafra.

Laultimapartedelasntesiscorrespondealahidrlisis,enelcualsetransfiereelsolidoaunbalnde100mlyseagrega7mldeHClconcentrado,15mldeaguaypiedrasdeebullicin.Secalientaconayudademantacalefactoraareflujosuavepor20minutos.Yatranscurridoeltiempodereflujoseagregan10mldeaguadestilada0,5gdecarbnactivado,luegosometerareflujoporunos 5 minutos ms. Aprovechando la alta temperatura se filtra la solucin usando embudoanalticodepapelyserecibeenunvasodepp400ml.Elbalnseenjuagaconaguacaliente.Seneutraliza elexceso decidocon pequeasporciones decarbonato desodio hastapHno tanalcalino(comprobarconpapelpH),posteriormenteenfriarparacompletarlaprecipitacin. Sefinalizafiltrandoalvacoyrecristalizandoconaguacaliente,dejandoenfriarenunvasodepppequeotapadohastalaformacindecristales.Porultimosefiltraalvacio.14


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Neutralizar con carbonato de sodio

Hasta formacin de precipitado y pH bsicoenfrar, filtrar al vaco, recristalizar en agua caliente hasta ver

cristales. filtrar al vaco y secar.

Se agrega al baln de reflujo

0,5 g carbn activado y 10 ml de agua destilada. Sometiendo areflujo 5 min ms luego filtrar en caliente

Hidlisis

los cristales se transfieren a un balon de 100 ml y se agregan 7mlde HCl, 15 ml de agua y piedras de ebullicin caliente a manta calefactora a reflujo suave por20 min.

calentar en manta calefactora hasta hervir

despues de 5 min. enfriar y agregar HCl 10% hasta pH cido filtrar al vaco los cristales y secar

Amonlisis

transferir el cloruro de p-acetamidobencensulfonilo a matraz de125 ml Agregar al matraz hidrxido de amonio concentrado 28%

Vertir la mezcla sobre agua-hielo

150 g de hielo con 50 ml de agua destilada filtrar al vacio y lavar con agua helada.

Agregar 20 ml de cido clorosulfnico

bajo campanahasta la disolucin de la acetanilida, luego calentar para terminar

la reaccin

7 g de acetanilida

se colocan en un matraz seco de 125 ml calentar con mechero hasta su fundicin, luego enfriar en hielo


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2.5Resultados.TablaN2.1:Reactivosusadosenelpractico.

Reactivos Cantidad

ClSO3H 20ml

Acetanilida 7g

Hidrxidodeamonio28% 20mlHCl10% 40-50ml

Hielo 150g

Aguadestilada 75ml

Aguafra 50ml

Hidroxidodeamonio 25ml

HClconcentrado 7ml

Carbnactivado 0,5g

Carbonatodesodio

Aguacaliente 35ml



p-acetamidobencensulfoamida

6,31g

Sulfanilamida 3,76g



Masamolar

(g/mol)

Puntodefusin(C)

PuntodeEbullicin

(C)

Densidad(g/ml)

Acetanilida C8H9NO 135,163 114,3 304 1,219p-acetamidobencen-sulfoamida

C8H10O3N2S 214,241 - - -

Sulfanilamida C6H8N2O2S 172,205 165,5 - 1,08

-Rendimientos: p-acetamidobencensulfoamida Acetanilida: 7g 0,0518moles

p-acetamidobencensulfoamida: 6,31g 0,0295moles

Estequiometria:1:1Molesesperadosdep-acetamidobencensulfoamida:0,0518moles

!"#$%&%"#'( = (!"#$%!"#!$%&!'()*!+!"#$%!"!"#$%)100

Rendimiento=56,9%dep-acetamidobencensulfoamida.


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-Rendimientos: sulfanilamida p-acetamidobencensulfoamida: 0,0295

moles

Sulfanilamidaobt: 3,76g 0,0218moles

Estequiometria:1:1

Molesesperadosdeestireno:0,0295moles

!"#$%&%"#'( = (0,0218!"#$%0,0295!"#$%)100

Rendimiento=73,9%desulfanilamida.

-Rendimientoreaccinglobal:

!"#$%&%"#'( = (0,0218!"#$%0,0518!"#$%)100

Rendimiento=42,1%desulfanilamida.

-Caracterizacin: El producto obtenido es un polvo fino, de color bancoopaco(comoaspirinamolida).-Puntodefusin:Puntodefusintericosulfanilamida: 165,5CPuntodefusinexperimental: 160-162C

Porlotanto,elproductoobtenidoestabastantecercaasuestadopuro,segnpuntodefusin. -Cromatografa: ElcalculodeRfnosayudaraadeterminarlapurezadelproductosintetizado.ElRfeselmovimientorelativode lassustanciasrespectoaldisolvente,esunaconstantecaractersticadelasustancia.15

!" =!"#$%&'"%!"#$!!%&'!"#!"!"!#$%&'$!"#$%&'"%!"#$!!%&'!"#!"!"#$%&'()'

Eluyente:diclorometano/metanol9:1Patrn:Acetanilida

!"!"#$%&'#%(')%=!,!!"!,!!" = 0,8

!"!"#$! =!,!!"!,!!" = 0,96 Sulfa


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2.6Espectros.1H-RMN:sulfanilamida.

Figura2.14: EspectrodeRMNdeprotndelasulfanilamida.

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Desplazamiento(ppm)Multiplicidad Integracin7,45 A Doblete 2Hidrgenos6,86 B Singulete 2Hidrgenos6,59 C Doblete 2Hidrgenos5,76 D Singulete 2Hidrgenos LosmayoresdesplazamientossonlosprotonesA,queseencuentranvecinosalcarbonocon el sustituyente azufre. Esto es por la electronegatividad del azufre, que genera una

desactivacindelanilloaromtico,porlotanto,estnmsdesprotegidos.


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RMNcompuesto5enacetonad6.Semuestrasolosealesaromticas.

Figura2.15:RMNdereferencia.

EspectroIR:sulfanilamida

Figura2.16: EspectroInfrarrojodelasulfanilamida.

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Cerca de los 3.200-3.400 cm-1 se observan los dos picos visibles de tensin N-H delespectro,caractersticodelaaminaprimaria(R-NH2).2.7Discusin. Losrendimientosdep-acetamidobencensulfoamida(56,9%),desulfanilamida(73,9%)yelglobalde(42,1%)nofueronmuybuenos,sobretodoenlaprimerasntesis.Sedebeatribuiralmalmanejoexperimental,ladificultaddemanejarcompuestospeligrososcomoelcidoclorosulfnicoydemanejarcompuestosencalientecomocuandoseusaelcarbnactivado. Elpuntodefusinexperimental(160-162C)esmuycercanoalterico(165,5C),loquenos indica que sulfanilamida obtenida tiene pocas impurezas. El otro criterio de pureza, lacromatografaenplacafina,muestraalasulfanilamidamuydistintaalpatrnylimpio. El espectro RMN de referencia es muy parecido al espectro RMN bibliogrfico de lasulfanilamida,yaquelasealdellossinguletes,ydobletes,ajustan.

2.8Conclusin.

Lasntesisdelasulfanilamida,eslaadecuadaparasuformacin,aunquetengapuntosencontra,porserunasntesisconmuchospasos,conlocual,sepierderendimientosiunonoescuidadoso,ademselusodealgunosreactivosycondicionespeligrosasenalgunospasos,sepudoobtenerunproductomuypuro.


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Capitulo3Preparacindequinoxalinaapartirde

benzaldehdo.


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3.1Introduccin. La quinoxalina tambin llamada como 1,4-diazonaftaleno o benzopirazinas, es uncompuestoheterocclico,elcualcontieneunanillocomplejodebencenoyunanillodepirazina.Lanumeracindelostomosescomosemuestraacontinuacin.

Figura3.1:Estructuradelaquinoxalina. Quinoxalinaysusderivados,sonensumayoradeorigensinttico,algunosderivadosdequinoxalinasesabequeposeenactividadantibacteriana.Elantibiticoquinoxalina,esunagenteantibitico desipeptido bicclico que ha reportado actividad contra bacterias gram-positivos y

contraciertostumoresinhibiendolasntesisdeARN.LaQuinoxalinatambinhasidoutilizadacomo colorante de reactivos, colorantes y pigmentos azo, colorantes de fluorescena y formatambinunaparteimportantedeciertosantibiticos 18talescomolaequinomicina,ellevomycnyelactinoleutn.3.2Sntesis. Hay numerosos mtodos disponibles para la sntesis de derivados de quinoxalina queimplican la condensacin de 1,2-diaminas con -dicetonas,19 1,4-adicin de 1,2-diaminas adiazenilbutanos,20ciclacin-oxidacindefenacilbromuros21yacoplamientooxidativodeepxidosconeno-1,2-diaminas.22Tambinlas2,3-disustituidosquinoxalinas,hansidopreparadasmediantela reaccin de acoplamiento de Suzuki-Miyaura,23 condensacin de o-fenilendiaminas con

compuestos1,2-dicarboniloenMeOH/AcOHbajoirradiacindemicroondas,24yciclocondensacinde yodo catalizada por compuestos 1,2-dicarbonilo con sustituyentes de o-fenilendiaminas enDMSO25oCH3CN.

26Adems,-hidroxicetonasreaccionancono-fenilendiaminasen lapresenciademetalesdetransicintalescomoMn,Pd,RuyCu,Pbparadarquinoxalinas.22,27Elmtodomscomn es la condensacin de un arilo 1,2-diamina con un compuesto 1,2-dicarbonilo en undisolventeparacalentarentre2-12horas.Losrendimientosdelosproductossonentre34-85%. 19 Algunos mtodos mejorados han sido reportados para la sntesis de derivados dequinoxalina incluyendo un mtodo oxidativo Bi-catalizada por acoplamiento.22 Sin embargo,muchos de estos mtodos sufren de una o ms limitaciones tales como las condiciones dereaccindrsticas, losbajosrendimientosdeproducto,operacionestediosas,elusodesalesdemetalestxicoscomocatalizadoresyreactivosrelativamentecostosos.Adems,estasreacciones

sehan llevado a cabo endisolventespolares tales como DMSO conducente a procedimientosempalagososdetrabajo.283.3Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones. Elmtodoqueseusaenelpractico,esunodelosmencionadosanteriormente,eldela

condensacindeunarilo1,2-diaminaconuncompuesto1,2-dicarbonilo.


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Para quelasntesis tengaviabilidad, hayque partir de un compuestoorgnicofcil deconseguir, por lo tanto, en este laboratorio se parte desde benzaldehdo el cual se condensa(condensacinaldlica)paraformarlabenzona.Lareaccinconstadedosmolesdebenzaldehdopara producir un mol de benzona y es especficamente catalizada por el in cianuro(generalmenteKCN).

Figura3.2:condensacindelabenzona El mecanismode la formacindelnuevoenlace carbono-carbonoimplica, como primerpaso,laadicinreversibledeanincianuroalgrupocarbonilodebenzaldehdo.

Figura3.3:Adicinanincianuro.

La caracterstica esencial de anin cianuro como catalizador en esta reaccin es quepermiteestabilizarporresonanciaalaninintermediario.

Figura3.4:Resonancia.

Este anin aade otra molcula de benzaldehdo con la formacin del nuevo enlacecarbono-carbono.

Figura3.5:Ataquealcarbonilo.


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Cambios apropiados de protones y la prdida del anin cianuro, para completar lareaccin.

Figura3.6:Formacinbenzona.

Se usa como disolvente etanol 95% y se calienta junto al benzaldehdo y cianuro depotasioareflujoyaqueesnecesariaenergaexterna,porserunareaccinendotrmica.Asimismoel calentamiento por reflujo permite una temperatura constante igual a la temperatura deebullicindeldisolvente,evitandolaperdidadeeste. No se utiliza elcianurode hidrgeno debido aque es un cido dbil(pKa = 8,7), unasolucinacuosadecianurodepotasioesbsica,loquefacilitalaformacindelosintermediosaninicosnecesariosenlareaccin.Elanincianuroesuncatalizadorespecficoparalareaccin

debenzona.Porrazonesquedebequedarclarodesdeelmecanismopresentado,otrosaniones,talescomohidrxido,cloruro,nitrato,sulfato,acetato,etc,sonineficaces. Cuandohayaterminadolasntesisdebenzona,seprocedealaformacindebencilo.Paraesto, se realiza una oxidacin del alcohol de la benzona; como agente oxidante se usa cidontricoconcentrado.Otroreactivoquesepuedeusar,eselsulfatodecobre(II)enpiridina.Losoxidantestalescomodicromatodesodioencidoactico,darnrendimientosmsbajosdebidoadivisin central del enlace carbono-carbono, con formacin de benzaldehdo. Para finalizar laoxidacin seagrega agua para poder separar el producto logrado,estose debea que elaguaayudaalaformacindelproductoyaqueesteesinsolubleenaguafra.


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Figura3.7:ReaccionesenlasntesisBencilo.

Secalientalamezcladereaccinparaqueocurralaoxidacin,enplacacalefactoraybajocampanayaqueseliberaunagrancantidaddegasescolormarrn,quecorrespondea oxidodenitrgeno,ungastoxico. Paraterminarlasntesisdebenciloseusaetanolpararecristalizar.ParadeterminarsiaunquedabenzonasinoxidarsedisuelveunapequeacantidaddebenciloenetanolometanolyunagotadeNaOH.Silasolucinadquierecolorpurpuraesporquehaybenzonasinreaccionar. El ultimo paso es la formacin de 2,3-difenilquinoxalina.Se utilizaortofenilendiaminapurificadaybenciloenuntubodeensayosparaluegocalentarenaguahirviendo,loqueproducelacondensacin,formandolaquinoxalina.Lacondensacinsevefavorecidaalproducirseunanillode6miembros,quesueleserunproductomsestable. Sefinalizadisolviendoelsolidoformadoconmetanolparacristalizaryfiltrarparaevitaroxidacin.

Figura3.8:Formacinde2,3-difenilquinoxalina.


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3.4MetodologaExperimental.-Materiales:-Mantacalefactora-Refrigerantedereflujo-Balnde100ml-Esptula-Varilladevidrio-MatrazKitazato-EmbudoBuchner-Perlasdeebullicin-Balanzas

-PapelFiltro-Erlenmeyer250ml-(2)Vasopp50ml-Vasopp400ml-Gotario-Tubosdeensayo-Placacalefactora-Dedofro-Mechero-Vidrioreloj

-Reactivos:-KCN1,5g-Etanol95%20ml-Benzaldehdo20ml-NaOH10%10ml-HNO3conc200ml-Ortofenilendiamina0,2g-Metanol

Secoloca1,5gdeKCNenunbalnde100ml,sedisuelveen15mldeaguayseagregan30mldeetanol95%,15mldebenzaldehdopuroyperlasdeebullicin.Secalientaareflujosuave

enmantocalefactorpor30minutos.Luegodetranscurridoeltiempo,seretiraelbalnyseenfra.Seobservarala aparicindecristales.Cuandoterminela cristalizacin,sefiltraal vacoy selava

loscristalesconunamezclaetanol-agua1:1.Tienequehabercuidadoconelfiltradodelosionescianuro,sedebenvacanenunrecipienteespecial(sisemezclaconcidopuedeliberarsecianuroqueesveneno).Despusdesecarloscristalesobtenidosenlacondensacinaldlicayseprocedeconlasntesisdebencilo.Paraesto,enunmatrazErlenmeyerde250ml,secalientaunamezclade4gdebenzonay14mldeHNO3sobreplacacalefactorabajocampanadurante11minutos.Luegodequepaseeltiempo,seadiciona75mldeaguayseenfraatemperaturaambienteparasuposteriorcristalizacin. Yacristalizadosefiltraalvaco.Elproductoobtenidoserecristalizadisolviendocon10mldeetanolcalienteenunvasopppequeo,seadicionaraeletanolgotaagotahastaquelasolucinseveaturbia.Dejarreposaratemperaturaambienteparasurecristalizacin,filtrarysecar. Para seguir con el ultimo paso de la sntesis, se procede a purificar una cantidad

considerabledeortofenilendiaminahastaobtener0,1g.Parapurificarlaortofenilendiamina,estasecolocaenundedofrio,ysecalientaconmecherohastasublimarlaortofenilendiaminaincoloradesdeelresiduooscuro.Yapurificadasecoloca0,1gdeestacon0,2gdebenciloenuntubodeensayosdebocaancha(2x15cm).Calentarenaguahirviendopor10minutoshastafundiryluegosetransformaensolidodecoloramarillo. Para terminar, se disuelve el solido en 5 ml de metanol caliente y dejar reposar atemperaturaambientehasta cristalizarla quinoxalina.Los cristalesdeben filtrarsedeinmediatoparaevitarsuoxidacinysecar.29


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Fundirlamezclahastaformacindesolido

Calentarenaguahirviendopor10min. Luegodisolveren5mlmetanolcalienteyesperarcristalizacin.Filtrarinmediatamente.

Sntesisde2,3-difenlquinoxalina

puriXicarortofenilendiaminaendedofrio,sublimandola.

0,2gdebencilo+0,1gdeortofenilendiaminapuraenuntubodeensayosbocaancha

Recristalizarconetanol

enunvasoppdisolvercon10mldeetanolcaliente. agregargotaagotahastaversolucinturbia,esperarrecristalizacin,Xiltrarydejarsecar.

Sntesisdebencilo

4gdebenzona+14mldeHNO3concentrado.calentarenplacacalefactoraybajocampanapor11min.

Despusagregar75mldeH2O,enfriaryesperarcristalizacin.Filtraralvaco.

Aparicindecristales

Luegodeenfriar,esperarlacristalizacin Filtraralvacoylavarloscristalesconunamezcla50%etanol/agua.Secarparaelsiguientepaso

SntesisdeBenzona

1,5gKCN+15mldeagua+30mletanol95%+15mldebenzaldehido+perlasdeebullicin.

Enunbalnde100mlycalentarareXlujosuaveenunmantocalefactorpor30min


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3.5Resultados.TablaN3.1Reactivosusadosenelpractico.

Reactivos Cantidad

KCN 1,5g

Etanol95% 35ml

Agua 90mlBenzaldehdopuro 15ml

Benzona 4g

HNO3 14ml

Etanolcaliente 10ml

NaOH10% 1ml

Ortofenilendiaminaimpura 0,3g

Ortofenilendiaminapura 0,1g

bencilo 0,2g

Metanolcaliente 5ml



Benzona

9,48g

Bencilo 2,91g

2,3-difenilquinoxalina 0,1g



Masamolar

(g/mol)

Puntodefusin(C)

PuntodeEbullicin

(C)

Densidad(g/ml)

Benzaldehdo C7H6O 106,122 -57,1 178,8 1,0401

Benzona

C14H12O2 212,244 137 194 1,310

Bencilo C14H10O2 210,228 94.87 347 1,084

2,3-difenilquinoxalina C20H14N2 282,33 127 415,5 1,173

-Rendimientos:BenzonaBenzaldehdo: 15ml 15,6g 0,1470moles

Benzonaobt: 9,48g 0,0447moles

Estequiometria:2:1MolesesperadosdeBenzona:0,0735moles

!"#$%&%"#'( = (!"#$%!"#!$%&!'()*!+!"#$%!"!"#$%)100


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45

Rendimiento=60,8%deBenzona.

-Caracterizacin: La benzona obtenida tiene un color amarillodescoloridoyconformadecristalesfinosbrillantes.-Puntodefusin:Puntodefusintericobenzona: 137CPuntodefusinexperimental: 138-142C Porlotanto,elproductoobtenidoestabastantecercaasuestadopuro,segnpuntode

fusin.

-Rendimientos:Bencilo

Benzona: 4g 0,0188moles

Benciloobt: 2,91g 0,0139moles

Estequiometria:1:1MolesesperadosdeBencilo:0,0188moles

!"#$%&%"#'( = (0,0139!"#$%0,0188!"#$%)100

Rendimiento=73,9%deBencilo.

-Caracterizacin: ElBenciloobtenidotieneuncoloramarillointensoyconformadecristalesfinosyalargados.-Puntodefusin:Puntodefusintericobencilo: 94.87CPuntodefusinexperimental: 96-100C Consecuentemente,el producto obtenido esta bastante cercaa su estado puro,segn

puntodefusin.

-Rendimientos:2,3-difenilquinoxalinaBencilo: 0,2g 9,5x10-4moles

2,3-difenilquinoxalinaobt: 0,1g 3,5x10-4moles

Estequiometria:1:1Molesesperadosde2,3-difenilquinoxalina:9,5x10-4moles


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46

!"#$%&%"#'( = (3,5x10!!!"#$%9,5x10!!!"#$%)100

Rendimiento=36,8%de2,3-difenilquinoxalina.

-Caracterizacin: El producto obtenido son cristales finos brillante, decolorblanco-Puntodefusin:

Puntodefusinterico2,3-difenilquinoxalina: 127CPuntodefusinexperimental: 136-138C

Un punto de fusin no muy cercano, el producto no esta muy cerca de su estado depureza.

-Cromatografas: ElcalculodeRf nosayudaraadeterminarlapurezadelproductosintetizado.ElRfesel

movimientorelativodelassustanciasrespectoaldisolvente,esunaconstantecaractersticadelasustancia20.

!" =!"#$%&'"%!"#$!!%&'!"#!"!"!#$%&'$!"#$%&'"%!"#$!!%&'!"#!"!"#$%&'()'

Eluyente:diclorometano/hexano2:3Patrn:Benzona

!"!"#$! =!,!!"!,!!" = 0,63

!"!"#!"!" =!,!!"!,!!" = 0,65

!"!"#$%&' =!,!!"!,!!" = 0,78

!"2,

3!"#$%"&'("%)*+&"%+

=

!,!!"!,!!" = 0,58

benzonabenciloP


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47

3.6Espectros.

1H-RMN:Benzona.EspectroRMNcompuesto2enDMSO-d6.


Figura3.11: Ampliacindeseales.


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48

EnelespectroRMN(3.10)lassealesaparecenacopladas.ElprotnAseveinfluenciado,debido a la influencia que ejercen los oxgenos electronegativos cercanos Los protones C y Btienenunasealacoplada,porloquesoloseobserva1triplete.AligualquelosprotonesEyF.LosprotonesDseencuentranconungranapantallamiento,yesporlacercanaconeloxigeno.

-EspectroIR:Benzona.

Figura3.12: espectroIRdelabenzona.

Seapreciaunpicocercanoalos1.600cm-1quecorrespondealgrupocarbonilo,tambinseveunpicoenlos3.400cm-1correspondientealOH.


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49

1H-RMN:Bencilo.RMNCompuesto4enDMSO-d6.


Figura3.14: ampliacindesealesaromticas.

Es facil adjuntar este RMN al bencilo, ya que solo se ve la presencia de protonesaromaticosentre7-8ppm.


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-EspectroIR:Bencilo.

Figura3.15: EspectroIRdelbencilo.

Enelespectroinfrarrojodelbencilo,essolodistinguibleelpicocercanoalos1600cm-1correspondientealgrupocarboniloC=O.

1

H-RMN:2,3-difenilquinoxalina.Espectro1H-RMN1.-enDMSOd6

Figura3.16: Espectrodereferencia..


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51

Figura3.17: Ampliacindesealesaromticas.

Igualqueenelcasoanterior,soloseobservanprotonesaromticoscercanosa8ppm.LosprotonesAestndesplazadosporefectodelaelectronegatividaddelosnitrgenosvecinos.3.7Discusin. Enlasntesisdelaquinoxalina,seobtuvieron,buenosrendimientosdelosintermediariosbenzona y bencilo, exceptuando en el ultimo paso de la sntesis para sintetizar la 2,3-difenilquinoxalina, con un rendimiento menor al 40%. Esto debi haber ocurrido por un malmanejoexperimentalenlapurificacindelaortofenilendiamina,yaqueelproductosublimadosepudohabermezcladoconlaortofenilendiaminaimpura.Tambinestoexplicaelalejadopuntodefusinquediola2,3-difenilquinoxalinarespectoalterico.Labenzonayelbencilodieronpuntosdefusinexperimentalesmuycercanosalostericos. Enlascromatografasnoseobservananomalas,destacaresosilasemejanzaquetienelabenzoinaconsupatrnbenzoinapura.

LosRMNeinfrarrojosdeloscompuestos,eranfcildeidentificaryaqueenelcasodelbenciloy 2,3-difenilquinoxalinasolo tenanprotones aromticos y gruposcarbonilos fcilmente

identificables.Lomismoparalabenzoinaquesolosediferenciaporelprotndelalcohol.3.8Conclusin. Los resultados conseguidos en el practico, nos afirman, que las sntesis de 2,3-difenilquinoxalina ocurren con los mecanismos planteados en esta gua. Se obtuvo un buenrendimientodelosintermediariosyconmayorprolijidadycuidado,sehubieraalcanzadotambinunmayorrendimientodelproductofinal.Lasntesistambinnosotorgaraproductoscasipuros.


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EnlasntesissetrabajanconproductospeligrososcomoKCNyHNO3concentrado,locualnoshacetenermscuidadoenelmanejodeloscompuestos.Agregartambinellargotiempodeesperaquesedebeesperarcuandosecalientapormantocalefactor,placacalefactoraymecheroquehacentediosalasntesis.


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Capitulo4Transposicionesycicloadiciones.


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Transposicinaninica:sntesisdecidobenclico.

4.1Introduccin.

El cido benclico (C14H12O3) es un cido aromtico constituido por dos grupos fenilosunidosporuncarbono,queasuvezposeeungrupohidroxiyunidoaotrocarbonoqueposeealcido carboxlico. La reaccin del cido benzoico es histricamente interesante porque fue elprimercasocomprobadodeunreordenamientoyfueusadoporLiebigen1838.30Sefabricaenpequeas cantidades para la preparacin de un pequeo nmero de productos farmacuticosglicolato,incluyendoClidinio,DilatinyFlutropium.Estosseutilizancomoantagonistasdelosreceptoresmuscarnicosdelaacetilcolina.Elcidosedescribecomounasustanciaqumicafinaodelaespecialidadyesmonitoreadoporlascomunidadesdelordenpblicodebidoasuusoenlafabricacindedrogasalucingenas Lasntesisdelcidobenclicoesbastantesencilla,yutilizabenzaldehdocomounmaterialrelativamentebaratodepartida,yaqueesaproximadamente100vecesmsbaratoqueelcido

benclico.Elbenzaldehdoenprimerlugarreaccionaconsmisma(unadimerizacin)paraformarbenciloysesometeaunareaccindetransposicin,elreordenamientodelcidobencil-benclico,paraformarelcidobenclico. cido benclico es considerado nocivo y peligroso si se ingiere aunque no estacompletamentecaracterizadoentrminosdesustoxicologa.31

Figura4.1:Estructuracidobenclico.

4.2Sntesis. Laoxidacindelabenzonaproporcionaalbencilo(vistoen3.3),compuestoquecomolasotras1,2-dicetonases capazdeexperimentarunatransposicincatalizadaporbasesparadarelanindeun-hidroxicido,denominadoaninbencilatoPh2C(OH)CO2

32.Estoesporquelosioneshidrxidoseaadenalbencilorpidamenteformandounequilibrioreversible. En el segundo paso el reordenamiento real ocurre; un grupo fenilo migra.40 Casi conseguridad,eselpasolimitantedelavelocidad.Esteintermedioesesencialmenteanlogoparalas1,2-dicetonascorrespondientealareaccindeCannizarointramoleculardelglioxal,OHCCHO.En

esteltimo,erauntomodeHelquesetranspona,consupardeelectrones(osea,comoinhidruro),hastaelgrupoC=O. 32 En el paso final, el aninbenzilatose convierteen cidobenclicocuando la mezcla dereaccinseneutralizaporadicindecido.33


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Figura4.2:Formacindelcidobenclico.

4.3Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones. Enellaboratorio,conelbenciloyasintetizado(cap.3),seempiezaconlamezcladeKOH,bencilo,piedrasdeebullicinenun balny seaade una mezcla etanol-agua3:1, que servircomodisolvente.Tienelarelacin3:1porquelasalKOHnoessolubleenelalcohol,porlotantoseadicionaunpocodeaguaparadisolverlayaspoderreaccionarconelbenciloenlamismafaseliquida. Se calientaa reflujo suavepor un tiempoy luego dejar enfriando enhielo por muchotiempo,esperandoquecristalicelamayorcantidadposibledecristalesenelbaln.Prximamentefiltraralvacoloscristalesydisolverlosenaguayenfriar,seguidamenteseacidificaconHCl.

Figura4.3:formacindelcidobenclico.


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DespusdelavaconbastanteaguafrahastapHneutro,yrecristalizarconaguahirviendo.Eneste tipode reaccin segeneran muchas impurezas, por loqueeshabitual agregarcarbnactivadoenestepasoparalimpiarlassuciedades. Elultimopasoesfiltrar,dejarreposarhastalaaparicindecristalesyfiltrarporultimavez.4.4MetodologaExperimental.-Materiales:-Mantacalefactora-Refrigerantedereflujo-Balnde100ml-Esptula-Baqueta-MatrazKitazato-EmbudoBuchner

-Perlasdeebullicin

-Balanzas-PapelFiltro-(2)Vasopp200ml-Placacalefactora-Vidrioreloj-Bureta-Probeta50ml-PapelpH

-Reactivos:-Bencilo2g-KOH2,5g-Carbnactivado-HCl4M-Etanol20ml-Agua5ml

Enunbalnde100mlsecolocan2,5gdeKOH,15mldeetanol,5mldeaguadestiladayagitar para disolver elKOH,luego seaaden2 g debencilo y piedrasdeebullicinparaluegocomenzaracalentarareflujosuavepor15minutos.Despusquetranscurridoeltiempo,retirarelbalnydejarenfriarenhielohastalaaparicindecristales.Yaocurridala cristalizacinfiltraralvacoloscristaleslavandoconetanolfrio.Posteriormentedisolverloscristalesyafiltradosconunos20-50mldeaguayacidificarconHCl4M(solounpoco).Seguidamenteenfriarenhieloyfiltrarelcidobenclicoimpuroalvaco.ElprecipitadoquequedesedebelavarconaguafrahastapHneutroyrecristalizarconunmnimodeaguahirviendoenquesedisuelvaelprecipitado.Siseobservan impurezas, se usa carbn activado para limpiar el cido, para eso hervir y filtrar enembudoanaltico,tratandodemantenercalienteelembudoyenfriarrpidamenteparaevitarqueelembudosetape.Ya,bienfiltrado,sedebedejarreposandoenunvasopppequeotapadocon

unvidriorelojparafavorecerlacristalizacin.Paraterminarsefiltranloscristales.

34


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Figura4.4:Diagramaexperimento.4.5Resultados.TablaN4.1:Reactivosusadosenelpractico.

Reactivos Cantidad

KOH 2,5g

Etanol 15ml

Agua 5ml

Bencilo 2g

HCl4M 4gTablaN4.2:Productossintetizadosycantidadlograda.


cidoBenclico

0,43g

Dejarreposar

enunvasopppequeotapadoconunvidriorelojparafavorecerlacristalizacin. paraterminarseXiltranloscristales

Recristalizar

conunpocodeaguahirviendohastadisolver Sisehallanimpuresasusarcarbnactivadoencalienteparalimpiar

cidiXicarconHCl4M

Despusdedisolverloscristales,cidiXicarunpoco,enfriarenhieloyXilrar

lavarelprecipitadoquequedeconaguafrahastaneutralizarpH

Filtrarloscristalesformados

lavarconetanolfrioyXiltracinalvaco Posteriormentedisolverloscristalesconunos20-50mldeagua

Sintesisdecidobenclico

2,5gKOH+15mlMeOH+5mlH2O+2gdebencilo+piedrasdeebullicinenunbalnde100ml

calentarareXlujosuavepor15min.Despusretirarelbalnyenfriarenhielohastaaparicindecristales.


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CompuestoFormula

emprica

Masamolar

(g/mol)

Puntode

fusin(C)

PuntodeEbullicin

(C)

Densidad

(g/ml)

Bencilo C14H10O2 210,228 94,87 347 1,084cidobenclico C14H12O3 228,243 150 dec180 -

-Rendimientos:cidobenclico

Bencilo: 2,0g 9,5x10-3moles

cidobenclicoobt: 0,43g 1,9x10-3moles

Estequiometria:1:1Molesesperadosdecidobenclico:9,5x10-3moles

!"#$%&%"#'( = (!"#$%!"#!$%&!'()*!+

!"#$%!"!"#$%)100

Rendimiento=20%decidobenclico.

-Caracterizacin: Elcidobenclicosintetizado,esdecristalesfinos,coloramarillodesvanecidoyconunfuerteolor.-Puntodefusin:

Puntodefusintericocidobenclico:150CPuntodefusinexperimental: 130-135C

Elalejadopuntodefusinexperimentalnosrevelaqueelproductoestabastanteimpuro.

-Cromatografas: CalculodeRfEluyente:diclorometano/hexano2:3

Patrn:Benzona

!"!"#$! =!,!!"!,!!" = 0,64

!"!. !"#$!"#$ =!,!!"!,!!" = 0,31

c.bencilico


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4.6Espectros.1H-RMN:cidobenclico.EspectroRMNdecompuesto3enDMSO-d6


Soloseobservanlosprotonesaromticoscercanosa7,0ppmyelprotndealcohol.ElprotndelcidonoapareceenelRMN.

4.7Discusin. Elrendimientoobtenidofuebastantedeficiente,aunquelasntesiseradepocospasos,estasecomplicabadespusdeelreflujo,yaqueseesperabalacristalizacinycristalizabamuypocoo nada,ademslamezclaquedabasuciacon facilidadyhabaquefiltrarencalienteconelcarbnactivado. La purezadel producto es bastante lejana, ya que a simplevista seobserva un coloramarilloplidoque nodebieraser, porque elcidobenclicoesblanco.Se sumaelfactordelpuntodefusinexperimental,quenosdiounvalormuylejanodelvalorterico. 4.8Conclusin.

La sntesis del cido benclico, en lneas generales es bastante insuficiente, tiene malrendimiento,elproductoesimpuroyescomplicadamentemanejable,yaqueavecessetienequeusarelcarbnactivadoparalimpiarlassuciedadesysedebemanejartodomuycaliente,quesinlaproteccinadecuadapuedeocasionarquemaduras.


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ReaccindeDiels-Alderdeantracenoyanhdridomaleico.

4.9Introduccin. Las reacciones que forman nuevos enlaces carbono-carbono son muy importantes en

sntesisorgnicaporqueslomedianteesasreaccioneslosesqueletospequeosdecarbonosepuedenconvertirenotrosmayores.LareaccindeDiels-Aldertieneespecialimportanciaporqueformadosnuevosenlacescarbono-carbonoyenelprocesodeformaunamolculacclica.Comoreconocimiento a la importanciadeesta reaccinen sntesisorgnica, Otto Diels y Kurt AldercompartieronelPremioNobeldeQumicade1950.35 La reaccin de Diels-Aldertambinse denomina cicloadicin [4+2], ya quese formaunanillode6miembrosporensamblajedeunasubunidadde4Cycuatroelectronespideldienocon

unasubunidadde2C,condoselectronespidelalquenooalquino,[4C( e-)+2C(2e-)].Comolosalquenosoalquinos,pobresenelectrones,reaccionanconfacilidadconundieno,se lesconocecomodienfilosporqueamaa losdienos.Dehecho,la reaccindeDiels-Aldertransformadosenlacespiendosenlacessigma.Lareaccinesconcertada.Losgrupossustractoresdeelectronesdeldienfilogeneralmentecontienegruposcarbonilosociano. Diels-Alder es como una reaccin nuclefilo-electrofilo. El dieno es rico en electrones,mientras que el dienfilo es pobre en electrones. Un dieno como el 1,3-butadieno, essuficientementericoenelectronescomoparaserundienoefectivoenlareaccindeDiels-Alder.Lapresenciadegruposqueliberenelectrones,comolosgruposalquilooalcoxi,puedenaumentarlareactividaddeldieno.Sinembargolosalquenosyalquinossencillos,comoeletenoy eletino,

sondienofilospobres.Unbuendienofilogeneralmentetieneunoomsgrupossustractoresdeelectrones,queatraenhaciasmismos,porefectoinductivo,la densidadelectrnicadelenlacepi.36 Laestereoqumicadelosreactivosylasimetradesusorbitalesmolecularescontrolanlaestereoqumicadelosproductos.Utilizandoreactivosbienelegidos,unqumicopuedecontrolarlaestereoqumicadeunproductodeDiels-Alderdehastacuatrotomosdecarbono.37

Losdiversosgruposfuncionalesquepuedenestarunidosaldienoyaldienfilollevanaunadiversidaddecompuestosqumicosunavezqueseefectalacicloadicin. Dos insecticidas muy empleados en aos pasados, el Dieldrn y el Aldrn fueronsintetizadosatravsdeestetipodereaccin. 38

Figura4.6:ejemplosDiels-Alder.


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4.10Mtodoautilizarenellaboratorioyreacciones. Enesteexperimento,elanhdridomaleicoseutilizacomodienfilo.Elanhdridomaleicoesundienfilo excelentedebido a quedosgrupos fuertementeaceptores deelectrones estnunidosaldobleenlace. Eldienoeselantraceno,queescomnmenteconsideradocomouncompuestoaromtico,ynocomoundieno.Sinembargo,encompuestosaromticospolinuclearescomoantraceno,cadaanilloindividualpuedenoserestabilizadocomounanillodebencenoaislado.El antracenoslo

tiene 14 electrones , en comparacin con los 18 electrones necesarios para tres anillosaromticos,totalmenteindependientes. Cuando el anillo centraldelantracenoreaccionacomo un dieno, el producto tienedos

anilloscompletamentearomticos,cadaunoconseiselectrones. Las reacciones se lleva a cabo en xileno, que es en realidad una mezcla de los tresdimetilbencenos, por tres razones. 1, el punto de ebullicin 140C proporciona una buenatemperaturadereaccin.2,lamezcladexilenonosecongelacuandoseenfraenagua-hielo.3,losreactivossonmssolublesenxileno,peronoelproducto,quecristaliza.

Figura4.7:Formacindelproducto.

Elproductoesunanhdridorelativamenteestable,aunquelosanhdridosreaccionanconelagua delaire, este reacciona lentamente y es fcilmente aisladoy caracterizado antes de lahidrlisis. Hay varias maneras posibles para nombrar el producto, pero anhdrido 9,10-dihidroantracen-9,10-endo-,-succnicoesprobablementeelmssimple.45

Elanhdridomaleicoesunpolvoirritante.Evteseelcontactoconlapielylainhalacindelpolvo.Manjeseconprecaucin. Elantracenoescancergeno.Esrecomendableemplearguantesdesechablesalmanejarlo.Limpiesuareadetrabajoylaveelmaterialqueempleunavezquehayausadoelcompuesto.394.11MetodologaExperimental.

-Materiales:-Balnde100ml-Refrigerante-Mantocalefactor-Kitazato

-EmbudoBchner-Varilladevidrio-Esptula-Piedrasdeebullicin -Papelfiltro

-Reactivos:-Antraceno3g-Anhdridomaleico1,5g-Xileno40ml

Secolocan2gdeantraceno,1,15gdeanhdridomaleicoy25mldexilenoesunbalnde100mlycalientea reflujopor20minutos.Yatranscurridoeltiempo,seretiraelbalny sedeja


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enfriarhastalaformacindecristales.Sefinalizafiltrandoalvacoylavarconunpocodeetanolfro.40

4.12Resultados.TablaN4:Reactivosusadosenelpractico.

Reactivos Cantidad

Antraceno 3,0g

Anhdridomaleico 1,5g

xileno 40mlTablaN5:Productossintetizadosycantidadlograda.

Productos CantidadObtenida anhdrido 9,10-dihidroantracen-9 ,10-endo-, -succnico

4,10g

-Propiedadesfsicas:TablaN6


Masamolar

(g/mol)

Puntodefusin(C)

PuntodeEbullicin

(C)

Densidad(g/ml)

Antraceno C14H10 178,229 215,76 339,9 1,28

Anhdridomaleico C4H2O3 98,057 52,56 202 1,314Anhdrido 9,10-dihidroantracen-9,10-endo-,-succnico

C18H12O3 276 279 - 1,21

Enunbalonde100ml,calentara

reXlujopor20min.Filtrary

lavar

2gdeantraceno

1,15gdeanhdrido

maleico25mldexileno


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-Rendimientos:anhdrido9,10-dihidroantracen-9,10-endo-,-succnico Antraceno: 3,0g 0,0168moles

Anhdridomaleico: 1,5g 0,0153moles

Anhdrido9,10-dihidroantracen-9,10-endo-,-succnico: 4,08g 0,0148moles Estequiometria:1:1MolesesperadosdeAnhdrido9,10-dihidroantracen-9,10-endo-,-succnico:0,0153moles

!"#$%&%"#'( = (!"#$%!"#!$%!"#$%&"'!"#$%!"!"#$%)100

Rendimiento=96,7deAnhdrido.

-Caracterizacin: El aducto obtenido del Diels-Alder tiene forma decristalesblancos,esplendentes.-Puntodefusin:PuntodefusintericocidoAnhdrido:279CPuntodefusinexperimental: 240-245C Elalejadopuntodefusinexperimentalnosrevelaqueelproductoestabastanteimpuroy

tambinexplicaraelaltorendimientoobtenido.

-Cromatografas: CalculodeRfEluyente:diclorometano/metanol9:1Patrn:Acetanilida

!"!"#$! =!,!!"!,!!" = 0,94

!"!"#$% !"#$% =

!,!!"!,!!" = 0,9

D-A


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4.13Discusin. El alto rendimientode la reaccin de Diels-Alder es conllevado por la baja pureza delproductoobtenidosegnelpuntodefusinexperimental,quenosdiounvalorbastantedesviadodelpuntodefusinterico.Puedequehubieraquecalentarms,oporlacontaminacindelamezclaenalgntrasvasijado.4.14Conclusin. La reaccin de Diels-Alder es una excelente reaccin para formar anillos, ya que suprocedimientoesmuyfcilyrpido.Tieneunaltorendimientoysegnlasreferenciastambindebiera tener un alto grado de pureza. Para esta reaccin en particular se trabaja con doscompuestospeligrosos,queseriaelnicopuntoencontra,peroyaessabidoquelascantidadesdedienosydienofilossonmiles.


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Referencias.

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SantaBarbara,2008.pg.1130-1131.

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