Grupo 2FV1 EQUIPO 4 Beristain Pozos Juan Daniel Guzmán Quijano Juan Carlos Ruíz Méndez Karen Jazmín par a-NITROANILINA PRÁCTICA NO. 8 SÍNTESIS DE par
CUESTIONARIO PREVIO 1.- Explicar las razones por las cuáles es necesario acetilar la anilina antes de nitrarla Una de las razones principales es que la anilina al ser muy reactivo, se formarían diversos productos derivados de la nitración. Para evitar esto, se “acetila” la anilina
para que pase a su forma menos reactiva (acetanilida) y así obtener un mayor rendimiento del producto en una posición deseada (p-nitroanilina). Existe otra razón en donde la anilina se oxida con la presencia del grupo nítrico, y por lo tanto se darían productos di d i o tri sustituidos.
2.- ¿Qué papel tiene el ácido acético en la acetilación de anilina? El ácido acético tomará la función de “protector” del grupo nítrico, esto con el fin de
evitar diferentes reacciones de las esperadas, y así, evitar una mezcla de productos que disminuyan el rendimiento. Además, este proporciona el medio ácido en e n la reacción y al final de esta es más sencillo de separar del grupo nítrico.
3.- ¿Para qué se calienta a reflujo la mezcla de anilina, anhídrido acético y ácido acético en la obtención de acetanilida? Como se desea que el grupo amino disminuya su reactividad, es necesario aumentar la energía para que los nucleófilos de la mezcla permitan “proteger” el
grupo nitro y evitar la formación de diversos productos. Para ello es necesario emplear un calentamiento a reflujo con el fin de no perder volumen del producto y para que este permita reaccionar de manera correcta el proceso de acetilación.
4.- ¿Con qué fin se enfrían las mezclas de reacción en las tres etapas, durante la síntesis de para-nitroanilina? El principal fin es que los productos que se formen se precipiten para una mayor facilidad en su obtención. Además de que las reacciones generan una gran cantidad de energía y el enfriarlos evita que se obtengan otros productos.
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5.-En la hidrólisis de la para-nitroacetanilida, se usará ácido clorhídrico, ¿qué papel desempeña éste ácido? El ácido clorhídrico actuará como catalizador para desprotonar el producto con ayuda del agua. Incluso el ácido será el medio ácido apto para “desproteger” al
grupo amino.
6.- ¿Para qué se calienta 15 minutos más, después de disolver la paranitroacetanilida en HCl? (3° Parte) De la misma forma que en el paso de acetilar, se calienta la mezcla de estos compuestos para que la amina reaccione a mayor velocidad, ya que estas al ser poco reactivas, su tiempo de reacción es muy alto.
7.- ¿Para qué se agrega hidróxido de sodio al 40% después de haber realizado la hidrólisis de la para-nitroacetanilida? Como en la reacción la amina posee electrones sobrantes y existe un ión cloruro, el hidróxido de sodio desprotona a la para-nitroacetanilida y se obtiene paranitroanilina.
REFERENCIAS
Experimentos de Química Orgánica. Dr. Domínguez. Editorial Limusa. 1984. 4ta Edición. México. pp 95-100. M. L.[et al. ] Beyer, Hans Beyer, Wolfgang Walter . Manual de química orgánica. 2014. Editorial Reverte. pp 376-380.
(https://es.scribd.com/doc/147604914/Informe-de-Laboratorio-de-QuimicaOrganica-II-Obtencion-de-la-P-Nitroacetanilida) (https://www.docsity.com/es/sintesis-de-p-nitroanilina-practicasexperimentacion-en-sintesis-quimica-quimica/207382/) http://tuayudaenellaboratorio.blogspot.mx/2013/03/sintesis-de-pnitroanilina.html
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL
Estudiar la reacción de Sustitución Electrofílica Aromática (SEA) y obtener la p- nitroanilina.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Observar el efecto protector y orientador del grupo acetilo durante la reacción de nitración.
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MECANISMO DE REACCIÓN
Reacción de acetilación ()
Nitración de acetanilida ( )
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Hidrólisis de la para – nitroacetanilida ( )
OBSERVACIONES Se observó que al adicionar HNO 3 la mezcla presentó un cambio de color a marrón oscuro. Al vertir la mezcla de reacción en hielo/agua (50 mL/15 g) cambió de color, de marrón oscuro a amarillo.
Al filtrar la mezcla se observó la formación del precipitado amarillo.
RESULTADOS Ya que no se concluyó la práctica, no se obtuvo un producto final.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
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El primer paso de la práctica para obtener para – nitroanilina es la acetilación de la anilina, en la práctica no se realizó ya que se hacía mención de que los profesores nos iban a proporcionar la anilina acetilada. La acetilación de una amina es una reacción de sustitución nucleofílica sobre carbono insaturado, s iendo el nucleófilo la propia amina. Dicha reacción se puede llevar a cabo con cloruro de acetilo, con el agregado de una base, con acetato de amonio en ácido acético, ácido de Bronsted o con el agregado de un ácido de Lewis. El mecanismo de la acetilación consiste en un ataque de la amina al carbono del carbonilo del anhídrido acético, formando un intermediario tetraédrico, etapa determinante de la velocidad de reacción. Se han realizado estudios teóricos sobre la reacción de acetilación de aril aminas empleando el método DFT y trabajos experimentales sobre la reacción de acetilación de diferentes aminas con anhídrido acético y ambos coinciden en que la misma transcurre a través de la formación de un intermediario tetraédrico. (Yurkanis, 2011). Posterior a eso se realizó la nitración de acetanilida, agregando 7 mL de ácido sulfúrico (grupo protector) y 3 gramos de acetanilida; La nitración del benceno con ácido nítrico requiere ácido sulfúrico como catalizador. Para generar el electrófilo necesario, el ácido sulfúrico protona al ácido nítrico, que pierde agua y forma un ion nitronio, el electrófilo necesario para la nitración. (Wade, 2012). Después de que la acetanilida se disolvió, se coloca el matraz en hielo para adicionar una disolución de 6 mL de ácido nítrico y 6 mL de ácido sulfúrico (este es el pasó en el que se hace la adición del nucleófilo), gota a gota, regulando la adición de esta ya que se si adicionaba de manera rápida se oxidaba la acetanilida tomando un color café, siguiendo con el procedimiento experimental se sacó el vaso del hielo y dejó reposar a temperatura ambiente, en este pasó se recuperaba la aromaticidad del anillo por lo cual era importa esperar el tiempo suficiente. Pasado el tiempo la mezcla de reacción se vertió en hielo/agua, sí al momento de verter la mezcla de reacción se obtenía un color amarillo opaco, significaba que no se dejó reposar lo suficiente ya que el color deseado era un amarillo fuerte, lo cual dejaba en evidencia la formación de la para- nitroacetanilida. (Yurkanis, 2011).
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Teóricamente después de ese pasó sigue la hidrolisis de la para-nitroacetanilida (este pasó no se pudo realizar debido a la falta de tiempo) y este proceso se rige por una sustitución en el ácido carboxílico mediante un mecanismo de adicióneliminación y la obtención de la amina se obtiene mediante la hidrolisis de una amida. (Beyer y Walter, 2014).
CONCLUSIONES Se logró revisar y observar el efecto protector y orientador del grupo acetilo duran te la nitración. La para-nitroacetanilida que se obtuvo tuvo un color amarillo pálido debido a que no se dejó reposar el tiempo suficiente a temperatura ambiente. Teóricamente el producto a obtener era para- nitro anilina pero experimentalmente no se logró obtener debido a que no se finalizó la práctica. Se repasó la reacción de Sustitución Electrofílica Aromática (SEA).
REFERENCIAS
Química Orgánica vol 1. L.G. Wade. Organic Chemistry, 7th Edición. 2012. pp 57 y 169. Experimentos de Química Orgánica. Dr. Domínguez. Editorial Limusa. 1984. 4ta Edición. México. pp 75-80. M. L.[et al. ] Beyer, Hans Beyer, Wolfgang Walter . Manual de química orgánica. 2014. Editorial Reverte. pp 356-360. Yurkanis Bruice, Paula. Química Orgánica. 5ta edición. Editorial Prentice Hall. 2012. México. pp 470-476. Anon (2017). Insht.es. Consultado 12 June 2017, de http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/F ISQ/Ficheros/301a400/nspn0306.pdf
CUESTIONARIO EXPERIMENTAL 1.- ¿Para qúe se agita, después de terminar la adición de HNO 3 en la nitración de acetanilida?
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Con cada gota que se adiciona de HNO 3 la temperatura aumenta, por tanto hay que regularla para atenuar la reactividad ya que al oxidarse la acetanilida, ésta se torna café, sin embargo si el proceso se hace muy lento no se lleva a cabo la reacción, por el contrario, si agitamos y regulamos la adición podemos lograr que sólo exista la para-nitroanilina y no el orto y meta.
2.- Describir con ecuaciones químicas cada una de las propiedades químicas ensayadas con la para-nitroanilina.
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3.- ¿Cómo se puede utilizar el punto de fusión y la cromatografía de capa fina para comprobar la identidad de la para-nitroanilina obtenida? Se puede utilizar el punto de fusión ya que éste varía dependiendo del compuesto obtenido: el punto defusión de la p-nitroanilina es de 147.5ºC, el de la o-para nitranilina es de 71°C y el de la m-paranitroanilina es de 114ºC. Por tanto, al medir el punto de fusión podremos saber qué compuesto formamos. La cromatografía en capa fina la podemos ocupar ya que este proceso separa los componentes de la muestra, sabemos que la fase estacionaria es polar, por tanto retendrá a los compuestos menos polares y como resultado veremos en la placa que el punto más alto corresponde al compuesto más polar, en tanto que el punto con menor Rf será el menos polar. Ahora bien, podemos saber la polaridad de los compuestos con su punto de ebullición, el más polar tendrá el punto de ebullición mayor. Por tanto, el que tendrá mayor Rf será la para-nitroanilina, ya que su punto de ebullición es de 332ºC, mucho mayor que el de la m-paranitroanilina y la o-para nitranilina.
4.- ¿Qué métodos físicos se pueden emplear para comprobar que la nitación de acetanilida tuvo lugar en la posición para y no en la orto? La orto.nitroacetanilida es soluble en agua y evidencia un color verde-amarillento al contacto con una gota de KHCO3 y otra de HCl; mientras que la paranitroacetanilida es insoluble y se evidencia un color anaranjado al agregarse las mismas sustancias (Domínguez, 1994)
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