Instituto Politécnico Nacional Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
PRACTICA No. 13 Preparación de 4-nitro-2picolin-Noxido Fecha de elaboración 18!"2!1# $r%po& "F'1 ()%ipo 4
Carrera: Químico Farmacéutico Industrial
Inte*rante+& •
Departamento Departamento de Química Orgánica •
Laboratorio de Farmoquímica.
,arr%eta caa /or*e Art%ro 0errano artne Franci+co /aier Pro5e+ora& ,a%elo+ 6ila Ro+a ara
Práctica 13 Preparación de !Nitro!"!picolin!N!#$ido !Nitro!"!pico lin!N!#$ido Fec%a de entrega "&' (a)o' "*1+ Quinto ,emestre-
“La técnica al servicio de la patria”
1
#./eti0os
Ilustrar el incremento en la reactividad hacia la sustitución electrofílica aromática de los compuestos pi-deficientes mediante la formación de sus N-oxidos Ilustrar la formación 4-nitro-2-picolin-N-xido mediante el uso de N-óxido de 2-picolina! nitrando en el car"ono 4! utili#ado como un intermediario de otros heterociclos de usos farmacoló$icos
#.ser0aciones La práctica comen#ó comen#ó en a$re$ar en un matra# %de &'' &'' ml( &ml de 2-picolin-N-oxido ) *ml de ácido sulf+rico! posteriormente a$re$amos &,ml de ácido nítrico ! durante la me#cla al principio tenía un color amarillo mu) claro! a medida .ue el tiempo transcurría torna"a a un color amarillo-marrón! inmediatamente después de a$re$ar los reactivos adaptamos un refri$erante en posición de reflu/o ) comen#amos a calentar la solución hasta alcan#ar un reflu/o suave durante 2 horas! durante este periodo de tiempo o"servamos .ue durante los primeros *' minutos de reflu/o la solución se ha"ía tornado color ro/i#o-café %de ro/o vino a café-marron( mu) fuerte ) desprendía al$unos vapores cuando la temperatura aumenta"a! es por eso .ue se de"ía controlar la temperatura ) esta se mantuviera constante, 0espués de una hora de reflu/o en el matra# se desapareció el color ro/o-marrón .ue se tenía en las paredes del mismo! así como! la solución se tornó de un color amarillo-verde mu) tenue de/ando de desprender vapores, 1l termino de las dos horas de reflu/o! enfriamos la me#cla ) reali#amos reali#amos una cromato-placa para para cerciorarse .ue la reacción ha terminado! posteriormente la vertimos so"re *' ml de a$ua con hielo ) neutrali#amos con car"onato de sodio! donde o"servamos espuma ) "ur"u/as %efervescencia( ) llevamos la me#cla a un p aproximado a 3 ) o"servamos un precipitado de color amarillo-verdoso! suspendimos la adición de car"onato de sodio ) terminamos filtrando ) o"tuvimos un sólido de color amarillo verdoso ) finalmente reali#amos lavamos con a$ua,
Ensa)os de identiicación na muestra de nuestro producto o"tenido ) una muestra de referencia fueron colocadas en una cromato$rafía en placa fina con un sistema de elución de acetato de etilo5hexano5cloroformo 6727& el cual leímos con una lámpara 8 de onda corta a 24 nm9 o"servando en ellas la presencia de 2 manchas %una en cada muestra( donde comparado el rf de la muestra estándar con el producto o"tenido es evidencia de .ue o"tuvimos el producto deseado 2esultados >"tuvimos un precipitado sólido de color amarilloverdoso! el punto de fusión experimentalmente es :ancha ;f de &-&3?@, >"tuvimos &,$ de producto, 1 ',64 Al ;f de la cromato$rafía en capa fina demostró la <= ',6* presencia de un producto! donde comparando con el ;f de la l a muestra estándar es evidente de .ue o"tuvimos el producto deseado, Producto
4-nitro-2-picolin-N-xido
2
Astructura
Beso :olecular
&4,&2 $5mol
;endimiento Bunto de fusión
1&&!1& e$perimental 1&&!1&4
1specto físico
Cristales sólidos amorfos de color amarillo-verdoso
;C %sistema de elución ) revelado(
Alu)ente acetato acetato de etilo5hexano5cloroformo 6727& ;evelado con lámpara uv de onda corta a 24 nm
Dolu"ilidad 0isolvente de recristali#ación
Insolu"le en a$ua fría! solu"ilidad en cloruro de metileno! hexano! cloroformo No se recristali#ó! recristali#ó! se de"e recristali#ar en hexano! cloroformo o cloruro de metileno
:étodos utili#ados para la caracteri#ación del producto
@romato$rafía en capa fina Alu)ente acetato de etilo5hexano5cloroformo 6727& solu"ilidad en cloroformo! cloruro de metileno
2endimiento: 2endimiento teórico: 5I,C6,I7N 5E 2E,6895#, De o"tuvo el precipitado .ue se trata de la sal de 4-nitro-2-picolin-N-xido! .ue es un precipitado de color amarillo-verdoso, An primera instancia se de"e de partir de la N-óxido de 2-picolina! .ue son derivados de la piridina cuando es tratada con un perácido! de esta manera se o"tienen los N-óxidos, :ediante el mecanismo o"servamos el comportamiento del enlace N-> en los N-óxidos! .ue se comportan como electrodonadores por efectos de resonancia de"ido a uno de los pares de electrones .ue tiene li"re el oxí$eno! .ue puede donar hacia el nitró$eno ) así $enerar una ri.ue#a de electrones en el anillo! a lo .ue se le conoce como como efecto push %posiciones %posiciones favorecidas 2 ) 4(! de esta esta manera se puede /ustificar la adición del $rupo nitronio en la posición 4 del anillo %posición para al Nitró$eno Nitr ó$eno del anillo heterocílcico(! aunado a .ue la posición .ue tam"ién está activada está impedida por una parte por el metilo de la 2-picolina! por eso es más favora"le el ata.ue electrofílico en posición para,Eam"i para,Eam"ién én o"servamos mediante las formas contri"u)entes al hi"rido de resonancia r esonancia .ue este enlace N-> puede tener efecto electroatractor! /ustificado por.ue en el enlace del N-óxido el nitró$eno se encuentra con una car$a formal positiva! por lo .ue tiene efecto electroatractor! dicho efecto se conoce como efecto pull! ) activa la DN1 en posiciones orto ) para! con respecto al nitró$eno del heterociclo, 3
Al ión nitronio es o"tenido de la reacción de los acidos nítrico ) sulf+rico! dicho ión en un electrófilo .ue en esta reacción su posición más favora"le es la l a .ue está en posición para con respecto al enlace N-> de N-óxido! de"ido de"ido a .ue la 2-picolina tiene un metilo en la posición 2! lo .ue .ue impide su ata.ue en dicha posición! %aun.ue tiene dos posiciones orto ) puede atacar en la .ue no tiene el metilo(, 0urante el proceso de nitración podemos o"servar los $ases .ue se desprenden! a causa de la presencia ) formación de ion nitronio, Bor eso es la coloración café-ro/i#a %ro/o ladrillo(, Bosterior o"servamos el cam"io de color a un color amarillo li$eramente verdoso ) al final del reflu/o un color amarillo-verdoso! .ue denota la formación del producto! 4-nitro-2-picolin-N-xido, An esta síntesis fue importante .ue la l a posición 2 estuviera impedida con a)uda de un metilo! en el caso del N-óxido de 2-picolina, @omo en la reacción existe ácido sulf+rico ) al$una .ue otra molécula de ácido nítrico es necesario neutrali#arla! de manera .ue tam"ién nuestro producto precipite por el cam"io de p a uno "ásico ) la formación de una sal sódica de 4-nitro-2-picolin-Nxido, Aste paso lo reali#amos con car"onato de sodio ) o"servamos la efervescencia! de"ido al desprendimiento de "ióxido de car"ono ) la formación de un precipitado sólido de color amarilloverdoso, Al rendimiento puede de"erse a .ue se escapó el vapor ) con ello se las moléculas del ion nitronio! )a .ue el reflu/o suave ) de"ía ser controlado a una temperatura .ue evitara l a pérdida de vapores! por otra parte se pudo perder producto al momento de filtrado, Bero en $eneral el producto .ue o"tuvimos concuerda con el rf del producto estándar ) con el punto de fusión así como su aspecto físico ) color amarillo-verdoso,
Conclusiones >"tuvimos el producto 4-nitro-2-picolin-N-xido a partir de N->xido de 2-picolina .ue a su ve# puede o"tenerse de la 2-picolina cuando se tratada con un perácido, l a posición 2 estuviera impedida con a)uda de un metilo! An esta síntesis fue importante .ue la en el caso del N-óxido de 2-picolina
Al producto o"tenido muestra el efecto push-pull! .ue ori$ina .ue los compuestos ten$an alta reactividad para reacciónes de DN1 F De1! favoreciendo las posiciones posiciones 2 ) 4 como lo es el caso de los N-xidos,
:ediante reacciónes de DN1 ) De1! con compuestos .ue presenten actividad Bus-Bull! se o"tienen estructuras de $ran actividad "ioló$ica como lo es el caso de la iodinina! ácido asper$ílico! ácido pulcherimínico ) tirapa#amina! .ue son importantes anti"ióticos! anti f+n$icos usados al$unos en la cría de $anados ) al$unos para t ratar la esclerosis,
Al efecto push-pull se de"e .ue en los sistemas como lo son los N-xidos! el enlace N-> pueden comportarse como electroatractor o electrodonador por efecto de resonancia, De demostró .ue con uso de un n-óxido aumenta la reactividad de las piridinas hacia las reacciónes de DN1 ) De1
Al producto o"tenido es de $ran utilidad para sinteti#ar otros productos con actividad farmacoló$ica de $ran importancia, Asto se lo$ró de"ido a .ue el efecto push activa las posiciónes orto ) para %2 ) 4( del anillo heterocílclico! .ue mediante una piridina no se podría nitrar más .ue en la posición meta %posición *(
4
Cuestionario 1-! Proponer un mecanismo que explique la nitración del N-oxido de 2-picolina
2.-El N-óxido de 4-nitro-2-picolina es un intermediario útil en la síntesis del heterociclo (ejemplifque una estructura
Es un antibiótico por lo regular en la cría de ganado
2.-!ustifque la reacti"idad de cada compuesto # ordene de ma#or a menor. -
@2
G
N
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> @2*
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G
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@2* -
2@ G
N
-
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N >
5
4.-$ar la estructura de iodinina% &cido asper'ílico% &cido pulcherimínico pulcherimínico #
>
-
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N
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N
*@ G
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>
N
@* G
N
N
@* >
tirapaamina.
@*
G
N @* >
>
ácido asper$ílico
Iodinina
*@
N
ácido pulcheriminico
>
N2
-
tirapa#amina
E)ecto push-pull* la química de los los n-óxidos % es es importante de+ido a que el enlace N-, posee e)ecto eletrodonador # electroatractor por e)ecto de resonancia
Electrodonador (push)
Electroatractor (pull)
Bi.liograía •
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Ba.uette, “Cundamentos de .uímica heterocíclica” pa$inas &H2-&H4, uímica eterocíclica, ;,: 1cheson, Bu"licaciones@ultural, Bu"licaciones@ultural, &J edición, :éxico %&H6&(, p,p *K&-*K* E,L, IL@;IDE, Química Heterocíclica A0, I"eroaméricana pa$, &2K-&*2
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