Previo 7.doc

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN CAMPO 1 Equipo 3 Castillo Pérez Carlos Alberto, Dzib Chan Ulises, Prado Ramos Victor Alejandro BIOQUIMICA DIAGNOSTICA GRUPO 2251 Investigación previa de la practica 7 “Obtención de p-nitroanilina” OBJETIVO. Que el alumno efectúe una reacción de nitración en el anillo de una amina aromática protegida como acetil derivado y elimine la protección por hidrólisis alcalina, como ejemplo del uso del concepto de grupo protector. OBJETIVO PARTICULAR. Comprender como se llevan a cabo los procesos de reducción, mediante la reducción selectiva de un grupo nitro para obtener p-nitroanilina. INTRODUCCION. Las aminas son sustancias orgánicas que se caracterizan por contener el grupo amino. Estas sustancias se clasifican en función de los hidrógenos sustituidos que tengan, siendo primarias aquellas que tengan un solo hidrógeno sustituido, secundarias las que tengan dos y terciarias tres. Estos sustituyentes pueden ser tanto de naturaleza alifática como aromática. Un gran número de compuestos médica y biológicamente importantes son aminas. Algunos ejemplos pueden ser la adrenalina, las anfetaminas, quinina, histamina, nicotina...Muchos de estos compuestos ejercen poderosos efectos fisiológicos y psicológicos. La serotonina, por ejemplo, es un compuesto muy interesante, ya que, al parecer, mantiene estables los procesos mentales. Otro uso industrial importante de las aminas es en la industria del nylon, donde uno de sus componentes es hexametilendiamina. Diversas aminas aromáticas se emplean para preparar tintes orgánicos de gran aplicación en la sociedad industrial. En concreto, nuestro producto objeto de síntesis es bastante tóxico, ya que se puede absorber por la piel. Sus usos son como intermedio de colorantes, especialmente rojo de p-nitroanilina, intermedio para antioxidantes, inhibidores de goma de gasolina, inhibidor de corrosión INVESTIGACIÓN PREVIA. 1. Condiciones experimentales para nitrar una amina aromática y diferentes agentes nitrantes. La preparación de la p-nitroanilina no puede llevarse a cabo por reacción de nitración directa de anilina (SEAr), debido a que la gran reactividad de la anilina determina la formación de diversos productos de oxidación y de sustitución en posiciones diferentes a la deseada. Estos problemas se evitan modificando la naturaleza del sustituyente de anillo aromático. Así, la transformación del grupo amino en un grupo acetamido, realizada mediante una reacción de N-acilación (una reacción de protección del grupo amino), conduce a la acetanilida (menos reactiva que la anilina aun cuando es también un sustrato aromático activado frente a una reacción de sustitución electrófila aromática), la cual, por nitración, origina con buen rendimiento, el producto de sustitución en la posición deseada: p-nitroacetanilida. La desprotección del grupo amino (es decir, la transformación del grupo acetamido en grupo amino) se lleva a cabo por hidrólisis en medio ácido conduciendo finalmente a la p-nitroanilina.

Otros agentes nitrantes incluyen el tetrafluoroborato de nitronio, que es una sal de nitronio auténtica; y la fluorenona. 2. Efecto del grupo acetamido en la reactividad y orientación del anillo aromático. Para esto la resonancia de la amida del grupo N-acetilo compite con la deslocalización del par solitario del nitrógeno hacia el anillo. El grupo acetamido es activador hacia la sustitución electrofílica aromática, y orientador -orto, -para. Como consiguiente después de que el grupo protector N-acetilo ha finalizado su función, es necesario eliminarlo por hidrólisis, para restaurar el grupo amino. El efecto de la secuencia protección-nitración desprotección es igual que si el sustrato se hubiera nitrado directamente. 3. Indique que ocurre si se nitra la anilina directamente. Teóricamente, si nitráramos directamente la anilina hubiésemos obtenido una mezcla de isómeros orto y para, donde el mayoritario sería el isómero para. Se trata de una reacción de sustitución aromática electrofílica y la razón es que el grupo NH es activante y ortoparadirigente. Se debe a que el par de electrones sin compartir del nitrógeno está conjugado con el anillo de benceno y cede electrones por resonancia. Específicamente la nitración directa de la anilina falla, porque la oxidación causa la formación de “alquitranes” de color oscuro. Los ácidos oxidantes (como el ácido nítrico y el ácido sulfúrico) pueden oxidar el grupo amino, produciendo la descomposición y ocasionalmente, reacciones violentas. Para solucionar este problema, se adopta la práctica normal de proteger primero al grupo amino por acilación, ya sea con cloruro de acetilo o con anhídrido acético. Si el grupo amino de la anilina se acetila para obtener acetanilida, la amida resultante todavía es activante y orto, para-directora. Sin embargo, al contrario que la anilina, la acetanilida se puede tratar con reactivos ácidos (y oxidantes suaves). 4. Condiciones experimentales para efectuar la hidrólisis de amidas y mecanismo de reacción. Las amidas se convierten por hidrólisis en ácidos carboxílicos. La reacción se puede realizar tanto en medios ácidos como básicos fuertemente concentrados y requiere calentar durante varias horas. Estas condiciones tan drásticas son necesarias dada escasa reactividad de las amidas frente a los ataques nucleófilos, debida principalmente a la cesión el par solitario del nitrógeno. Hidrólisis ácida de amidas

Mecanismo

Hidrólisis básica de amidas

5. Indique otros agentes acetilantes de aminas. Los halogenuros de acilo, los cloruros y anhídridos de ácido son usados comúnmente como agentes acilantes para acilar aminas (para formar amidas). El ácido succínico también es usado comúnmente para un tipo específico de acilación, denominado succinación. 7. Propiedades y usos de reactivos y productos. Nombre

Formula

Propiedades

Toxicidad

Ácido acético glacial

CH3-COOH (C2H4O2). De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.

Aspecto: Líquido transparente e incoloro.

Por inhalación de vapores: Irritaciones en vias respiratorias. Sustancia muy corrosiva.

Olor: Picante

Rombo de seguridad

pH ~2,5(10g/l) Punto de ebullición 118°C Punto de fusión: 17°C Punto de inflamación 40°C Temperatura de auto ignición 485°C Límites de explosión (inferior/superio r) 4 / 17 vol.% Presión de vapor 15,4 mbar(20°C) Densidad (20/4): 1,05 Solubilidad: Miscible con agua

Acetanilida

Este compuesto es levemente soluble en caliente. Tiene la capacidad de autoinflamarse

Puede provocar bronconeumo nía, edemas en el tracto respiratorio. En contacto con la piel: quemaduras. Por contacto ocular: quemaduras, transtornos de visión, ceguera (lesión irreversible del nervio óptico). Quemaduras en mucosas. Por ingestión: Quemaduras en esófago y estómago. espasmos, vómitos, dificultades respiratorias. Riesgo de perforación intestinal y de esófago. Riesgo de aspiración al vomitar. No se descarta: shock, paro cardiovascular , acidosis, problemas renales. Por inhalación del polvo: Irritaciones en vias respiratorias. Por ingestión:

si alcanza una temperatura de 545 °C, pero de lo contrario es estable bajo la mayoría de condiciones. Los cristales puros son de color blanco. Es inflamable.

Ácido nítrico fumante

El ácido nítrico puro es un líquido viscoso, incoloro e inodoro. A menudo, distintas impurezas lo colorean de amarillomarrón. A temperatura ambiente libera humos rojos o amarillos Punto de ebullición: 121 °C Punto de fusión: -41,6 °C Densidad relativa (agua = 1): 1,4 Solubilidad en

náuseas, vómitos, metahemiglo binemia con cefaleas, arritmias, hipotensión, dificultades respiratorias, espasmos, cianosis, alteraciones de la circulación. No se descartan otras características peligrosas. Observar las precauciones habituales en el manejo de productos químicos. Corrosivo. Dolor abdominal, sensación de quemazón, shock. Inhalación Corrosión del tracto respiratorio, tos, dificultad respiratoria, pérdida del conocimiento . Puede causar graves quemaduras. Ojos Quemaduras graves e irritación ocular.

p-nitroacetanilida

NaOH

NaOH

agua: Miscible Presión de vapor, kPa a 20 °C: 6,4 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 2,2 Solubilidad en agua 2.2 g/l (25 °C) Punto de fusión 212 - 215 °C Masa molar 180.16 g/mol Propiedades físicas: Color: blanco (en sólido como lenteja) Olor: inoloro Estado: Sólido o en solución. Propiedades Químicas: Función química: Hidróxido Tipo de reacción: Corrosiva, exotérmica.

Irrita los ojos, la piel y las vías respiratorias.

Ingestión Puede causar daños graves y permanentes al sistema gastrointestin al. Inhalación Irritación con pequeñas exposiciones, puede ser dañino o mortal en altas dosis. Piel Peligroso. Los síntomas van desde irritaciones leves hasta úlceras graves. Ojos Peligroso. Puede causar quemaduras, daños a la córnea o conjuntiva.

Etanol

Se ha informado de reacciones vigorosas de este producto con una gran variedad de reactivos como: difluoruro de disulfurilo, nitrato de plata, pentafluoruro de bromo, perclorato de potasio, perclorato de nitrosilo, cloruro de cromilo, percloruro de clorilo, perclorato de uranilo, trióxido de cromo, nitrato de fluor, difluoruro de dioxígeno, hexafluoruro de uranio, heptafluoruro de yodo, tetraclorosilano, ácido permangánico, ácido nítrico, peróxido de hidrógeno, ácido peroxodisulfúric o, dióxido de potasio, peróxido de sodio, permanganato de potasio, óxido de rutenio (VIII), platino, potasio, t-butóxido de

El etanol es oxidado rapidamente en el cuerpo a acetaldehido, después a acetato y finalmente a dióxido de carbono y agua, el que no se oxida se excreta por la orina y sudor. Inhalación: Los efectos no son serios siempre que se use de manera razonable El líquido puede afectar la piel, produciendo dermatitis caracterizada por resequedad y agrietamiento . Dosis grandes provocan envenenamie nto alcohólicoDos is grandes provocan envenenamie nto alcohólico.

p-nitroanilina

potasio, óxido de plata y sodio. En general, es incompatible con ácidos, cloruros de ácido, agentes oxidantes y reductores y metales alcalinos. Polvo o cristales entre amarillo y naranja. Punto de ebullición : 332°C Punto de fusión : 146°C Punto de inflamación : 280°C Temperatura de auto ignición : 510°C Presión de vapor: 1 hPa (104°C) Densidad (20/4): 1,44 Densidad aparente: 0,630 Solubilidad: 0,8 g/l en agua a 20°C

Labios o uñas azulados, piel azulada, vértigo, somnolencia, dolor de cabeza, dificultad respiratoria, náuseas, jadeo, debilidad, pérdida del conocimiento .

8. Investigue propiedades generales de aminas y amidas. Aminas: Nomenclatura de aminas: Se nombran sustituyendo la terminación -o del alcano por -amina. Propiedades físicas de aminas: Son compuestos con geometría piramidal. Presentan quiralidad aunque se encuentran en forma de racematos. Forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes. Las aminas se comportan: Como bases a través del par libre del nitrógeno. Como ácidos débiles pudiendo desprotonarlas mediante el empleo de bases muy fuertes. Obtención de aminas: Las aminas se obtienen por reducción de nitrilos y amidas con el hidruro de litio y aluminio. La transposición de Hofmann convierte las amidas en aminas con un carbono menos. La reducción de azidas permite obtener aminas con el mismo número de carbonos que el haloalcano de partida. La síntesis de Gabriel permite obtener aminas a partir del ácido ftálico.

Amidas Salvo la formamida, que es líquida, todas las amidas primarias son sólidas, de punto de fusión preciso. Casi todas las amidas son incoloras e inodoras. Los miembros inferiores de la serie son solubles en agua y en alcohol; la solubilidad en agua disminuye conforme aumenta la masa molar. El grupo amida es polar y, a diferencia de las aminas, las amidas son moléculas neutras. El par de electrones no compartido no se localiza sobre el átomo de nitrógeno, sino que se encuentra deslocalizado, por resonancia, en el átomo de oxígeno del grupo carbonilo. La estructura iónica dipolar restringe la libre rotación del enlace carbono-nitrógeno. Esta limitación geométrica tiene importantes consecuencias en la estructura de las proteínas. Las amidas poseen puntos de fusión y ebullición anormalmente altos. Este fenómeno, al igual que la solubilidad en agua de las amidas, se debe a la naturaleza polar del grupo amida y a la formación de enlaces de hidrógeno. Por tanto, la combinación de fuerzas electrostáticas y enlaces de hidrógeno explican las atracciones intermoleculares tan fuertes que se observan en las amidas. Nótese que las amidas terciarias no poseen hidrógenos enlazados al nitrógeno y, por esta razón, no forman enlaces de hidrógeno. La N,N-dimetilacetamida tiene un punto de fusión de -20° C, el cual es aproximadamente 100° C más bajo que el de la acetamida. REFERENCIAS http://es.pdfcoke.com/doc/90599693/Practica-1-Obtencion-de-P-Nitroanilina

DIAGRAMA DE FLUJO ECOLOGICO

Inicio

Filtración de acetanilida min

En vaso pp Colocar 1.25 mL de ácido acético glacial

Agregar 1.3 5g de acetanilida

¿T=05ºC?

Agregar gota a gota y con agitación 0.75 mL HNO3

Dejar a T ambiente 10 min

Adicionar 2.5 mL de H2SO4

Agitar y enfriar en un baño de hielo-sal

Cuidar que la T del líquido no suba a 10 ºC

Filtrar, lavar y secar

Hidrólisis de pnitroacetanilida

Lavar con agua helada y recristalizar de EtOH-agua

Colocar los cristales en matraz de una boca Filtrar y bajar el sólido adherido con las aguas madres

Agregar 10 mL de EtOH

Agregar soln 1-5 g NaOH en 4mL de agua

Verter en vaso pp con 10-15 g de hielo y se enfría en baño de hielo

Colocar en baño maría 10 min con el condensador en posición de reflujo

Determinar p de fusión R1 Ácido base Neutralizar Fin