Difenil Carbinol PDF

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Llevar a cabo una reducción de una cetona en medio básico, para obtener un alcohol.
Entender el mecanismo de reacción del proceso de reducción
Identificar la importancia del medio básico en la reducción de una cetona para obtener un alcohol...

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Bioquímica Diagnóstica Laboratorio de Química Orgánica II

Profesoras: García Arellanos Judith García Rodríguez Susana

Grupo: 2201 A/C Equipo 2 Integrantes: Escutia Domínguez José Francisco García Sanabria Janet Medina Ascencio Lorena

Cuautitlán, Estado de México, México 25 de marzo de 2021

Objetivos • Llevar a cabo una reducción de una cetona en medio básico, para obtener un alcohol. • Entender el mecanismo de reacción del proceso de reducción.

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Identificar la importancia del medio básico en la reducción de una cetona para obtener un alcohol

Resumen Palabreas clave: cetonas, difenil carbinol, reacción, alcohol, benzhidrol, oxidación, reducción, síntesis, compuesto, anión, catión, protón, nucleófilo. Benzofenona, un compuesto aromático, cristalino e insoluble en agua. El grupo funcional conocido como grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un átomo de oxígeno por un doble enlace- se encuentra en compuestos llamados aldehídos y cetonas. cetonas puede reducirse, dando alcoholes secundarios, respectivamente. El benzhidrol o difenil carbinol es un alcohol aromático obtenido por reducción de benzofenona utilizado para preparar antihistamínicos, es un intermediario químico para síntesis, su principal utili dad es como reactivo intermediario o bien, fuente (sustrato) para la obtención de productos orgánicos específicos que tienen aplicación en diversas áreas como la industria farmacéutica o la elaboración de compuestos para fumigación . Sin embargo, también hay que mencionar el rol del HCl ya que este permite que la reacción suceda como se espera. Lo que hace esta sustancia es cambiar el pH de la reacción, es decir, funciona como una clase de neutralizante, pues si no se adiciona HCl solo se obtendría la base conjugada del reactivo inicial y no el alcohol esperado. Ahora, hablemos de la función que cumple el etanol. La función principal de este alcohol es generar una disolución, pues es quien disuelve a la benzofenona. Al igual que con el Zn, se requiere realizar los cálculos estequiométricos oportunos para que la reacción sea eficaz, puesto que se necesita agregar la cantidad suficiente de EtOH para disolver por completo la benzofenona, pero no para disolver el difenil carbinol

Introduccion Benzofenona, un compuesto aromático, cristalino e insoluble en agua, que actúa como filtro para las radiaciones UV en tintas y barnices, así como en productos como perfumes y jabones, entre otros, en los que previene y evita la degradación del color y del olor causada por los rayos UV, en lo que se conoce como Proceso de Curado UV. Son diversas sus aplicaciones en pintura orgánica, en medicina, en especias y pesticidas, a la vez que se emplea como fijador de aromatizantes y en aditivos para plásticos expuestos a altas dosis de radiación solar. Es importante mencionar las características de este compuesto, pues a partir de ella es posible la síntesis para obtención de difenil carbinol. El grupo funcional conocido como grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un átomo de oxigeno por un doble enlace- se encuentra en compuestos llamados aldehídos y cetonas. En las cetonas, el carbonilo esta unido a dos radicales que pueden ser iguales, diferentes, alquílicos. La fórmula abreviada de una cetona es RCOR.

El grupo carbonilo se encuentra unido a dos radicales hidrocarbonados: si éstos son iguales, las cetonas se llaman simétricas, mientras que si son distintos se llaman asimétricas. Según el tipo de radical hidrocarbonado unido al grupo funcional las cetonas se clasifican en: alifáticas, R-CO-R', aromáticas, Ar-CO-Ar, y mixtas; R-CO-Ar, según que los dos radicales unidos al grupo carbonilo sean alifáticos, aromáticos o uno de cada clase, respectivamente.

El grupo carbonilo de las cetonas puede reducirse, dando alcoholes secundarios, respectivamente. La reducción puede realizarse por acción del hidrógeno molecular en contacto con un metal finamente dividido como Ni o Pt, que actúan como catalizadores. También pueden hidrogenarse (reducirse) con hidrogeno obtenido por la acción de un ácido sobre un metal.

Cetonas se transforman en alcoholes secundarios:

La hidrogenación de aldehídos y cetonas, que origina alcoholes, es la reacción inversa de la deshidrogenación de éstos para obtener los compuestos carbonílicos citados:

A partir de lo mencionado podemos decir que el benzhidrol o difenil carbinol es un alcohol aromático obtenido por reducción de benzofenona utilizado para preparar antihistamínicos, es un intermediario químico para síntesis como fármacos tranquilizantes, es parte de una sustancia que sirve para detectar alteraciones en ambientes malolientes. Por su carácter aromático, el benzhidrol es utilizado en la elaboración de perfumes. Sin embargo su principal utili dad es como reactivo intermediario o bien, fuente (sustrato) para la obtención de productos orgánicos específicos que tienen aplicación en diversas áreas como la industria farmacéutica o la elaboración de compuestos para fumigación .

Metodología Materiales Material de vidrio Nombre Capacidad Matraz de bola 50 mL Condensador --Vaso de precipitados 100 mL Embudo de vástago --corto Embudo Buchner --Agitador ---

Cantidad 1 1 3 1 1 1

Precisión -------------

Material general Cantidad 1 2

Nombre Soporte universal Círculos de papel filtro Equipo

Cantidad 1 1

Cantidad 1g 1.85 g 1.8 g 50 g 12,5 mL 5 mL

Nombre Parrilla calefactora Fisher-Johns Sustancias Nombre Benzofenona Hidróxido de potasio Polvo de zinc Hielo Etanol Ácido clorhídrico concentrado

Formula química C13H10O KOH Zn H2O C2H5OH HCl

Procedimiento experimental 1. • • • •

Colocar en un matraz de bola de 50 mL: 1g de benzofenona 12.5 mL de etanol 1.85 g de KOH 1.3 g de polvo de Cinc

2. Adaptar al matraz un condensador a reflujo y mezclar el contenido del matraz con movimientos suaves rotatorios.

3. Hervir la mezcla de reacción suavemente en un baño maría por un lapso de 75 min. (Nota: En caso de que el cinc se aglomere en el fondo del matraz, agregar 0.5 g más de cinc y continuar calentando hasta completar el tiempo de reflujo indicado). 4. Filtrar a gravedad la mezcla de reacción en caliente para separar el cinc que no haya reaccionado. (Nota: lavar el papel filtro con agua antes de desecharlo pues está activado y fácilmente puede inflamarse). 5. Verter el filtrado en un vaso de precipitados que contenga aproximadamente 50 g de hielo (lo suficiente para que el producto precipite) con 5 mL de ácido clorhídrico concentrado. 6. Agitar con cuidado para que cristalice el difenil carbinol. 7. Filtrar al vacío y recristalizar el producto con agua. 8. Secar y determinar el punto de fusión con el aparato Fisher-Johns. Notas: •

Proceso de recristalización (link): https://www.youtube.com/watch?v=7zPRyRC5FtY

Diagrama 1a. Proceso para la obtención de Difenilcarbinol

Resultados Como producto de la reducción de la benzofenona se obtuvo un alcohol llamado difenil carbinol, benzhidrol o difenil metanol. A continuación algunas de sus propiedades características. Tabla 1.0. Propiedades físicas y químicas del producto obtenido Nombre y estructura

Fórmula química

Masa molecula r

Estado y aparienc ia física

P.f

P.eb

Pka

Sol. en agua

Incompatibili dad

Toxicidad

Difenil carbinol

C13H12 O

184.24 g/mol

Sólido cristalino, blanco e inodoro

65 67 °C

297 298 °C

13.5 4

0.5 g/L (20 °C)

Ácidos, Cloruros de ácido, Anhídridos de ácido, Oxidantes

Lesiones oculares graves o irritación ocular, Irritación o corrosión cutáneas, toxicidad específica en determinado s órganos, irritación de las vías respiratorias

Análisis de resultados Ecuación general

Ecuación de la reacción

Hay varias formas de obtener un alcohol y una de ellas es mediante la reducción de cetonas. En esta práctica se trabajó con la benzofenona llevando a cabo un proceso de reducción en medio básico. Es importante destacar el papel que juega el medio básico en esta reacción, pues es utilizado con el objetivo de que la reducción no sea total, además de que ayuda a la ionización del Zn produciendo Zn (OH)2. Sin embargo, también hay que mencionar el rol del HCl ya que este permite que la reacción suceda como se espera. Lo que hace esta sustancia es cambiar el pH de la reacción, es decir, funciona como una clase de neutralizante, pues si no se adiciona HCl solo se obtendría la base conjugada del reactivo inicial y no el alcohol esperado. Ahora, hablemos de la función que cumple el etanol. La función principal de este alcohol es generar una disolución, pues es quien disuelve a la benzofenona. Al igual que con el Zn, se requiere realizar los cálculos estequiométricos oportunos para que la reacción sea eficaz, puesto que se necesita agregar la cantidad suficiente de EtOH para disolver por completo la benzofenona, pero no para disolver el difenil carbinol. A continuación se presenta el análisis dimensional correspondiente, al tener un rendimiento de reacción del 60%:

Benzofenona 0.3 g

Mecanismo de reacción

Primero la benzofenona reacciona con el zinc en un medio básico, el zinc (agente reductor) cede un par de electrones al carbono (grupo carbonilo: agente oxidante), por lo que el enlace pi se deslocaliza al oxígeno dando origen a un oxianión. Después el hidrógeno del metanol se adiciona al oxianión antes mencionado, siendo así estabilizado.

El carbono secundario acepta un electrón del Zn quedando como carbanión

En el mecanismo de reacción no se muestra, pero hay una transposición del hidrógeno que está en el oxígeno al carbocatión secundario, de esta manera el potasio se ve atraído por el oxígeno con carga negativa, formando así el difenil-metóxido de potasio. Al acidificar el medio básico se sustituye el K+ por un protón del ácido clorhídrico, en segundo plano ocurre una ruptura heterolítica entre H-Cl a favor del cloro y como producto de este mecanismo se obtiene difenil carbinol + Zn (OH)2 La reacción para la obtención del difenil-carbinol sucede en dos etapas: 1. Medio básico en donde Zn requiere de un medio básico para poder oxidarse (pasar de Zn0 a Zn2+), donar electrones. Es un agente reductor, le proporciona densidad electrónica a la benzofenona de forma hemolítica y para que se dé la reacción de reducción se requieren dos moléculas de benzofenona por una de Zn. 2. Medio ácido que es HCl, al formarse el difenil-metóxido de potasio se requiere una fuente de protones para que se sustituya el K + por un hidrógeno del HCl y así formar el grupo OH. Si al determinar el punto de fusión del difenil carbinol se obtuviera un valor diferente al reportado en la literatura, se pensaría que existen impurezas por lo que se puede optar por un método de purificación como recristalización.

Análisis del artículo En el artículo encontramos la reducción de grupos carbonilo por ejemplo las cetonas a alcoholes secundarios por reducción catalítica o empleando algunos reductores químicos, como el tetrahidroaluminato de li tio o el tetrahidroborato de sodio, en caso de nuestro experimento utilizamos el zinc como reductor. También nos plantea que la reducción química es útil para preparar ciertos alcoholes menos accesibles que los compuestos carbonilos correspondientes. Se menciona la reducción con hidruros que consiste en reducir grupos carbonilos utilizando hidruros metálicos entre los hidruros más utilizados están los hidruros de li tio y sodio. Luego, la reducción catalítica que es uno de los procesos industriales más utilizados en la síntesis de una gran variedad de compuesto, tales como amina, alcoholes, etc. industrialmente, la reacción se realiza en fase líquida, empleando elevadas presiones de hidrógeno y en presencia de catalizadores metálicos y nos explica otros procesos de reducción como fotoquímica, procesos industriales para la obtención de benzhidrol. También en el método experimental de evaluación catalítica para determinar la influencia de algunas condiciones de reacción, se observa que el aumento del

rendimiento del benzhidrol se puede explicar en función de la absorción de luz por parte de la benzofenona y el fotocatalizador .

Conclusiones Existen diferentes formas de obtener alcoholes a partir de otros compuestos orgánicos por lo que, para nosotros, como estudiantes de una carrera experimental, es importante conocer y entender cada uno de estos procesos, pues no podemos limitarnos a la utilización de solo uno de ellos. Cabe destacar también la importancia del conocimiento sobre los diferentes agentes reductores y oxidantes presentes en los procesos de obtención de estos alcoholes, pues ello nos ayuda a conocer mejor la manera en que se comportan de acuerdo al medio en el que se encuentran y la manera en que interactúa con los reactivos con los que se cuentan, no solo para la obtención de alcoholes, sino también para la síntesis de otros compuestos orgánicos.

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Anexos Tabla 2. Propiedades de los reactivos...