Informe 3: Síntesis de Acetanilida Laboratorio de Química Orgánica II PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICALABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA IINITRACIÓN DE LA ACETANILIDAIntegrantes:● Ayala Ayerbe Pablo Gianmarco ● Atilano Dominguez Diana Patricia ● Casas Preciado Cristian ● Martinez Vargas Brissett Fiorella ● Panez Zevallos Johan ● Rodriguez Boc...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II NITRACIÓN DE LA ACETANILIDA Integrantes: ● ● ● ● ● ● ●

Ayala Ayerbe Pablo Gianmarco Atilano Dominguez Diana Patricia Casas Preciado Cristian Martinez Vargas Brissett Fiorella Panez Zevallos Johan Rodriguez Bocanegra Victor Alonso Romero Perez Luis Alberto

Profesor: Ing. CUBA TORRE HECTOR RICARDO 2021 - Virtual

INTRODUCCIÓN El procedimiento de nitración de la mayoría de los compuestos aromáticos se usa como agente nitrante al ión nitronio positivo (NO2+) algunos compuestos como el fenol, se pueden nitrar rápidamente en ácido nítrico diluido en solución acuosa, también se puede utilizar anhídrido acético, ácido acético u otros disolventes, pero el de mayor uso es de ácido sulfúrico y nitrilo concentrado en el cual se puede estudiar bien el mecanismo de nitración. En 1908 al estudiar el punto de congelación de algunas soluciones, se observó que cuando se disolvía un ácido nítrico con ácido sulfúrico, el número de partículas que se formaban a partir de una molécula de ácido nítrico era de cuatro del ión nitronio. El mecanismo de nitración de acetanilida es: un ión nitronio positivo de la mezcla sulfonítrica es el que efectúa el ataque electrolítico en el anillo aromático. Generalmente resulta de la experiencia de la posición para p – nitroacetanilida que es donde el compuesto se encuentra más estable. La nitración directa de la anilina y de muchas otras aminas aromáticas en solución de ácido sulfúrico concentrado origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados. A menos que la solución se diluya en un exceso de ácido sulfúrico concentrado, en estas condiciones la nitración de la anilina. Por ejemplo, suministra una mezcla de las tres nitroanilina (o, m, p).

I. OBJETIVOS ● ● ● ●

Aprender el mecanismo de nitración Obtener la nitración de la acetanilida Comprender la importancia de los grupos activadores y desactivadores Predecir los productos en los efectos múltiples de los sustituyentes

II. MARCO TEÓRICO: La sustitución de un átomo de hidrógeno sobre el núcleo aromático por el grupo nitro se conoce como nitración aromática. Algunos de los compuestos aromáticos nitrados son de gran importancia práctica, por lo cual sus preparaciones y en particular la nitración de los compuestos aromáticos han sido estudiadas con gran detalle. Como consecuencia de ello se sabe con exactitud cómo llevar a cabo con eficacia el proceso de nitración y también se tienen bastante conocimiento sobre el mecanismo de la nitración aromática que sobre cualquier otra de las reacciones de sustitución aromática. La nitración se origina ordinariamente tratando el compuesto aromático con una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico concentrado. El agente nitrante es el ion nitronio cargado positivamente (NO2)+, el cual se forma según la siguiente reacción:

Los compuestos aromáticos nitrados presentan interés por su empleo como explosivos y porque pueden ser transformados fácilmente por reducción a las aminas primarias correspondientes, las cuales son a su vez sustancias de partida para la preparación de muchos colorantes. Los compuestos nitrados

contienen un enlace carbono nitrógeno R-NO2, como se demuestra al poder ser reducidos a las aminas primarias. Grupos Activantes y directores Orto – Para

Grupos Desactivantes y directores Meta

Resumen de orientación de los sustituyentes

Efectos de múltiples sustituyentes sobre la sustitución electrofílica aromática Dos o más sustituyentes ejercen un efecto combinado sobre la reactividad de un anillo aromático. Si los grupos se refuerzan entre sí, es fácil pronosticar el resultado. En muchos casos, es fácil predecir la orientación de la adición. Por ejemplo, en el m-xileno hay dos posiciones orto ron respecto a uno de los grupos metilo, y para con respecto al otro. La sustitución electrofílica se hace principalmente en esas dos posiciones que son equivalentes. Podrá haber alguna sustitución entre los dos grupos metilo (orto con respecto a ambos), pero esta posición tiene impedimento estérico y es menos reactiva que las otras dos posiciones activadas. En el p-nitrotolueno, el grupo metilo dirige a un electrófilo hacia sus posiciones orto. El grupo nitro se dirige hacia los mismos lugares, ya que son sus posiciones meta.

Cuando los efectos orientadores de dos o más sustituyentes se oponen, es más difícil indicar en dónde reacciona un electrófilo. Cuando hay conflicto entre un grupo activador y uno desactivador, en general el grupo activador es el que dirige la sustitución. Podemos hacer una generalización importante: Por lo regular, los grupos activadores son orientadores más fuertes que los grupos desactivadores. De hecho es útil separar los sustituyentes en tres tipos, desde el más fuerte basta el más débil. 1. Orientadores orto-para fuertes, que estabilizan los complejos sigma por resonancia. Como ejemplos están los grupos -OH -OR y -NR2 2. Orientadores orto-para moderados, como los grupos alquilo y los halógenos. 3. Todos los orientadores meta.

Si dos sustituyentes dirigen un electrófilo que llega hacia dos sitios diferentes de reacción, predomina el sustituyente del tipo fuerte. Si ambos son del mismo tipo, es probable que se produzcan mezclas. III. MATERIALES Y EQUIPOS ● ● ● ● ● ● ●

Tubo de ensayo Bagueta Vaso de precipitado Embudo de vidrio Bomba de vacío Soporte universal previsto con aro Papel de filtro

REACTIVOS ● Acetanilida ● Ácido Nítrico ● Ácido Sulfúrico

● Agua (hielo)

REACTIVOS

HNO3

ACETANILIDA

AGUA HELADA

IV.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un tubo de ensayo se agrega 1 ml de HNO3 y 2 ml de H2SO4 que posteriormente se enfría en un baño de hielo, luego se agrega 0.5 gr. de Acetanilida y se mueve con la bagueta el tubo se coloca dentro de un vaso de precipitado con hielo y se sigue moviendo hasta diluir, luego colocar esto en un vaso de agua fría formándose precipitado ligeramente amarillo pálido, seguidamente lo llevamos a filtrar , del cual podemos obtener precipitados de color amarillo o blanco , lo cual nos indica que hemos obtenido : o –nitroacetanilida o p – nitroacetanilida respectivamente. De obtener un color amarillento se agrega alcohol para eliminar las impurezas que hubiesen podido quedar en la filtración y además así poder obtener solamente p –nitroacetanilida ya que el o – nitroacetanilida es soluble en alcohol.

IV. DISCUSIÓN Nitración de la Acetanilida El mecanismo de la nitración de la acetanilida es que un ion nitronio de la mezcla es el que efectúa el ataque electrolítico en el núcleo aromático. La nitración directa de la anilina y de las otras muchas aminas en solución de ácido sulfúrico concentrado origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados a menos que la solución se diluya con un considerable exceso de ácido sulfúrico concentrado. La nitración directa de la anilina origina generalmente una mezcla de dos productos resinosos “orto” y “para” de la nitroacetanilida. Esto se debe a que el sustituyente de la acetanilida es la amida secundaria, la cual es  un activador orientador “orto” - “para”.

Sin embargo, el producto principal es el “para - nitroacetanilida” debido a que es más estable que su isómero orto. El “orto - nitroacetanilida” es inestable por el efecto estérico que tienen el sustituyente nitro y la amida.

V. CONCLUSIONES

1.

La nitración de la acetanilida es una reacción de sustitución electrofilia, donde se obtienen dos compuestos que tienen la misma fórmula molecular, pero con los sustituyentes varían de posición.

2.

Cuando se nitro la acetanilida se obtuvo la para-nitroacetanilida (color

blanco) y el orto-nitroacetanilida (color amarillo), ya que nuestro precipitado fue de color amarillo claro. 3. Para tener solo para-nitroacetanilida en nuestro precipitado le agregamos alcohol etílico que arrastra al orto-nitroacetanilida, debido a que este es soluble en el alcohol, mas no lo es la para-nitroacetanilida. 4.

Existen sustancias activantes y desactivantes en una reacción, por eso obtenemos para u orto-Nitroacetanilida.

VI. CUESTIONARIO 1. Presente las reacciones de nitración por pasos de los siguientes compuestos: Acetanilida, Anilina, Ácido benzoico. ● NITRACIÓN DE LA ACETANILIDA:

●

NITRACIÓN DE LA ANILINA:

● NITRACIÓN DE ÁCIDO BENZOICO:

2. Indique el producto o los productos principales de mononitración para cada uno de los siguientes compuestos. m-metoxifenol; 3,5 dibromobenceno; p-toluidina ● NITRACIÓN DE m-metoxifenol:

➔ Grupo hidróxido: (Activador) orientador orto - para ➔ Grupo metoxi : (Activador) orientador orto - para Aunque ambos sustituyentes son activadores. El grupo hidróxido es un orientador más fuerte que el grupo metóxido, debido a esto en los productos el grupo nitro está en orientación “orto” y “para” del hidróxido y no del grupo metoxi. Siendo el producto principal el que está en orientación “para” ya que es más estable porque no tiene el efecto estérico del que está en orientación “orto” que lo hace muy inestable.

● NITRACIÓN DE 3,5 dibromobenceno :

➔ Grupo halógeno: (Desactivador) orientador orto - para En este caso, ambos sustituyentes son activadores. Por lo tanto, el grupo nitro en orientación “orto” y “para”. Siendo el producto principal el que está en orientación “orto” ya que es mas estable porque no tiene el efecto estérico del que está en orientación “para” que lo hace muy inestable.

● NITRACIÓN DE p-toluidina:

➔ Grupo metil: (Activador) orientador orto - para ➔ Grupo amino : (Activador) orientador orto - para En este caso, ambos sustituyentes son activadores. Por lo tanto, el grupo nitro está en orientación “orto” respecto a ambos sustituyentes. Siendo el producto principal el que está en orientación “orto” del grupo metilo ya que no tiene mucho efecto estérico a comparación del que está en orientación “orto” del grupo amino.

3. Formúlese y sintetice un explosivo importante que sea poli nitro compuesto aromático

Síntesis del trinitrofenol. Se preparan dos soluciones, una primera solución de ácido sulfúrico con ácido nítrico y una segunda con fenol y ácido sulfúrico. Se mezcla 3.94ml de ácido sulfúrico con 3.94ml de ácido nítrico. Para la solución del fenol, en un vaso de 50ml agregamos 0.207g de fenol en 3.94ml de H2SO4, a esta muestra se agrega gota a gota a la solución del ion Nitronio. La mezcla se lleva al baño de maría por 20 min. Después dejamos reposar; luego de una semana observaremos: ●

Solución en dos fases

●

Precipitados en el fondo y superficie del medio.

●

Color amarillo claro

Finalmente filtramos y dejamos secar para luego ser pesado

BIBLIOGRAFÍA

● QUÍMICA

ORGÁNICA;

WADE,

L.G.

EDITORIAL:

PEARSON

EDUCACIÓN, SEGUNDA EDICIÓN, AÑO 2002, ● QUÍMICA GENERAL; WHITTEN, KENNETH W.; GAILEY; DAVIS, RAYMOND E. EDITORIAL MC GRAW – HILL, TERCERA EDICIÓN, AÑO 1996. ● QUIMICA ORGANICA; MORRISON , ROBERT TORNTON, BOYD ROBERT NEILSON, EDITORIAL ADISSON - WESLEY IBEROAMERIC, QUINTA EDICIÓN, AÑO 1990, ● LUIS CARRASCO VENEGAS. “ QUIMICA EXPERIMENTAL“, 5ta Edición...