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“Año de la lucha contra la corrupción y la impunidad” Asignatura: Laboratorio de Química Orgánica II Ciclo: IV Grupo horario: 92G Docente: Ing. Viorica Stanciuc Stanciuc Integrantes : Castillo Buleje, Anthony Fonseca Pérez, Andy Percy Fonseca Tello, Rudhy Amner Fretel Arteaga, Josef EduardB...

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“Año de la lucha contra la corrupción y la impunidad”

Universidad Nacional del Callao

Escuela Profesional de Ingeniería Química

Informe de Laboratorio N°4

Nitración De la Acetanilida

 Asignatura: Laboratorio de Química Orgánica II  Ciclo: IV  Grupo horario: 92G  Docente: Ing. Viorica Stanciuc Stanciuc  Integrantes :    

Castillo Buleje, Anthony Fonseca Pérez, Andy Percy Fonseca Tello, Rudhy Amner Fretel Arteaga, Josef Eduard

Bellavista, Setiembre del 2019

PRACTICA N°4

NITRACION DE LA ACETANILIDA

Tabla de Contenidos I. Introducción. .......................................................................................................................... 3 II. Objetivos ................................................................................................................................ 4 III. Fundamento Teórico .......................................................................................................... 4 3.1. Nitración Aromática ..................................................................................................... 4 3.2. Estructura de los Derivados Nitrados..................................................................... 5 3.3. Nitración de la Acetanilida ......................................................................................... 6 3.4. Grupos activantes y directores Orto – Para .......................................................... 7 3.5.Resumen De Grupos Desactivantes Directores Meta.......................................... 7 3.5. Usos De La Nitroacetanilida ...................................................................................... 8 IV. Detalles experimentales ................................................................................................... 9 4.1 Materiales y Equipos .................................................................................................... 9 4.2. Reactivos ........................................................................................................................ 9 4.3. Procedimiento Experimental ................................................................................... 10 4.3.1.

Experiencia N° 1: Nitración de la Acetanilida ......................................... 10

4.4. Resultados y Observaciones .................................................................................. 12 V. Cuestionario ....................................................................................................................... 13 VI. Conclusiones..................................................................................................................... 19 VII. Recomendaciones .......................................................................................................... 20 VIII. Referencias Bibliográficas .......................................................................................... 21

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NITRACION DE LA ACETANILIDA

I. Introducción. La nitración es un proceso químico donde se introduce un grupo nitro (NO 2 ) en un compuesto químico orgánico. El término también se aplica incorrectamente a los diferentes procesos de formación de ésteres de nitrato entre alcoholes y ácido nítrico, como ocurre en la síntesis de la nitroglicerina. La diferencia entre la estructura resultante de compuestos nitro y nitratos es que el átomo de nitrógeno en compuestos nitro está unido directamente a un átomo distinto del oxígeno, típicamente de carbono u otro átomo de nitrógeno, mientras que en ésteres de nitrato, también llamados nitratos orgánicos, el nitrógeno está unido a un átomo de oxígeno que a su vez generalmente está unido a un átomo de carbono. Hay muchas aplicaciones industriales de reacciones de nitración; siendo la más común e importante en volumen, la producción de compuestos nitro-aromáticos tales como nitrobenceno. Las reacciones de nitración se utilizan sobre todo para la producción de explosivos, por ejemplo la conversión de guanidina anitroguanidina y la conversión de tolueno para trinitrotolueno. Millones de toneladas de nitro-aromáticos se producen anualmente. La nitración de compuestos aromáticos es una reacción fundamental de gran importancia industrial y los nitro-compuestos aromáticos son claves intermediarios y precursores en síntesis de orgánicos. A continuación en el siguiente informe de laboratorio se dará a conocer toda la experiencia obtenida durante

la práctica N°4: Nitración De la Acetanilida.

Deseamos que este informe refleje claramente lo aprendido en la práctica de laboratorio y que se logre comprender con claridad y facilidad cada uno de los conceptos y procesos expuestos.

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NITRACION DE LA ACETANILIDA

II. Objetivos 

Aprender

detalladamente

sobre

el

mecanismo de nitración. 

Obtener en base a una serie de reacciones la nitración de la acetanilida.

III. Fundamento Teórico 3.1. Nitración Aromática 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: HNO3 + 2H2SO4



(NO2)+

+ 2HSO4-

El ácido nítrico puede reaccionar consigo mismo de modo análogo, por lo cual puede actuar por si solo como agente nitrante, aunque únicamente frente a determinados compuestos aromáticos como el fenol: NO3H

↔ (NO2)+

+

2NO3-

+

H3O4

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. En cambio, los esteres nitrosos como R-O-N =O, isómeros de los compuestos nitrados, no dan por reducción compuestos que contienen un nitrógeno unido a carbono.

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El proceso de nitración siempre va acompañado de una destrucción parcial de la sustancia orgánica tomada de oxidación, ruptura del propano solo alrededor del 40% se transforma en un nitro compuesto. La mezcla de nitrocompuestos tiene la siguiente composición:

CH3 –CH2 –CH3 + HNO3



CH3NO2 + C2H5NO2 + C3H7NO2

La nitración es tanto menos fácil cuantos más grupos nitros existan en la molécula. Otros sustituyentes suelen facilitar la nitración en la industria se opera en reactores de fundición de ferrosilicio con dobles paredes, para poder calentar o enfriar, como los derivados son insolubles en agua, una vez terminada la reacción se vierte el producto sobre agua con hielo, después se recoge el precipitado por filtración y del filtrado se recupera el ácido sulfúrico por concentración.

3.2. Estructura de los Derivados Nitrados En los derivados nitrados existe un enlace CN que por reducción de aminas primarias:

Mientras esto suceda con los nitritos, isómeros de alquenos además los nitritos se hidrolizan.

El enlace C-N de los derivados nitrados es muy estable con excepción de los derivados que tiene grupos nitro en O y P en lo que uno de ellos se puede sustituir por grupos -OH, -NH2, y OCH3, debido a la activación de las posiciones O-

o P-.

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El grupo nitro constituye un ejemplo de resonancia. En la nitración se produce la reacción probablemente por el ataque del ion electrolítico NO2- que se origina en la disociación del ácido nítrico en presencia de ac. Sulfúrico.

3.3. 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 n resinosos coloreados a menos que la solución se diluya con un considerable exceso de ácido sulfúrico concentrado. En estas últimas condiciones la nitración de la acetanilida, suministra una mezcla de las 3 nitroacetanilidas isómeras (o, m y p). La nitración directa de la anilina origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados para obtener el isómero “Para “generalmente se refiere a 2 etapas: Nitración de la Acetanilida Hidrólisis de la Para – Nitroacetanilida a p – nitroanilida.

Son cristales blancos, solubles en alcohol y éter muy ligeramente en agua fría, soluble en agua caliente y soluciones de hidróxido de potasio. Se usa en la producción de p-nitroanilida que se usa para intermedios de colorantes, especialmente rojo de p-nitroanilida, inhibidores de gomas de gasolina, inhibidores de corrosión.

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3.4. Grupos activantes y directores Orto – Para

3.5.Resumen De Grupos Desactivantes Directores Meta

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3.5. Usos De La Nitroacetanilida Producción de la nitroacetanilida (Intermedio de colorantes), síntesis de agente fotográfico contra el empañado o – fenilendiamina, coccidiosfatos. La acetanilida obtenida se somete a la nitración en cuyo proceso el nitra grupo ocupa la posición para respecto al grupo amino.

Saponificando la p- nitroacetanilida se obtiene la p- nitroanilina. Es uno de los productos básicos en la producción de colorantes. El proceso de saponificación se realiza según el esquema:

También se emplean como disolventes, explosivos perfumes, materiales colorantes (en especial amarilla ) también son materias primas de síntesis muy importantes para preparar colorantes azoicos.

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IV. Detalles experimentales 4.1 Materiales y Equipos 

Vasos de precipitado de 250 ml



1 Probeta graduada de 50 ml



1 Embudo buchner



1 Bomba de vacío



1 Matraz kitasato



Papel filtro



Bagueta



Pipeta de 5 ml



Propipeta



Guantes



Espátula

4.2. Reactivos 

Ácido Sulfúrico (H2SO4)(cc)



Ácido nítrico (NO3).



Acetanilida.



Agua destilada.



Cubitos de hielo.

 Palabras clave: Nitración, acetanilida , sustitución nucleofílica, compuesto aromático, electrófilo solubilidad.

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4.3. Procedimiento Experimental 4.3.1. Experiencia N° 1: Nitración de la Acetanilida

En esta experiencia nitraremos la acetanilida, según la reacción que se muestra a continuación.

Procedimiento:



Lavar y secar un tubo de ensayo



Añadir 0,5g de acetanilida en el tuvo y luego añadirle 2ml de ácido sulfúrico, agitar hasta disolver. Preparar un baño de hielo cuya



temperatura sea menos a la de 20°C. 

Cuando nuestra muestra se encuentre a una temperatura entre 10°C y 15°C, añadirle ácido nítrico 5 gotas, agitar y luego de dos minutos volver a agregar 5 gotas más gotas de ácido nítrico; este proceso se llevara a cabo hasta haber añadido 20 gotas.

 

Dejar descansar la muestra obtenida en el baño de hielo durante 10 minutos y luego dejar descansar a temperatura ambiente otros 10 minutos. Preparar en un vaso de precipitado 20 ml de agua destilada y dos cubos de hielo para enfriar.

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

NITRACION DE LA ACETANILIDA

Una vez listo nuestro vaso de precipitado y luego de haber pasado el tiempo correspondiente de la muestra vaciar el contenido de tubo en el agua fría del vaso de precipitado, agitar.



Podríamos

obtener

ligeramente

precipitado

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 impurezas

que

las

hubiesen podido

quedar en la filtración y además así poder

obtener

solamente

p

–

nitroacetanilida ya que el o – nitroacetanilida es soluble en alcohol.

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4.4. Resultados y Observaciones Observaciones: 

Se prefiere obtener la p-nitroacetanilida porque de la saponificación de la Nitroacetanilida se obtiene la p- nitroanilina. Es uno de los productos básicos en la producción de colorantes. Además que desde la nitración ya hay un mayor rendimiento para la p-nitroacetanilida (en un 90%), por eso es más fácil de obtenerlo en mayor cantidad con solo disolver la o-nitroacetanilida con etanol.Lo podemos ver también por lo económico, es más costoso obtener más Nitroacetanilida ya que tendríamos que nitrar más acetanilida. Resultados:



Luego de su nitración mediante la mezcla nitrante de ácido sulfúrico y ácido nítrico los cuales producen el ion nitronio (electrófilo) el cual es atacado por el anillo de la acetanilida. Obtuvimos un precipitado blanco, lo cual nos indica que hemos obtenido: p – nitroacetanilida para asegurar que quede en posición para su mezcla debe ser lenta y con temperatura controlada por medio del baño de hielo.



Después de realizar los experimentos de manera adecuada obtuvimos los siguientes datos:  Peso del pape de filtro: 0.9g  Peso inicial de la acetanilida: 0.5 g  Peso obtenido después del secado: 3.1g  Peso después de la nitración de la acetanilida – peso papel de filtro: 2.1g 

En el producto se obtuvo orto y para nitro acetanilida teniendo en cuenta que el isómero para esta en mayor porcentaje.

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V. Cuestionario 1. Presente las reacciones de nitración por pasos de los siguientes compuestos (acetanilida, anilina y acido benzoico) Formulación de pasos preliminares: formación del ion nitronio: El ácido nítrico tiene el grupo hidroxilo que se puede protonar y que salga como agua, en forma parecida a la deshidratación de un alcohol.

 NITRACION DE LA ACETANILIDA:

La sustitución electrofilica aromática por el ion nitronio formara el pnitroacetanilida y el o-nitroacetanilida, produciéndose en mayor cantidad el primero. 

El ataque del elctrofilo, formara el complejo sigma:



La pérdida de un protón formara el p-nitroacetanilida y o-nitroacetanilida:

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 NITRACION DE LA ANILINA:

La sustitución electrofilia aromática por el ion nitronio formara el pnitroacetanilida y el o-nitroacetanilida, produciéndose en mayor cantidad el primero. 

El ataque del electrófilo, formara el complejo sigma:



La pérdida de un protón formara el p-nitroacetanilida y o-nitroacetanilida:

 Nitración Del Ácido Benzoico

La sustitución electrofílica aromática por el ion nitronio formara el pnitroacetanilida y la o-nitroacetanilida, produciéndose en mayor cantidad el primero.

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NITRACION DE LA ACETANILIDA



El ataque del electrófilo, formara el complejo sigma:



La pérdida de un protón formara el p-nitroacetanilida y o-nitroacetanilida:

2. Indique el producto o los productos principales de mononitracion para cada uno de los siguientes compuestos (m-metoxifenol, 3.5 dibromobenceno, p-toluidina)  Mono nitración del m-metoxifenol:

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 Mono nitración del 3,5 dibromobenceno:

 Mono nitración de la p-toluidina:

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3. Formúlese y sintetice un polinitrocompuesto aromático.

explosivo

importante

que

sea

Poli nitrocompuestos aromáticos Los nitro derivados (o nitrocompuestos o compuestos nitro) son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos funcionales nitro (-NO2). Son a menudo altamente explosivos; impurezas varias o una manipulación inapropiada pueden fácilmente desencadenar una descomposición exotérmica violenta. Los compuestos nitro aromáticos son sintetizados por la acción de una mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico sobre la molécula orgánica correspondiente. Algunos ejemplos de este tipo de compuestos son el 2,4, 6-trinitrofenol (ácido pícrico), el 2, 4,6-trinitrotolueno (TNT) y el 2, 4,6-trinitroresorcinol (ácido estífnico). TNT (TRINITROTOLUENO) El trinitrotolueno (TNT) es un compuesto orgánico aromático cristalino de color amarillo pálido que funde a 81 ℃. Es un compuesto químico explosivo y parte de varias mezclas explosivas, por ejemplo el amatol, que se obtiene mezclando TNT con nitrato de amonio. Se prepara por la nitración del tolueno (C6H5CH3). Su fórmula química es C6H2(NO2)3CH3.

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En su forma refinada, el trinitrotolueno es bastante estable y, a diferencia de la nitroglicerina, es relativamente insensible a la fricción, a los golpes o a la agitación. Explota cuando un objeto de 2 kg de masa cae sobre él desde 35 cm de altura (es decir, 2 kg a una velocidad de 2.62 m/s, o una fuerza de 19.6 newtons, o una energía de 6.86 julios). Su temperatura de explosión, cuando ...