Práctica 1 Reacciones de adición Equipo 1 PDF

Preview

Summary

Download Práctica 1 Reacciones de adición Equipo 1 PDF

Description

Instituto Politécnico Nacional Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Nombre de la práctica: Reacciones de adición. Equipo: 1 Integrantes: -Aguilar Cuevas Fernanda -Altamirano Suárez Rodrigo -Cortina Mayorga Ixmetztli Araceli Profesores: -Beatriz Bautista Martínez -Omar Merino Pérez -César Augusto Pulido Flores

Introducción Las reacciones de adición, son reacciones de cadenas insaturadas (alquenos y alquinos), en donde una nueva especie química se adiciona transformando ese enlace múltiple en uno sencillo formando un nuevo compuesto sin átomos sobrantes. Estas reacciones pueden ser a enlaces carbono-carbono dobles y triples, grupos carbonilo y grupos nitrilo.

Figura 1. Reacción general de adición

Figura 2. Ejemplo de reacción de adición

Las reacciones de adición se dividen en tres tipos: electrofílica, nucleofílica y radicálica. La práctica se va a enfocar en las dos primeras. En las reacciones de adición electrofílica el reactivo se añade a un doble o triple enlace poco polarizado, como el que hay entre dos átomos de carbono. En esta práctica se tiene que tener en cuenta que en alquenos asimétricos podemos obtener isómeros, para determinar el producto mayoritario se usa la regla de Markovnikov que nos dice que la parte positiva se va a unir al carbono con más hidrógenos.

Figura 3. Ejemplo de reacción electrofílica

Las reacciones de adición nucleofílica se producen en dobles enlaces polares, como el presente en el grupo carbonilo, por lo que los aldehídos y cetonas son en los que se lleva a cabo esta reacción para esto hay que tomar en cuenta que un aldehído es más reactivo que una cetona por razones estéricas y electrónicas.

Figura 4. Tipos de reacciones de adición nucleofílica Otro concepto importante es la tautomerización ceto-enol, esta reacción se puede llevar a cabo tanto en un medio ácido como en uno básico y requiere de tres características: un grupo ceto, un Hɑ, y un carbono sp3 . La reacción de enolización puede identificarse en compuestos con gran porcentaje del tautómero enol al agregar cloruro férrico y produciéndose una coloración rojiza debido a la formación de un complejo de hierro.

Figura 5. Tautomerización ceto-enol en medio básico (izquierda) y medio ácido (derecha)

Objetivos Ilustrar los tipos de reacciones de adición (electrofílica y nucleofílica) en compuestos con dobles enlaces polarizados y no polarizados, así como identificar las diferencias y similitudes entre los mecanismos de reacción. Analizar la diferencia en reactividad de diferentes tipos de compuestos carbonílicos hacia la adición nucleofílica. Empleando para esto distintas pruebas como: la reacción de bromación a un alqueno y al ácido maléico, adiciones bisulfíticas, reacciones con el reactivo de Schiff y enolizaciones.

Mecanismo de reacción Adición electrofílica: Estas reacciones se caracterizan por comenzar con el ataque del electrófilo al enlace múltiple. En el caso de la adición del bromo involucra en una primera etapa la formación del ión bromonio para que posteriormente este ciclo sea abierto por el ión bromuro y se forme un bromoalcano.

Figura 6. Mecanismo de adición del Bromo a un alqueno.

Adición electrofílica con KMnO4: El permanganato de potasio produce la oxidación del alqueno en el doble enlace atacando a 2 oxígenos formando un “intermediario de reacción”.

Figura 7. Primer paso del mecanismo de AE con KMnO4. Este intermediario de reacción en un medio acuoso se hidroliza produciendo glicol y MnO2.

Figura 8. Segundo paso del mecanismo de AE con KMnO4. Reacción de adición bisulfítica: Es una reacción que se produce en aldehídos y cetonas de bajo peso molecular y se utiliza principalmente en la separación de mezclas de compuestos orgánicos

Figura 9. Mecanismo de la reacción de adición bisulfítica Prueba de identificación: En esta reacción la primer prueba de identificación es la formación de un precipitado blanquecino, a continuación se de agregará agua para comprobar la solubilidad del precipitado, debido a que el producto de esta reacción es polar, es soluble en agua, si nuestro precipitado se solubiliza podemos decir que se llevó a cabo la reacción. Reacción del reactivo de Schiff: El reactivo de Schiff , también conocido como fucsina incolora es un producto de la fucsina con ácido sulfuroso, es un reactivo usado en la

identificación de aldehídos por medio de su grupo formilo. En presencia de aldehídos el reactivo de Schiff virará un color violeta.

Figura 10. Reacción del reactivo de Schiff

Enolización: Se va a identificar el grupo enol en este caso del acetoacetato de etilo mediante una solución de cloruro férrico, en caso de que sea positiva se observará una coloración rojiza, debido a la formación de un complejo de hierro, la cual no es permanente. Esta prueba suele ser positiva para los grupos fenol y enol, sin embargo no todos producen una coloración. La prueba se repetirá usando acetona para observar la diferencia

Figura 11 . Mecanismo de reacción de enolización del acetoacetato de etilo

Figura 12. Complejo de coordinación de hierro con moléculas de enol. Resultados Compuesto

Positivo

Negativo

Observaciones

Prueba 1. Adición electrofílica (Br2)

Ciclohexeno

Al agregar el bromo la coloración característica de éste desaparece.

Ácido maléico

Al agregar el bromo la coloración característica de éste desaparece.

Prueba 1. Adición electrofílica (KMnO4) Ciclohexeno

Al agregar permanganato de potasio la solución púrpura viro a una tonalidad café amarillento.

Ácido maléico

Al agregar permanganato de potasio la solución púrpura viro a una tonalidad café amarillento.

Prueba 2 A) Adición bisulfítica Acetona

Se formó un precipitado y se disolvió con agua.

Benzofenona

Se formó un precipitado pero al agregar agua éste no se disolvió.

Benzaldehído

Se formó un precipitado pero al agregar agua éste no se disolvió.

Ciclohexanona

Se formó un precipitado pero al agregar agua éste no se disolvió.

Dibenzalacetona

Se formó un precipitado pero al agregar agua éste no se disolvió.

Formaldehído

Se formó un precipitado y se disolvió con agua.

Prueba 2 B) Adición nucleofílica con el reactivo de Schiff Acetona

Al agregar el reactivo de Schiff la solución permaneció incolora.

Benzofenona

Al agregar el reactivo de Schiff la solución permaneció incolora.

Benzaldehído

Al agregar el reactivo de Schiff la solución permaneció incolora.

Ciclohexanona

Al agregar el reactivo de Schiff la solución permaneció incolora.

Dibenzalacetona

Al agregar el reactivo de Schiff la solución permaneció incolora.

Formaldehído

Al agregar el reactivo de Schiff la solución viró a un color violeta.

Prueba 3. Enolización. Acetoacetato de etilo

Al agregar el cloruro férrico la solución cambió a un color rojo-marrón indicando la formación del complejo de hierro.

Acetona

Al agregar cloruro férrico la solución se volvió amarillenta, color que se debe únicamente al FeCl3

Análisis de resultados En la reacción electrofílica empleando el bromo ambos casos resultaron positivo debido a que el bromo presenta una coloración café rojiza, es un compuesto no polar porque tiene enlace covalente pero es polarizable; la presencia de un doble enlace causa un momento dipolar inducido, debido a esto un bromo obtiene una carga parcial convirtiéndolo en un electrófilo y se lleva a cabo la reacción de halogenación. Al momento de llevarse a cabo la reacción la solución de bromo café rojiza cambia a incolora debido a la disociación del enlace covalente del bromo. Respecto a la reacción con permanganato de potasio lo que nos indicó si era positiva o negativa fue el cambio de color de un púrpura a un café amarillento, esto debido a la hidroxilación del alqueno, donde el permanganato de potasio produce la oxidación del alqueno formando un intermediario de reacción, este mismo en medio acuoso se hidrolisa y nos produce glicol. El permanganato de potasio puede oxidar fácilmente los glicoles a ácidos carboxílicos o cetonas, de ser así se obtiene como producto una mezcla de compuestos, por lo que los precipitados de las reacciones en el video puede haber sido esta misma mezcla. Respecto a las adiciones bisulfíticas la prueba para ser positiva debe de darnos un precipitado el cual es llamado “combinación bisulfítica” que después debe de ser disuelto en agua. La capacidad de un grupo carbonilo para actuar como electrófilo en una adición nucleofílica se debe a la resonancia que este llega a tener, en el caso de la práctica solo los que dieron positivos fue la acetona y el formaldehído, ambos reactivos son moléculas lineales y presentan muy pocas estructuras de resonancia a comparación de los demás reactivos; está puede ser una de las principales causas por las que nos arrojó resultados negativos. El reactivo de Schiff es incoloro o rosa tenue, cuándo reacciona con un aldehído se origina una coloración violeta indicando que la reacción fue positiva. Las cetonas tienden a dar solo

una tonalidad rosada con el reactivo de Schiff. Cuando un supuesto aldehído no da un resultado positivo puede ser a causa de la solubilidad del compuesto carbonílico o de que no se llevó a cabo bien la reacción por el acomodo de los átomos de cada molécula ya que reacciona con el grupo formilo. Por último en las enolizaciones el reactivo que nos arrojó resultados positivos fue el acetoacetato de etilo, que formó el enol gracias a la tautomerización de este mismo la cual se debe a que presenta hidrógenos alfa y llevando a cabo el cambio de color a rojo-marrón el cual después de un tiempo desaparece. Conclusiones Mientras que las reacciones nucleofílicas tienden a darse en dobles enlaces no polares y las electrofílicas en polares, con la práctica se logra identificar principalmente el propósito de cada una y las condiciones en las que se van a dar. Por un lado con la adición electrofílica se logran transformar enlaces carbono-carbono múltiples en enlaces sencillos, al realizar la bromación se puede utilizar esta reacción como una identificación de insaturación por medio del cambio de coloración, por otro lado las reacciones nucleofílicas van más dirigidas a aldehídos y cetonas, es por esto que se utilizan las reacciones bisulfíticas, donde por medio de la disolución del precipitado formado se puede interpretar si la reacción se llevó a cabo o no, mientras que con el reactivo de Schiff y las enolizaciones por medio de la coloración se identificó si la reacción se procedió o no, siendo la primera para la identificación de aldehídos y la segunda para la formación del complejo de hierro gracias a la participación de tautómeros (ceto y enol)....