Práctica 6 Química orgánica Esterificación de alcoholes: Método de Fisher para la obtención de salicilato de metilo. PDF

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Práctica 6. Esterificación de alcoholes: Método de Fisher para la obtención de salicilato de metilo. Universidad Autónoma de Ciudad Juárez. Instituto de Ciencias Biomédicas. Lic. Químico Farmacobiólogo. Laboratorio de Química Orgánica II. Lunes 7:00 – 11:00 a.m. Edificio V- 207 Resumen Por medio de la técnica de esterificación de Fisher, se obtendrá salicilato de metilo, a partir, de un alcohol en este caso del metanol. Introducción El método de esterificación de Fisher, que emplea un gran exceso de alcohol, es uno de los más empleados para la preparación de esteres metílicos y etílicos de ácidos carboxílicos. El gran exceso de alcohol favorece el desplazamiento del equilibrio hacia la formación de éster. Dicho exceso es económicamente aceptable en el caso de etanol o metanol, ya que estos alcoholes son baratos (Durst y Gokel, 1985). En la esterificación de Fisher, los esteres sencillos se suelen preparar en el laboratorio dejando que reaccione una mezcla de un ácido carboxílico y un alcoholo en presencia de un ácido mineral como catalizador. La reacción alcanza el equilibrio cuando quedan cantidades apreciables de las sustancias iniciales. A menudo el ácido carboxílico es la sustancia de partida más costosa y el alcohol metílico o el etílico es el otro componente, en ese caso se utiliza un gran exceso de alcohol para desplazar el equilibrio hacia ña derecha (Allinger, Ed, 1984). Puesto que el mecanismo de la esterificación de Fisher es reversible, se recurre, para obtener rendimientos

máximos, a procedimientos que desplacen el equilibrio del lado del éster, como puede ser el utilizar un exceso de alcohol o el de eliminar el agua a medida que se forma (Griffin, R, 1981). La esterificación de Fisher se utiliza normalmente solo con alcoholes primarios y secundarios. El equilibrio de esterificación es sensible al impedimento estérico, lo que hace que reacciones de eliminación compitan con la esterificación; por lo tanto, la reacción de un alcohol terciario con un ácido no es practica (Weininger y Stermitz, 1988). En la esterificación de Fisher el equilibrio puede desplazarse en cualquiera de las direcciones, lo cual depende de la presencia de un exceso de agua (para la hidrolisis) o que el agua sea eliminada en alguna forma (como se hace frecuentemente en las esterificaciones) (Breslow, R, 1967).

Metodología Utilizando el equipo Quickfit, en un matraz bola de 100 ml se colocaron 7 g de ácido salicílico, se adiciono con una pipeta de 10 ml, 20 ml de metanol, y se agito hasta que

la mezcla estuviera completamente homogeneizada, posteriormente se agregaron 7.5 ml de ácido sulfúrico resbalado por la pared del matraz, formándose un precipitado de color blanquecino y la mezcla quedo en un color amarillo intenso. A continuación, se preparó un sistema de reflujo en donde se calentó la mezcla a reflujo durante una hora y media. Se dejó enfriar a temperatura ambiente y se vertió la mezcla en un embudo de separación añadiendo 140 ml de agua, posteriormente, se realizaron 2 lavados con diclorometano de 30 ml cada uno. Al separar la fase acuosa de la orgánica, con la ayuda de un vaso de precipitado, realizamos lavados a la fase orgánica con 60 ml de solución de bicarbonato de sodio 5%, y secamos la fase orgánica adicionando 0.5g de sulfato de sodio, finalmente se destilo la muestra Prueba de identificación A una gota del producto se la agregaron gotas de solución alcohólica concentrada de clorhidrato de hidroxilamina y 3 gotas de KOH al 20%, se calentó la mezcla hasta ebullición y dejo enfriar para posteriormente acidular con HCl 0.5 N. adicionamos una gota de FeCl 3 al 5%, la aparición de color rojizo indica la presencia de un grupo éster.

Figura 1. Precipitado formado al momento de adicionar H2SO4 en la mezcla de metanol con ácido salicílico

Figura 2. Sistema de reflujo iniciando la hora y media de calentamiento.

Resultados Figura 3. Se observa un cambio de color y de aspecto de la mezcla a los 15 minutos del reflujo.

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Pm del ácido salicílico: 138.121 g/mol

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Gramos usados de ácido salicílico: 7g Pm del salicilato de metilo: 154.14 g/mol Gramos esperados del salicilato de metilo: 7.71 g - 7.71 mL mL obtenidos experimentalmente: 7.5 mL % rendimiento: 7.5 mL / 7.71 mL * 100: 97.27 %.

Figura 4. Se visualiza la separación de fases al término del reflujo

Discusión El método de esterificación de Fisher se utiliza para la síntesis de ésteres a partir de ácidos carboxílicos y alcoholes primarios, así como ácidos fuertes como catalizadores. En el caso de la síntesis del salicilato de metilo se utiliza el ácido salicílico y el metanol para su preparación, así como la presencia de ácido sulfúrico como medio.

Figura 5. Mezcla con 140 ml de agua, se observa la separación de fases.

En la reacción global de la síntesis, esta necesita la presencia de calor para llevarse a cabo, produciendo una condensación que permite la unión del radical metil del alcohol al grupo carboxilo, sustituyendo el hidrógeno del grupo hidroxilo, por lo que se libera una molécula de agua (UNAM, s.f.). Al ser una reacción por condensación es necesario llevar a cabo un procedimiento de reflujo para evitar la pérdida de líquidos y vapores que afecten el rendimiento final.

Figura 6. Separación de fases al lavar la fase orgánica con solución de bicarbonato de sodio al 5%

El salicilato de metilo y agua son separados por un embudo y por la adición de agua a temperaturas bajas para evitar condensaciones. Se encuentran dos fases: en la fase orgánica existe el salicilato de metilo con restos de ácido salicílico y en la fase acuosa permanece el agua con restos de ácido sulfúrico. La fase orgánica es lavada dos veces con diclorometano, el cual elimina los restos de ácido sulfúrico y metanol, por lo que mejora su grado de pureza. El lavado con bicarbonato de sodio se emplea para neutralizar los restos de ácido que no han sido evaporados con el diclorometano, con el fin de recuperar la mayor cantidad de salicilato de metilo puro. La reacción genera dióxido de carbono que se manifiesta como burbujas.

Se deshidrata con sulfato de sodio y se decanta. La destilación se lleva a cabo para aumentar su grado de pureza, se destilan los restos de agua, sulfato de sodio y reactivos que pudiesen haber quedado y se recupera, en el matraz bola de reactivos, el salicilato de metilo. En la prueba de identificación se agrega hidroxilamina e hidróxido de potasio, se calienta hasta ebullición para que se lleve a cabo la reacción, se baja la temperatura drásticamente y se acidifica con ácido clorhídrico y cloruro férrico. Al finalizar las adiciones, el color de la muestra fue rojo-

naranja, el cual indica la presencia del grupo éster en el anillo aromático del salicilato de metilo. Conclusión El reconocimiento de los compuestos obtenidas en la práctica permite comprender la importancia de los alcoholes y grupos hidroxilos. El método más común es el calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente en presencia de cantidades catalíticas de ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso para aumentar el rendimiento de la reacción.

Bibliografía 1. Durst, H y Gokel, G. (1985). Quimica orgánica experimental. España, Barcelona, Reverté. 2. Allinger, N., Cava, M., de Jongh, D., Johnson, C., Lebel, N., y Stevens, C. (1984). Química orgánica. España, Barcelona, Reverté. 3. Griffin, R. (1981). Química orgánica moderna. España, Barcelona, Reverté. 4. Weininger, S y Stermitz, F. (1988). Química orgánica. España, Barcelona, Reverté. 5. Breslow, R. (1967). Mecanismos de reacciones orgánicas. España, Barcelona, Reverté. 6. Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Obtención de un éster: Salicilato de Metilo. Recuperado el 02 de marzo del 2019 de http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/ uami/jaislocr/QUIMICA_ORGANICA _II/LABORATORIO/Salicilato_de_m etilo.pdf....