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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMADE MÉXICOFACULTAD DE ESTUDIOSSUPERIORES CUAUTITLÁNQuímica Orgánica IIPREVIO 10: CONDENSACIÓN ALDÓLICAAlumno:Montiel Alvarez Sergio NoeNúmero de cuenta:419066147Profesores:Espinoza Muñoz Iván MissaelRíos Guerra HulmeObjetivo general: Sintetizar la de dicinamalacetona a tr...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

Química Orgánica II PREVIO 10: CONDENSACIÓN ALDÓLICA

Alumno: Montiel Alvarez Sergio Noe Número de cuenta: 419066147 Profesores: Espinoza Muñoz Iván Missael Ríos Guerra Hulme

Objetivo general: Sintetizar la de dicinamalacetona a través de una reacción de condensación aldólica cruzada. Objetivos particulares: •

Comprender el mecanismo de reacción efectuado.

Una de las características principales del grupo carbonilo es que los hidrógenos adyacentes al carbono carbonílico tienen carácter ácido, pudiendo reaccionar con determinadas bases. Si esto ocurre, el aldehído o la cetona se convierte en un anión enolato (nucleófilo), susceptible de reaccionar con una gran variedad de electrófilos. Los esteres al igual que los aldehídos y las cetonas, son débilmente ácidos. Cuando un éster con un hidrogeno α se trata con 1 equivalente de una base como el etóxido de sodio, ocurre una reacción de condensación carbonílica reversible para producir β-ceto éster. Este tipo de reacción es conocida como condensación de Claisen.

El etanoato de etilo [1] condensa en presencia de un equivalente de etóxido en etanol seguido de etapa ácida, para formar 3-oxobutanoato de etilo [2] (3-cetoéster) El mecanismo de la condensación de Claisen transcurre de modo similar al de la condensación aldólica. En una primera etapa se forma un enolato de éster que condensa sobre el carbonilo de otra molécula éster. Los equilibrios son desfavorables y requiere de una última etapa ácido base para desplazarlos. La condensación de Claisen-Schmid solo se puede llevar acabo mediante cuando uno de sus componentes éster no tiene hidrógenos α y por tanto no puede formar un ion enolato; por ejemplo, el benzoato de etilo y el formiato de etilo no pueden formar iones enolato y, por lo tanto, no pueden servir como donadores nucleófilos. Sin embargo, pueden actuar como los componentes receptores electrofílicos en las reacciones con otros aniones de éster para dar productos mixtos de β-ceto ésteres.

También pueden realizarse reacciones mixtas similares a las de Claisen entre un éster y una cetona, resultando en la síntesis de una β-dicetona. La reacción reacción se efectúa cuando el éster no tiene hidrogeno α y, por lo tanto, no puede actuar

como donador nucleofílico; por ejemplo, el formiato de etilo da rendimientos altos en la condensación mixta de Claisen con cetonas.

Algunas de las aplicaciones de este compuesto orgánico son: Se usa para fabricar jabones, crayón, papel, explosivos, pinturas y productos de petróleo. Se encuentra comúnmente en limpiadores de desagües y hornos. Como el aldehído aromático no posee hidrógenos en posición α respecto al grupo carbonilo, no puede dar autocondensación, pero reacciona fácilmente con la acetona que hay en el medio.

El benzaldehído es muy utilizado para este tipo de reacciones puesto que no tiene hidrógenos-α y por consiguiente, no puede generar iones enolatos. Además, el grupo carbonilo del benzaldehído es mucho más electrófilo que el del acetaldehído debido a que está unido a un anillo aromático que retira carga. Se cumplen los dos requisitos y se obtiene un único compuesto α,β-insaturado (cinamaldehído).

Mecanismo de reacción

La síntesis de dicinamalacetona comienza con una reacción ácido-base entre un grupo hidroxilo y un hidrogeno α, produciendo un ion enolato, este mismo realiza una adición nucleofílica al grupo carbonilo del cinamaldehído, dejando al oxigeno con carga negativa, posteriormente el oxigeno cargado negativamente se enlaza con un hidrogeno del ambiente, produciendo un grupo alcohol, gracias a presencia de OH es posible realizar una segunda desprotonacion a la molécula, de esta manera so obtiene un carbanión segundario. El alcohol desprotona el agua y gracias al par de electrones libres del carbanión, es posible desplazar al grupo saliente (agua), estabilizando la molecula. En la segunda parte del mecanismo, se desprotona la molécula gracias a una reacción ácido-base con el grupo hidroxiló, generando un carbanión y este mismo ataca a una segunda molécula de cinamaldehído al realizar una adición nucleofílica, la adición provoca que se genere un alcóxido y gracias al medio se obtiene el grupo alcohol, finalmente, otro grupo hidroxilo desprotona a la molécula, formando un carbanión, el alcohol toma un protón del ambiente y gracias al carbanión es posible desplazar al grupo saliente (agua), gracias a esto es posible obtener a la dicinamalacetona.

Prepare 3 mL de una solución al 20% de NaOH, agregue 2 mL de etanol. Agregar y agitar 1.2 mL de Cinamaldehído y 0.5 mL de Acetona. Continuar agitando por 5min Filtre el precipitado al vacío

Lave con agua fría.

Se recristaliza en Etanol.

Pesar e identificar.

Anexo de cálculos Cálculo de rendimiento teórico Pesos moleculares de las moléculas involucradas: Hidróxido de sodio NaOH 𝑁𝑎 = 1 ∗

29.989𝑔 29.989𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝐻=1∗ 𝑂 = 1∗

1.01𝑔 1.01𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

15.99𝑔 15.99𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙 =

Cinamaldehído C9H8O

39.99𝑔 1𝑚𝑜𝑙

𝐶=9∗

12 .01𝑔

108.09𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙

1𝑚𝑜𝑙 1.01𝑔 8.08𝑔 𝐻=8∗ = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝑂 = 1∗

15.99𝑔 15.99𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

=

132.16𝑔 1𝑚𝑜𝑙

Acetona C3H6O 𝐶=3∗

12 .01𝑔 36.03𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝐻=6∗ 𝑂 = 1∗

1.01𝑔 6.06𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

15.99𝑔 15.99𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙 =

58.08𝑔 1𝑚𝑜𝑙

Etanol C2H6O 𝐶=2∗

12 .01𝑔 24.02𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝐻=6∗ 𝑂 = 1∗

1.01𝑔 6.06𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

15.99𝑔 15.99𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙 =

46.07𝑔 1𝑚𝑜𝑙

Dicinamalacetona C21H18O 𝐶 = 21 ∗

12.01𝑔 252.21𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

𝐻=1∗ 𝑂 = 1∗

1.01𝑔 18.18𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

15.99𝑔 15.99𝑔 = 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑜𝑙

=

286.38𝑔 1𝑚𝑜𝑙

Calculando moles de la reacción 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎 = (0.5𝑚𝐿) (

0.784𝑔 1𝑚𝑜𝑙 )( ) = 0.00674𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 58.08𝑔 1𝑚𝐿

1.05𝑔 1𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑖𝑛𝑎𝑚𝑎𝑙𝑑𝑒ℎí𝑑𝑜 = (1.2𝑚𝐿) ( )( ) = 0.00953𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 132.16𝑔 1𝑚𝐿

100𝑔 2.13𝑔 1𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑜𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 = (3𝑚𝐿)( )( ) = 0.79894𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 )( 39.99𝑔 1𝑚𝐿 20𝑚𝐿 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 = (2𝑚𝐿) (

0.789𝑔 1𝑚𝑜𝑙 )( ) = 0.03425𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 39.99𝑔 1𝑚𝐿

Por lo tanto, cinamaldehído es el reactivo limitante 0.00095𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑖𝑛𝑎𝑚𝑎𝑙𝑑𝑒ℎí𝑑𝑜 = (

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶21𝐻18𝑂 ) = 0.00953𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑑𝑒 𝐶21𝐻18𝑂 1𝑚𝑜𝑙 𝐶9 𝐻6𝑂

Rendimiento esperado 0.00953𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝑑𝑒 𝐶21𝐻18 𝑂

=(

286.38𝑔 ) = 2.7292𝑔 𝑑𝑒 𝐶21 𝐻18𝑂 1𝑚𝑜𝑙

Tabla de propiedades Nombre

Aspecto y color

PM (g/ mo l) 56. 1

PF PE (°C (°C) )

ρ (g/ml) NFPA

38 0

2.04

Solubili dad

Hidróxido de potasio NaOH

Sólido blanco

Acetona

Líquido incoloro

58. 08

-95 56

Miscible

Etanol CH3CH2 OH

Líquido incoloro

46. 1

11 7

79

0.8

Cinamald ehído

Líquido 13 amarillen 2.1 to 6

-4

251

Miscible en agua Ligeram ente soluble

Sólido amarillo

14 5

475

Dicinama lacetona

132 4

Pictogr ama

Miscible en agua

28 6.3 8

Ligeram ente soluble

Referencias • • • •

Vogel’s. Textbook of Practical Organic Chemistry 5th Edition, Longman Mc Murry. (1998). Química Orgánica. México DF: Pearson. Pag. 915 L. Claisen, A. Claparede, Chem. Ber. 14, 2460 (1881). b) J.G. Schmidt, Chem. Ber. 14, 1459 (1881) E.C. du Feu, F. J. McQuillin, R. Robinson, J. Chem. Soc. 1937, 53. b) A.L. Wilds, C. H. Shunk, J. Am. Chem. Soc. 65, 469 (1943)....