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Universidad Nacional Autónoma de MéxicoFacultad de Estudios Superiores ZaragozaQuimico Farmaceutico BiologicaPráctica No. Síntesis de BinolArteaga Rosales Emiliano IdekerGrupo. 1401Laboratorio de Síntesis de Fármacos y Materias Primas IProfesor. Sanchez Rangel HiramFecha de entrega: 5 de Diciembre d...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Quimico Farmaceutico Biologica

Práctica No.7. Síntesis de Binol

Arteaga Rosales Emiliano Ideker Grupo. 1401 Laboratorio de Síntesis de Fármacos y Materias Primas I Profesor. Sanchez Rangel Hiram

Fecha de entrega: 5 de Diciembre de 2020

Esquema general de la reacción

Objetivo. Sintetizar el Binol a partir de 2-Naftol mediante una reacción de acoplamiento oxidativo

Cuestionario. 1. Defina los términos de simétrico, disimétrico y atrospisómero ➔ Simétrico:Es una propiedad que se caracteriza por que la molécula posee átomos que se encuentran en posiciones equivalentes en el espacio. ➔ Disimétrico: Son estructuras moleculares sin simetría de reflexión o que sólo presentan ejes simples. ➔ Atropisómero: Son estereoisómeros no superponibles que surgen debido a la rotación obstaculizada alrededor de un enlace simple donde la tensión estérica u otros contribuyentes crean una barrera a la rotación crean una barrera a la rotación que es alta y si se hace de forma lenta se formarán dos enantiómeros no planos. 2. Investigue los precios de las materias primas de 1,1-bis-2-naftol racémico y de los enantiómeros puros ❖ 2-Naftol puro se encuentra disponible en dos cantidades el costo de la de 250 g es de $631 pesos, mientras que en la presentación de 1 kg es de $1,0005 pesos ❖ El S-1,1-Bi-2-Naftol se encuentra disponible en varias presentaciones de 1 g, 5 g y 25 g con un costo a partir de los$1,169, $3,022 y $12,378 pesos respectivamente ❖ EL R-1,1-Bi-2-Naftol de igual forma se encuentra en tres presentaciones siendo estas de 1 g, 5 g y 10 g con precios a partir de $1,356, $3,022 y $5,734 pesos respectivamente ❖ 1,1-bis-2-naftol se encuentran a la venta a partir de $622 pesos por 5 g y de $2,043 pesos los 25 g

3. Identifique los enantiómeros del BINOL

4. Investigue un método de resolución para el BINOL Se basa en dos métodos principales: enzimático o químico, ya sea mediante resolución de BINOL racémico o directamente por acoplamiento asimétrico de 2-naftol. Para la mayoría de las aplicaciones que emplean los alcaloides de Cinchona, los dos pares "pseudoenantioméricos", cinconina/cinconidina y la quinina/quinidina, conduce a enantiómeros opuestos de productos, ya que los pares tienen opuesta estereoquímica en la parte de "trabajo" de la molécula, C8 y C9. Por ejemplo, en la primera resolución práctica de BINOL, el ácido fosfórico de BINOL se resuelve usando cinconina y cinconidina para acceder a los enantiómeros (+)- y (-)-, respectivamente. Sin embargo el cloruro de N-Benzilcinchonidinio 5 y el cloruro de N-Benzilcinchonidinio 6, ambos forman sal de cocristales solamente con (R)-BINOL. Por lo tanto, para aislar de manera eficiente ambos enantiómeros puros de BINOL utilizando ya sea 5 o 6, una cercana perfecta resolución es requerida, con uno de los complejo diastereoméricos, cristalizando en muy alto rendimiento, dejando el otro enantiómero con alta pureza enantiomérica en el sobrenadante . 5. Señale las principales aplicaciones de los enantiómeros del BINOL Existen numerosas aplicaciones del uso de BINOL enantioméricamente puro como agente de solvatación quiral en la que las especies solvatadas son diastereoisoméricas entre sí y por lo tanto presentan desplazamientos químicos diferentes en RMN. Debido a la alta anisotropía magnética que presenta el núcleo naftilo y a sus características estructurales y sus propiedades ácidas, el (R) ó (S) BINOL solvata efectivamente con moléculas con grupos funcionales básicos (amina, óxidos de fosfina) y con compuestos capaces de formar puente de hidrógeno (alcoholes, ésteres, lactonas) pudiéndose calcular luego por

H-RMN los excesos enantioméricos; esta metodología ha permitido determinar la pureza óptica de distintas drogas terapeúticas; de igual forma forman ligandos quirales de catalizadores para reacciones asimétricas a huéspedes para reconocimiento molecular y separación de enantiómeros, hasta los intermediarios para la síntesis de quitral materiales y para su forma enantiopura se desarrollaron varios protocolos entre los que se incluyen la cristalización clásica de derivados diastereoisómeros, la formación enantioselectiva de cristales de inclusión con moléculas hospedadoras quirales, hidrólisis enzimática de ésteres y el acoplamiento asimétrico de derivados de 2-Naftol. 6. Señales en el espectro de infrarrojo y de RMN identificando las bandas de absorción de los grupos fenol y de los protones de los anillos aromáticos

En 3000 cm −1 se puede observar un par de bandas intensas correspondientes a los estiramientos de los enlaces C-H de los anillos aromáticos de igual forma en 3100 cm −1 se encuentran bandas intensas con la excepción de que en esta ocasión corresponden a los estiramientos del enlace O-H (hidroxilo). En 1600-1500 cm −1 hay bandas correspondientes a los enlaces C=C igualmente estos enlaces se encuentran en los dobles enlaces de los anillos aromáticos. En 1490-1150 cm −1 observamos bandas con una intensidad menor correspondientes a los enlaces C-O

En los valores 7.9-6.9 ppm se observan una serie de señales que corresponden a los hidrógenos vecinos presentes en los anillos aromáticos y la razón por la que en esta ocasión se encuentren no solo dentro de 7 y 8 ppm es que los anillos no presenta todos los dobles enlaces de resonancia debido a su acoplamiento. En 9.17 se encuentra una sola señal intensa que corresponde a los hidrógenos de los OH (alcholes) presentes en la molecula 7. Proponga un mecanismo de Reacción para esta síntesis

Propiedades físicas de la materia prima, reactivos y disolventes a utilizar (P.M., p.f., p.eb., densidad y solubilidad, y precauciones durante su manipulación)

Reactivos

P.M (g/mol)

Punto de fusión

Punto de ebullición

Densidad

Solubilidad

Precauciones

Naftol

144.17

121-123 °C

285 - 286 °C

1.27 g/cm3 (20 °C)

Poco soluble en agua; soluble en alcohol, éter, cloroformo y en soluciones de hidróxidosal calinos

Muy tóxico para los organismos acuáticos, es incompatible con Agentes oxidantes fuertes, Bases fuertes No se identifica ningún componente de este producto, que presente niveles mayores que o igual a 0,1% como agente carcinógeno humano probable, posible o confirmado Nocivo si es inhalado e ingestado. Puede provocar una irritación en el tracto respiratorio.y digestivo Puede provocar irritación ocular grave

Tolueno

92.14

-95 °C

110.6 °C

0,87 g En agua /cm³ a 20 muy poco °C soluble : 0,53 g/l a 20-25°C, su solubilidad es ilimitada en cloroformo, acetona, etanol, éter, ácido acético glacial, disulfuro de carbono y

Mantener alejado del calor, de superficies calientes, de chispas, de llamas abiertas y de cualquier otra fuente de ignición. Toxicidad para la reproducción: Se sospecha que daña al feto. Puede provocar daños en los órganos tras exposiciones prolongadas o repetidas. Puede ser mortal en caso de ingestión y penetración en las vías respiratorias. En caso de contacto con los ojos conjuntivitis, causa

Cloruro de Hierro III

162.2 g /mol

306 °C (descom posición lenta)

N/D

2,89 g/cm³ a 25 °C

aceites.

irritación de ligera a moderada En caso de contacto con la piel provoca un efecto desengrasante en la piel, La propiedad desgrasante del producto puede causar si la exposición es repetida o continua irritaciones de piel y dermatitis

En agua: 92 g/100 ml (20 °C), Etanol, Metanol, Acetona, Éter etílico

Reactividad: Corrosivos para los metales, es un sólido higroscópico Provoca irritación cutánea y lesiones oculares graves Puede provocar una reacción alérgica en la piel. Posibilidad de sensibilización en contacto con la piel. Puede llegar a provocar una arritmia cardíaca

Lista de cantidades de sustancias a emplear Para determinar los cálculos se emplean los que reaccionan de acuerdo a la reacción que se observa a continuación. En la metodología se establecen 14.4 g de 2-Naftol y 28 g de Cloruro de hierro (III)

2-Naftol (Procedimiento) Peso molecular: 144.17

g mol

# de moles =

14.4 g 144.17 g/mol

= 0 .0998 moles de 2 − N aftol

Cloruro de hierro III (Procedimiento) Peso molecular: 162.2

g mol

28 g 162.2 g/mol

# de moles =

= 0.1726 moles Cloruro de hierro III

La relación de esta reacción es de 1:1 lo que indica que 2 moléculas de 2-Naftol reaccionan con 2 moléculas de Cloruro de hierro III, siendo el Cloruro de hierro III la que se encuentra en exceso y el naftol el que se encuentra como limitante por lo que los moles de Naftol se multiplican por dos para determinar cuánto de Cloruro de hierro III debería reaccionar (0.0998x 2) esto es igual a 0.1996, sin embargo este presenta un exceso de 0.027 ya que el número de moles del 2-Naftol Conociendo esto debido a que nosotros queremos que sea el reactivo limitante ajustaremos los cálculos para 1 mL de 2-Naftol y de esta forma sepamos cuánto tenemos que usar de Cloruro de hierro

2-Naftol (1 mL) Peso molecular: 144.17

g mol

1 .0 g de 2 − N aftol(

1 mol de 2−N aftol 144.17 g

) = 6 .9363 × 1 0 −3 moles de 2 − N aftol

Establecemos la relación entre Cloruro de hierro III/2-Naftol/ (0.1726:0.0998) esto no daría nuestra relación 1:1.7, y ahora ya podemos conocer la cantidad de moles de Cloruro de hierro III

Cloruro de hierro III (Ajustado a 1 g de 2-Naftol) Peso molecular: 162.2

g mol

# de moles = ( 6.9363 × 1 0 −3 )x(1.7) = 0 .0118 moles de C loruro de hierro III

0 .0118 moles de C loruro de hierro III (

162.2 g 1 mol )

= 1.9139 g de C loruro de hierro III

Ahora para calcular el rendimiento teórico establecemos una cantidad que creamos obtener de BINOL 1 mol 1.9 g de BIN OL ( 286.32 ) .6359 × 1 0 −3 moles BIN OL g =6

Rendimiento sería igual a: de producto obtenido expresado en mol Rendimiento= ( Cantidad ) × 100 Rendimiento teórico expresado en mol −3

mol BIN OL × 1 = ( 6.6359×10 ) 00 = 95.67% −3 6.9363×10 mol

Por lo tanto el rendimiento que se espera será del 95.67% Ahora se realizará el ajuste de cálculos para el Tolueno y para la cantidad de agua a utilizar ya que tenemos de igual forma la relación 1:1.7, ahora las cantidades que tenemos 150 mL de Tolueno

Tolueno Peso molecular: 92.14

g mL

g

Densidad; 0.87 mL

92. 14 g

0 .0118 moles de T olueno( 1 mol de T olueno ) = 1 .0872 g de T olueno de T olueno 1 .0872 g de T olueno ( 1 mL 0.87 ) = 1.25 mL de T olueno g

Procedimiento experimental en forma de lista de pasos o diagrama de flujo (el que ustedes prefieran). 1. En un matraz de tres bocas de 150 mL, provisto de un embudo de goteo, un agitador y un condensador de reflujo 2. Coloque 1 g de 2-naftol y 50 ml de agua y calentar hasta que hierva. 3. Al líquido hirviendo que contiene líquido 2-naftol en suspensión agregar lentamente a través del embudo de goteo y agitando vigorosamente una solución de 2 g de cloruro de hierro cristalizado en 5 ml de agua. 4. Las gotas aceitosas de 2-naftol desaparecerán y el bis-2naftol se separa en copos. 5. Hervir durante 5-10 minutos, filtrar en caliente suspensión en la bomba a través de un embudo Buchner previamente calentado,lavar con agua hirviendo y secar al aire sobre el papel filtro. 6. El producto crudo pesa 1.9 g. Recristalizar en tolueno (aproximadamente 150 ml); casi incoloro cristales p.f. Se obtienen 218 °C

Lista de material y equipo Vidrio ● ● ● ● ● ● ●

Matraz esférico esmerilado Vaso de precipitados Condensador Gotero Probeta Embudo tallo largo Refrigerante

Metal ● Espátula ● Soporte universal Porcelana ● Embudo Buchner

Instrumentos ● Balanza analítica

Equipo ● Parrilla de calentamiento y agitación ● Bomba al vacío Plástico ● Recipiente para almacenar el hielo ● mangueras para vacío ● mangueras Papel ● Glassine ● Filtro Reactivos ● ● ● ● ●

2-Naftol Tolueno Cloruro de hierro III Agua Hielo

Resultados: buscar las propiedades físicas del producto (si es sólido o líquido, su color, y punto de fusión o ebullición) Binol Fórmula molecular: C 20 H 14 O 2 Masa molar: 286.32 g/mol Punto de fusión: 208-219 ° C Punto de ebullición: 462,1 ± 30,0 ° C Densidad: 1,302 ± 0,06 g /cm3 a 20°C Solubilidad:Soluble en dioxano (50 mg / mL) e insoluble en agua. Es un polvo blanco con un olor característico REFERENCIAS

1. Poveda A. Perilla I. Curso de Simetría en Química. Universidad Nacional de Colombia. [Internet]. [Consultado el 02 de Diciembre 2020]. Disponible en: http://168.176.239.58/cursos/ciencias/2000189_2/ 2. Silvero G. Estudios Sintéticos, mecanísticos y conformacionales derivados de 2-amino-2-desoxialdosas. Universidad de Extremadura. [PDF].2000. Pág 40-41. [Consultado el 02 de Diciembre 2020]. Disponible en:

https://www.todostuslibros.com/libros/estudios-sinteticos-mecanisticos-yconformacionales-de-derivados-de-2-amino-2-desoxialdosas_978-84-772 3-411-1 3. Furniss B. S., Hannaford A. J., Smith P. W. G., Tatchel A. R. VOGEL´s Textbook of PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY [en línea]. 5a. ed. London: Longman Group UK limited; 1989 4. https://www.merckmillipore.com/MX/es/product/2-Naphthol,MDA_CHE M-822290...