UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ESCUELA DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA III REACCIÓN DE CANNIZZARO

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Juan Francisco Maidana Núñez
hace 6 años
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1 UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS ESCUELA DE QUÍMICA QUÍMICA RGÁNICA III Nombre: González Carlos 1. Fundamento teórico Teoría. REACCIÓN DE CANNIZZAR Los ácidos carboxílicos se caracterizan por la presencia del grupo carboxílico que se puede encontrar unido a un átomo de carbono saturado, insaturado o un anillo aromático en la que puede haber más de un grupo carboxilo, éstos son generalmente menos ácidos que los ácidos inorgánicos pero más ácidos que el agua. Tienen la fórmula C n H 2n 2 y su punto de ebullición aumenta con su peso molecular. El grupo carboxilo es ácido, es decir es capaz de donar un protón a una base. Los ácidos carboxílicos se pueden obtener por oxidación de alquenos, alquinos, alcoholes primarios y aldehídos. Para las oxidaciones se emplean ácido nítrico, permanganato de potasio, dicromato de potasio entre otros. La adición de bases diluidas a aldehídos o cetonas conduce a la formación de βhidroxialdehídos o β-hidroxicetonas a través de una condensación aldólica. Si el aldehído o la cetona no posee hidrógenos en α, la condensación aldólica no tienen lugar. Sin embargo, los aldehídos que no poseen hidrógenos experimentan autooxidaciónreducción en presencia de álcalis concentrados para dar una mezcla equimolecular del alcohol y de la sal del correspondiente ácido. Por ejemplo, el benzaldehído produce alcohol bencílico y benzoato sódico, en presencia de hidróxido de sódico. El mecanismo del proceso de auto-oxidación-reducción descrito anteriormente implica la transferencia de ion hidruro desde el intermedio de reacción, resultante del ataque de H al carbonilo, hasta una segunda molécula de aldehído.

2 El formaldehído experimenta reacción de Cannizzaro, al igual que los aldehídos alifáticos (como el trimetilacetaldehído) que no contienen hidrógenos en α, o derivados aromáticos como el benzaldehído. Para el caso del benzaldehído se obtendrían ácido benzoico, que es un sólido blanco, cristalino (p.f. 122ºC) ligeramente soluble en agua a temperatura ambiente (0.2 g/100 g a 20ºC, 2.2 g/100 g a 75ºC), y alcohol bencílico que es un líquido incoloro (p.e. 205ºC) ligeramente soluble en agua Reacciones y mecanismos Mecanismo de reacción para la síntesis. Na H 2 NaH Ec Na H H Na 2 H CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Ec H CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 H CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Ec

3 Na H H CH 3 Na CH 3 Ec Mecanismo de reacción para el análisis Identificación del alcohol bencílico. H K 2 Cr 2 7 H 2 S 4 K 2 S 4 Cr 2 (S 4 ) 3 H 2 Ec Identificación del ácido benzoico. H - 3 FeCl 3 Fe 3 HCl 3 Ec Metodología experimental Materiales y equipos. Balón. Refrigerante. Frasco Erlenmeyer. Vaso de precipitación. Perlas de vidrio. Embudo de Buchner. Kitasato. Bomba de vacío. Pinza universal.

4 Pinza para refrigerante. Soportes. Tapones de goma. Embudo de separación. Vidrio reloj. Cocineta eléctrica. Recipiente para Baño María. Tela de amianto. Aro de hierro. Probeta. Varilla de vidrio. Papel filtro Reactivos y sustancias. Hidróxido de sodio. Benzaldehído. Éter etílico. Ácido clorhídrico concentrado. Dicromato de potasio. NaH (s) C 6 H 5 CH (l) CH 3 -CH 2 --CH 2 -CH 3(l) HCl (c) K 2 Cr 2 7(l) Ácido sulfúrico. H 2 S 4 Tricloruro de férrico. FeCl 3(l) Agua destilada. H Procedimiento: síntesis y análisis de los productos En un balón provisto de un refrigerante con reflujo, se pone 6.6 g. de hidróxido de sodio disueltos en 30 ml. de agua, después se añaden 10 ml. de benzaldehído y unas perlas de vidrio La mezcla se mantiene en reflujo durante una hora. (La capa aceitosa del benzaldehído desaparece) Se deja enfriar la mezcla. El Benzoato de sodio que precipita (no siempre) se disuelve agregando un poco de agua a la mezcla. Luego se extrae el alcohol bencílico formado con 3 porciones de 20 ml. de éter etílico La solución acuosa de benzoato de sodio (capa inferior) se acidula con ácido clorhídrico concentrado, hasta un ph igual a 4. El ácido precipitado se recoge por filtración en un Buchner, se lava con agua fría

5 y se recristaliza en agua caliente. Los cristales obtenidos se recogen por filtración, se lava con agua fría, se secan Se pesa el producto seco y se determina su punto de fusión Se toma una pequeña cantidad de cristales del ácido benzoico y se lo hace reaccionar con tricloruro férrico La capa superior de la solución se la separa mediante destilación simple en baño María (T <50⁰C) el calentamiento se lo realiza sobre una cocineta eléctrica a baja temperatura y el residuo obtenido en el balón corresponde a el alcohol bencílico Se toma una pequeña cantidad del alcohol bencílico y se lo hace reaccionar con el reactivo de Beakmann dando una coloración azul verdosa.

6 2.4. Diagrama de flujo. C 6 H 5 CH NaH H 2 t = 1h REACTR REFLUJ RECLECTR 1 SEPARACIÓN SI CH 3 -CH 2 --CH 2 -CH 3 DS CAPAS N HCl (c) REACTR capa inferior T < 50⁰C Baño María RECLECTR 2 capa superior ph = 4 P < 1 atm FILTRACIÓN EVAPRADR H 2 (fría) LAVAD H 2 (fría) CNDENSADR H 2 (caliente) CRISTALIZACIÓN RECLECTR 3 P < 1 atm FILTRACIÓN Reactivo de Reakamann IDENTIFICACIÓN H 2 (fría) LAVAD T < 30⁰C SECAD FeCl 3( ac..) IDENTIFICACIÓN

7 2.5. Ficha de seguridad y constantes físicas de los reactivos y productos. Tabla Especie química M (g/mol) Densidad (g/ml) bservaciones NaH Corrosivo C 6 H 5 CH CH 3 -CH 2 --CH 2 -CH Nocivo Inflammable HCl ,048 Corrosivo K 2 Cr Comburente Muy tóxico H 2 S Corrosivo FeCl Corrosivo C 6 H 5 CH 2 H Nocivo C 6 H 5 CH Nocivo Fuente: BABR / IBARZ, editorial marin/ Química General Moderna 1975 Barcelona España. Manual J.t. Baker Registro de Datos Experimentales. Tabla 3-1 Sustancia Benzaldehido Hidróxido de sodio Alcohol bencílico Ácido benzoico Ácido clorhídrico Cantidad de reactivos 10 ml (hipotético) 6,6 g 16 ml Cantidad de productos 8 g (hipotético) PF. Ácido Benzoico Pruebas de identificación Identificación de cristales Sistema mono clínico (agujas)

8 4. Cálculos.(Muestra de cálculo hipotético) H2S4 K2Cr27 2C6H5 CH NaH C6H5 CH2H C6H5 C2Na Ec.4-1 2(139 g) 40 g 108 g 144 g 252 g 252 g C6H5 C2Na HCl C6H5 C2H NaCl Ec g 36,5 g 122 g 58,5 g 108,5 g 108,5 g δ = m/v Ec.4-3 m = 1,05g/ml x 10ml m = 10,5 g benzaldehído 252 g de benzaldehído 144 g de Benzoato de sodio 10,5 g de benzaldehído δ = m/v Ec.4-4 m = 1,048 g/ml x 16ml m = 16,768 g ácido clorhídrico 144 g de Benzoato de sodio 122 g de Ácido benzoico 6,0 g de Benzoato de sodio RE %R = x100 R T Ec.4-5 %R = %

9 RT RE %E = x100 R T Ec.4-5 %E = % 5. Aplicaciones de los productos. El ácido benzoico es especialmente eficaz en alimentos ácidos, y es un conservante barato, útil contra levaduras, bacterias (menos) y mohos. Sus principales inconvenientes son el que tiene un cierto sabor astringente poco agradable y su toxicidad, que aunque relativamente baja, es mayor que la de otros conservantes. En España se utiliza como conservante en bebidas refrescantes, zumos para uso industrial, algunos productos lacteos, en repostería y galletas, en algunas conservas vegetales, como el tomate o el pimiento envasados en grandes recipientes para uso de colectividades, mermeladas, crustáceos frescos o congelados, margarinas, salsas y otros productos. El alcohol bencílico se utiliza en la preparación de perfumes. El alcohol bencílico también sirve para la obtención del ácido fenilacético que es la base para la producción de la penicilina G y otros productos farmacéuticos como la anfetamina y el fenobarbital. 6. Referencias bibliográficas (utilizar libros) - Ing. Ana Machado, Química rgánica I, Quito Ecuador, Pág R. Q. Brewster y C. A. Vander Werf., Curso Práctico de Química rgánica, 3ª. Edición, Editorial Alambra, España (1970), Pág R. T. Morrison y R. N. Boyd., Química rgánica. 3a Edición, Fondo Educativo Interamericano, S. A. México (1976), Pág. 348, 366.

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