UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR ESCUELA DE BIOQUÍMICA Y FARMACIA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS NOMBRE: Kathy Verdugo Verdugo Carrera Química de Alimentos Tema: "La Reacción de Cannizaro" 1. Fundamento Teórico 1. Teoría [1] En 1835 el conocido químico alemán Liebig descubrió que el benzaldehído en presencia de hidróxido se oxidaba a ácido benzoico. El ácido benzoico se obtenía con un rendimiento máximo del 50%, pero Liebig no se percató de que se formaba un segundo producto en la reacción. En 1853 el químico italiano Stanislao Cannizzaro observó que la reacción era realmente una oxidación-reducción en la que la mitad del benzaldehído se convertía en ácido benzoico y la otra mitad se reducía a alcohol bencílico. La reacción lleva el nombre de Cannizzaro, debido a su mejor comprensión de la misma. [2]La reacción de Cannizzaro la producen solamente los aldehídos terciarios (es decir, los aldehídos cuyo grupo CH=O está unido a un carbono terciario ya que, en otro caso, por la fuerte alcalinidad del medio, se producen reacciones de condensación. [3]La Reacción de Cannizzaro se considera normalmente como una reacción secundaria de los aldehídos en almacenamiento. Si hay una pequeña cantidad de base, se pueden desproporcionar dos moléculas de un aldehído; una molécula se oxida y la otra se reduce. Esta reacción se efectúa porque los aldehídos son menos estables que los alcoholes y ácidos carboxílicos correspondientes. [4]Esta reacción es característica de los aldehídos aromáticos y la facilidad con que transcurre esta reacción. Por acción de álcalis fuertes sobre benzaldehído se produce la reacción redox a alcohol bencílico y ácido benzoico o sus sales alcalinas.
[5] Reacción de Cannizzaro Cruzada Se puede efectuar la reacción de Cannizzaro entre dos aldehídos diferentes siempre que ninguno de los dos posean hidrógenos en α. Generalmente uno de los componentes es el formaldehido, ya que se oxida más fácilmente a ácido que la mayoría de los aldehídos. 2. Reacciones y mecanismos: reacciones de síntesis y análisis Reacción de Cannizzaro Reacción de Cannizzaro Cruzada Reacción yodato-yoduro Reacción del alcohol Bencílico con (Reactivo de Lucas) [6]Mecanismo de la Reacción de síntesis: Ácido Benzoico
Etapa 1. Adición del ión hidróxido al carbonilo Etapa 2. Transferencia de hidruro Etapa 3. Equilibrio ácido-base (Intercambio protónico). 2. Metodología experimental [7] 1. Materiales y equipos Embudo de llave Matraz de destilación simple Frasco de paredes gruesas con boca ancha y tapa. Vaso de precipitación 200 ml Varilla de agitación. 2. Reactivos y Sustancias 50 g de Benzaldehído 45 g de NaOH 100 cm 3 de éter dietílico. Agua destilada.
3. Procedimiento: síntesis y análisis de los productos Prepara una solución de sosa caústica. Disolver (45 g de sosa cáustica en 30 cm 3 de agua). En un frasco de paredes gruesas; tapado agitar 50 g de Benzaldehído más la soln. enfriada de sosa cáustica, hasta formar una emulsión estable. 5 min aprox. Agitar constantemente hasta obtener una masa solidificada y disolver en agua destilada. Verter en el embudo de separación con éter dietílico y agitar hasta separar la capa acuosa alcalina de la capa la orgánica. Añadir HCl a la solución acuosa alcalina hasta que precipite unos 20 g de Ácido Benzoico, acidulando con HCL conc. Filtrar por succión Enjuagar y recristalizar en agua hirviendo. pf. 122 C. El residuo de alcohol bencílico se destila para purificarlo. Análisis de los productos: 1.- Equivalente de neutralización: - Pesar 0,1 g de Ácido. Benzoico en un balón de reflujo de 100 ml seco. - Añadir 20 ml de NaOH 0,1 N. - Reflujar hasta que no se observe la presencia del sólido. - Enfriar y valorar potenciométricamente con HCl 0,1 N valorado. Blanco: - Reflujar por 30 min 10 ml de NaOH 0,1 N medido cuantitativamente - Titular el NaOH con HCl 0,1N; utilizando un potenciómetro. 2.- Determinación del carácter ácido: - Disolver alrededor de 0,2 g de Ácido en agua. - Verificar el ph con un papel indicador y con un potenciómetro. - En la solución, añadir unas gotas de rojo congo y verificar el color que se obtiene. 3.- Reacción Yodato-yoduro: - Disolver en caliente una pequeña cantidad de ácido benzoico en 3 ml de agua. - Añadir 2 ml de una mezcla (1:1) yodato de sodio 10%-yoduro de sodio- - Calentar en baño maría para favorecer la reacción. - enfriar a temperatura ambiente y añadir gotas de almidón- - Observar la coloración que se produce.
4. Diagrama de flujo Inicio Rx Cannizzaro Soln. NaOH + 5 ml Benzaldehido Agitar constantemente 60 min Agua destilada Masa solidificada Éter etílico Agitar Embudo de separación HCl (c) Fase acuosa Fase orgánica Precipitado (Ác. Benzoico) Destilación simple Prueba de Lucas Filtrar por succión *Carácter ácido * Eq-Neutralización * Yodato-yoduro Análisis Enjuagar y recristalizar Secar y pesar
5. Fichas de seguridad y constantes físicas de reactivos y productos BENZALDEHÍDO
HIDRÓXIDO DE SODIO DIETIL ÉTER
ACIDO CLORHIDRICO
ALCOHOL BENCÍLICO
ACIDO BENZOICO
3. Registro de Datos Experimentales: Diseño de tabla para registro Tabla N 1 Reactivos Cantidad empleada Productos Cantidad obtenida Benzaldehído 5 ml Ácido Benzoico mg HCl 4,5 g Alcohol Bencílico ml Tabla N 2 Muestra N 1 2 Vf (HCl) ph Tabla N 3 (g) Ácido Benzoico N NaOH V NaOH N HCl V HCl V HCl (punto de equivalencia) 4. Cálculos: Definición de los cálculos que deberían realizarse [9]Valoración potenciométrica: Nos permite localizar el punto de equivalencia de una valoración analítica (volumétrica). [8]Punto de equivalencia: O también llamado punto estequiométrico, lo que medimos mediante el cambio brusco de una propiedad física (el color de un indicador o el potencial de un electrodo), es el punto final. La diferencia entre el punto final y el punto de equivalencia es el error de valoración; el mismo que se puede reducir restando los resultados de una valoración en blanco, que se lleva a cabo por el mismo procedimiento en ausencia de analito. Cálculos: # Eq NaOH = # Eq HCl # Eq total NaOH - # Eq Ac. Benzoico = # Eq HCl # Eq Ac. Benzoico = # Eq NaOH - # Eq HCl g Ác. Benzoico Eq Ac. Benzoico = N NaOH x V NaOH N HCl xv HCl p.eq g Ác. Benzoico N NaOH x V NaOH N HCl xv HCl = Eq Ac. Benzoico = PM
5. Aplicaciones de los productos [7] El alcohol bencílico se encuentra en las esencias de jazmín, tuberosa y flor de casia, así como en los bálsamos de Tolú; tiene propiedades de anestésico local suave y de antiespasmódico. Como anestésico es 40 veces menos tóxico que la cocaína y no irritante. Suele emplearse en inyección subcutánea a una concentración de 1 a 4 % en agua. Como antiespasmódico se utiliza para combatir el excesivo peristaltismo intestinal y en el tratamiento del piloroespasmo, del hipo y de la tos ferina. Pero sobre todo se fabrican toneladas de alcohol bencílico, ya que sirve como agente para contribuir a disolver el nylon en el proceso de teñido de las fibras textiles. [10]El Ácido Benzoico No es solamente un precursor para la obtención del fenol; El Acido benzoico es además un producto intermedio en la fabricación de colorantes y perfumes, un producto auxiliar en la industria del, caucho y un aditivo de conservación, incluidas sus sales y esteres. 6. Referencias Bibliográficas [1] H. Dupont Durst, G. W. (Mayo 2007). Química Orgánica Experimental (págs. 340-345). Barcelona, España: REVERTÉ. S.A. [2] Klages, F. (2005). Química Orgánica Sistemática. En F. Klages, Tratado de Química Orgánica (págs. 257-258). Barcelona. ESPAÑA: Reverté, S.A.,1968. [3]L.G. WADE, JR. Química Orgánica. (pág. 1072-1073). México: DEBRA WECHSLER. Segunda Edición. [4] Hans Beyer, J. B. (1987). Manual de Química Orgánica. (pág. 567). Barcelona- España: REVERTË. S.A., 1987. [5] Griffin, R. W. Química Orgánica Moderna. Barcelona: REVERTÉ.S.A., 1981. [6] Sykes, P. (Mayo 2002). Mecanismos de Reacción en química Orgánica. (págs. 213-214). Barcelona: REVERTÉ, S. A., 1985. [7] GIRAL, P. F. (1946). Productos Químicos y Farmaceúticos (págs. 984-985). ATLANTE, S.A, DF. [8] DANIEL C. HARRIS. Análisis Químico cuantitativo (págs.144,242). Barcelona: REVERTÉ, S. A., Segunda Edición. [9] LUCAS HERNÁNDEZ, CLAUDIO GONZÁLEZ PÉREZ. Introducción al Análisis Instrumental (págs.233). Barcelona:ARIEL, S. A.,2002. [10] KLAUS WEISSERMEL, HANS-JÜRGEN ARPE. Química Orgánica Industrial (págs.334). Barcelona:REVERTÉ, S. A.,1981. [11]Fichas de Seguridad Merck