FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ÁREA QUÍMICA ORGÁNICA Prácticas de Laboratorio de Química Orgánica I Guía No: 3 UNIVERSIDAD Práctica: N-ALQUILACIÓN DE AMINAS AROMÁTICAS Páginas: 1 - 4 DEL CAUCA 1. INTRODUCCIÓN Las reacciones de sustitución nucleofílica son importantes en síntesis porque permiten la transformación de grupos funcionales en otros, como ocurre con alcoholes que son transformados en éteres y aminas primarias y secundarias que pueden ser convertidas en aminas secundarias y terciarias, incluso en sales cuaternarias de amonio. Las reacciones de aminas con bromuros primarios para producir aminas N – alquiladas, proceden vía sustitución nucleofílica bimolecular (S N2). La reactividad de estas aminas primarias con el nitrógeno unido al anillo bencénico con un sustituyente en el anillo aromático depende del efecto electroatrayente del átomo o grupo y de la posición que ocupe en el anillo. 2. OBJETIVOS 2.1 Obtener 2.1 Obtener anilinas N-alquiladas vía sustitución nucleofílica. 2.2 Evaluar 2.2 Evaluar la nucleofilicidad de anilinas p-sustituidas. 3. CONSULTAS PRELIMINARES 3.1 Consulte 3.1 Consulte el fundamento químico y el mecanismo de la reacción de Sustitución Nucleofílica. 3.2 Explique 3.2 Explique a qué se debe la nucleofilicidad de las anilinas p-sustituidas. 3.3 Consulte los espectros de IR y UV de la N-butilanilina, p-bromo-N-butilanilina y p-metil-N3.3 butilanilina. 3.4 Consultar 3.4 Consultar las frases de riesgo y seguridad para la manipulación de los reactivos de la práctica. 3.5 Consultar 3.5 Consultar las fichas de seguridad de los reactivos a usar en la práctica
Elaborado por:
Revisado Por:
Aprobada por:
Jefe Unidad de Área
Presidente Comité Técnico Ambiental
Fecha de Aprobación:
Presidente Comité de Plan Rector Coordinador Comité Desactivación Residuos Químicos
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Práctica: N-alquilación de aminas aromáticas 2/4
4. MATERIALES Material Balón de dos bocas de 50 mL Refrigerante Pipeta de 1 mL Pipeta de 10 mL Pipeta de 2 mL Propipeta Soporte universal Pinza con nuez Pipeta pasteur Embudo de caña corta Erlenmeyer de 50 mL Embudo Buchner Erlenmeyer con desprendimiento lateral Varilla de vidrio Placas de CCD 3x 5 cm Recipiente para revelar Mangueras Frasco lavador Vidrio reloj Espátula Capilares de punta fina
Cantidad: 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 4 1 2 1 1 1
5. REACTIVOS Sustancia: Cantidad: Metanol, R: 11-23/24/25-39-23/24/25, S: (1/2-) 25 mL 36/37-45 p-bromoanilina, R: 23/24/25-33, S: 28a-36/370.4 g 45 Bromuro de n-butilo, R: 11-36/37/38-51/53, S: 2.0 mL 19-26-61 p-toluidina, R: 11-20, S: (2-)16-25-29-33 0.3 g Anilina, R 23/24/25-40-41-43-48/23/24/25-680.2 mL 50, S 26-27-36/37/39-45-46-61-63 Yodo sublimado, R: 20/21-50, S: (2-)23-25-61 5.0 g Éter de petróleo, R: 11-38-48/20-51/53-62-6510 mL 67, S: 16-23c-24-33-36/37-61-62 Éter etílico, R: 12-19-22-66-67, S: (2-)9-16-291 mL 33 *Remitir al manual de protocolo de riesgo/ seguridad y fichas técnicas de seguridad. 6. EQUIPOS Equipos* Cantidad Balanza analítica 1 Plancha de calentamiento 2 Estufa de secado 1 Fusiómetro 1 Lámpara UV 1 * Remitir al manual de protocolo de calibración de equipos
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7. PROCEDIMIENTO En un balón de dos bocas disolver 200 mg (0.2 mL) de anilina en 16.0 mL de metanol. Agregar 2.0 mL de bromuro de n-butilo y refluir con trampa de cloruro de calcio (CaCl 2). Realizar paralelamente la reacción con 230 mg de p-toluidina y 370 mg de p-bromoanilina, disueltos en la misma cantidad de solvente. Hacer seguimiento de la reacción por cromatografía de capa delgada cada 15 minutos, comparando la mezcla de reacción contra el material de partida. Eluir con una mezcla de éter de petróleo y éter etílico en proporción de 9:1 (v/v). Revelar con lámpara UV (cercano) o vapores de yodo. Nota: a) Cada grupo hará una sola reacción, la distribución se dará a conocer previamente por parte del instructor. b) La información obtenida se suministrará a todos los grupos para efectos del análisis respectivo. Para purificar el producto, retirar cuidadosamente el refrigerante y filtrar por gravedad. Previo a la filtración, si hay sólido procurar disolverlo con metanol caliente. Recibir el filtrado en un vaso de precipitados y sumergirlo en un baño de agua fría con hielo. Filtrar al vacío el sólido que se forma y lavarlo con muy poca agua fría. Secar el producto en una estufa y determinar el punto de fusión y los espectros de IR de los compuestos una vez purificados. 8. OBSERVACIONES, CÁLCULOS Y RESULTADOS Nombre
Código:
Plan de estudio
Tabla 1. Peso y punto de fusión Sustancia
peso
Punto de fusión
Anilina p-toluidina p-bromoanilina Producto 1 Producto 2 Producto 3 Observaciones.
9. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS 9.1 Calcule el porcentaje de rendimiento del compuesto preparado. 9.2 Con base en la literatura, calcule el porcentaje de error en la determinación del punto de fusión. 9.3 ¿Es posible llevar a cabo una reacción de sustitución nucleofílica con un haluro de arilo? ¿Qué características estructurales se requieren o cuales condiciones de reacción se necesitarían para efectuar la sustitución? 9.4 Identifique los productos obtenidos con base en las señales más representativas del espectro infrarrojo. Proponga un espectro RMN 1H y 13C para el producto obtenido. 9.5 ¿Qué precauciones se deben tomar para trabajar con yodo sublimado? 24
Práctica: N-alquilación de aminas aromáticas
10. RECUPERACIÓN, DESACTIVACIÓN Y/O ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE LOS RESIDUOS QUÍMICOS 10.1 RECUPERACIÓN Las aminas secundarias preparadas se entregan a los tecnólogos para ser utilizadas en otras prácticas. 10.2 DESACTIVACIÓN La mezcla de ácido bromhídrico y metanol debe ser neutralizada antes de la destilación. 10.3 ALMACENAMIENTO TEMPORAL El metanol empleado se almacena en un recipiente debidamente rotulado, para recuperarlo por destilación. NOTA: Lo que no se recupere o se desactive dentro de la práctica de laboratorio deberá disponerse dentro de los recipientes temporales según la clasificación de segregación establecida. 11. BIBLIOGRAFÍA 11.1 SHRINER.L., FUSON R.C y CURTIN D.Y., Identificación Sistemática de Compuestos Orgánicos. México, D. F. Limusa., 2002. 11.2 MORRSION R. T. y BOYD R., Química orgánica, México D. F., Adisson-Wesley Iberoamericana, Quinta Edición, 1990 11.3. WADE J. R. Química Orgánica, México D. F. Prentice-Hall, Segunda Edición 1993 11.4 PAVIA D.L., LAMPMAN G.M., KRIZ G.S. y ENGEL R.G., Introduction to Organic Laboratory Techniques: A microscale Aproach, New York, Saunders College Publishing, Segunda edición. 11.5 CAREY F.A., Química Orgánica, Madrid, Mc Graw-Hill, 3ª. Ed., 1999 12. AUTORES JAIME MARTIN FRANCO NORA ELENA VALDERRUTEN
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