SÍNTESIS DE ÁCIDO CINÁMICO SOTO S.1 (0934492), OCAMPO A.2 (11xxxxx) Universidad del Valle, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Departamento de Química, Cali, Colombia. Realización: 26-08-2011 Entrega: 02-09-2011
1. PROCEDIMIENTO.
A parte del procedimiento colocar: que se calculó el volumen a adicionar de Benzaldehido a partir de su densidad ρ: 1.05g/mL cambios de color, (de amarillo a blanco) El procedimiento de la Recristalización.(debido a presencia de muchas impurezas)
2. DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS. Tabla 1. Datos para la síntesis de ácido cinámico. Descripción Cantidad α-alanina (g) 0,0122 Ácido Malónico (g) 0,2593 Benzaldehido (mL) 0,1 Piridina (mL) 0,5 Punto de Fusión ºC (Experimental) 132.5-134.6 Punto de Fusión ºC (Teórico) 133,0 Papel filtro (g) 0,7198 Papel filtro + ácido cinámico (g) 0,9650 Ácido cinámico sintetizado (g) 0,2452 Porcentaje de Rendimiento 167.37%
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Reactivo límite: C6H5CHO + CH2(COOH)2
C6H5CHCHCOOH + H2O + CO2
Partiendo del Benzaldehido: (ρ: 1.05g/mL , PM: 106,13g/mol)
Partiendo del ácido Malónico: (PM: 104,1g/mol)
Tabla 2. Moles de las posibles Reactivos limitantes Compuesto Moles utilizadas Moles Necesarias -4 C6H5CHO 9.89x10 2.49x10-3 CH2(COOH)2 2.49x10-3 9.89x10-4 Al comparar los datos de la anterior tabla se puede comprobar que el Benzaldehido es el reactivo límite, con lo que se calcula la cantidad de ácido cinámico:
Y así poder calcular el porcentaje de rendimiento para la reacción.
Ahora calculamos el porcentaje de error del punto de fusión experimental comparado con el teórico: ̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
3. ANÁLISIS En esta práctica de laboratorio se llevó a cabo la síntesis de ácido cinámico a partir de benzaldehído y ácido Malónico en presencia de α-alanina y piridina como catalizadores de esta reacción, conocida como condensación de knoevenagel1. Estos cuatro compuestos fueron mezclados y sometidos a reflujo (sección experimental) para dar lugar a la obtención del ácido cinámico como se muestra en la siguiente reacción:
Figura 1. Reacción general para la formación de ácido cinámico. El mecanismo de esta reacción se describe a continuación: 1. Desprotonación, formación del carbanión. La piridina al ser una base orgánica sustrae los protones acídicos existentes en el medio de esta manera:
Figura 2. Desprotonación.
La α-alanina pierde el hidrógeno ubicado en el carboxilato y también el que se encuentra unido al nitrógeno produciendo una base lo suficientemente fuerte como para abstraer uno de los protones unido al metileno (Fig. 3) los cuales son más acídicos de lo normal debido a que el producto de desprotonación “carbanión” es estabilizado por resonancia (Fig.4)
Figura 3. Desprotonación del hidrogeno α-acídico.
Este proceso para la desprotonación del hidrógeno α-acídico del ácido Malónico se propone al suponer que la piridina no es lo suficientemente básica como sustraer dicho protón, pues aunque los hidrógenos poseen una mayor acidez de lo normal se debe tener en cuenta que siguen siendo hidrógenos de un metileno2.
Figura 4. Estructuras resonantes del carbanión 2. Ataque nucleófilo al electrófilo. Ahora con el nucleófilo formado y benzaldehído en el medio, la reacción procede así:
Figura 5.Condensación. Este producto es el obtenido al terminar el reflujo, es decir, la solución amarilla aceitosa; después de formado este compuesto, se acidificó el medio con HCl el cual se supone propicia la reacción3
Figura 6. Protonación de la sal (COO-) y pérdida de H2O y CO2. Donde el producto formado es el compuesto trans, debido a que existe menor impedimento estérico para interactuar con la piridina y la formación del enlace con el hidrógeno, aunque la interconversión a este último compuesto es favorable, no se presenta hasta que se acidifica el medio lo que concuerda con lo observado puesto que al ir adicionado el HCl va apareciendo el ácido cinámico en forma de sólido blanco, con lo que podemos descartar que el ácido quedara en solución al terminar el reflujo, y que el HCl solo hubiera proporcionado el medio para precipitarlo. El porcentaje de rendimiento para la obtención de ácido cinámico fue de 167.37%, el cual es bastante alto, posiblemente el sólido se encontraba húmedo al momento de tomar su peso y se debió dejar más tiempo en el horno. Otra posible causa es la existencia de impurezas en el producto, lo cual es menos probable ya que antes de pesarse, el producto fue recristalizado para obtener el ácido purificado. En la determinación del punto de fusión se encontró un rango de 2.1ºC de 132.5 a 134.6ºC, el cual determina una alta pureza del compuesto, pues el punto de fusión se puede utilizar como criterio de pureza, un rango estrecho 0-2ºC asegura alta pureza, y rangos amplios baja pureza.4 El promedio de este punto de fusión experimental, comparado con el reportado en la literatura 133ºC5, arroja un porcentaje de error de 0.41% lo cual nos confirma que el producto obtenido es efectivamente el esperado. PARA ACABAR CON EL ANALISIS COLOCA LA PARTE DE LOS ESPECTROS….EN LOS INFORMES QUE TE ENVIÉ ESTA BIEN EXPLICADO ESO. YO VOY ADELANTANDO LA PARTE DE LAS PREGUNTAS.
REFERENCIAS
1. Solomons T.W. Química Orgánica. Limusa Wiley. Edición 2a.New york: 2002. Pág. 1091. 2. Carey F.A., Sundberg R.J. Advenced Organic Chemistry parte B: Reactions and Synteshis. Springer science+Business media,LCC.Edición 5a: 2007. Pag 139.
3. Carey F.A., Sundberg R.J. Advenced Organic Chemistry parte B: Reactions and Synteshis. Springer science+Business media,LCC.Edición 5a: 2007. Pag 147.
4. http://www.chm.uri.edu/mmcgregor/chm228/use_of_melting_point_apparatus.pdf consultada: 30-08-2011
5. http://www.chromadex.com/chemicals/Cinnamicacidtrans_SG.html consultada: 30-08-2011 6.
