FORM RMACIÓN Y ACOP OPLAMI MI ENTO DE SALES DE DI DI AZONIO. OBTENCI ÓN DE DE ANARA RANJADO DE ME METI LO
ANARANJADO DE METI LO: Vasodepr eci pi t adosde50mL:0. 1gdeáci do s ul f a ní l i c o+0. 06mLdedi me t i l a ni l i na( 12 g o t as )y0. 05mLdeá c i doc l o r hí dr i c o c once nt r ado 12 ot as + 5mLdea ua Enf r i arl ame mez cl ahast auna t emp mper at ur ade0-5oC. Vasodepr eci pi t adosde25mL: e nf r i a r1mLdes o l uc i ó ndeni t r i t ode s odi o:0. 3gdeni t r i t odes odi odi s ue l t o s e n10mL mLdeag ua.
Mant eni endol at emp mper at ur aabaj ode5 oC agregar got aagot ayconagi t aci ón c t el as ol uc i ó n deni t r i t odes odi oal a sol uci óndel aami nayeláci do
Agi t arl ame z cl ahas t aquet omel a t emp mper at ur aamb mbi ent e.Lamez cl a
Agr egargot aagot ayagi t ando
El orden en que se adicionan dichas mezclas si afecta, ya que el HCl+NaNO2 es muy inestable y se puede perder cantidad de reactivos.
e debe enfriar ya que es una reacci!n r"pida y puede suceder una reacci!n con el HCl y protonar a cualquiera de las dos aminas. Esto se puede observar r por un cambio de coloraci!n de amarillo a rosa claro.
El NaOH se debe adicionar lentamente porque debido a reacciones en competencia, con el a#ua se puede obtener otro producto,un fenol.
Sol uci óndesosaal10% hast at ener = Cal ent arl amezcl adere acci ón
Re t i r a re lr e c i pi e nt ee ne lmo me me nt oenq ues ei ni c i al a e bul l i c i ó n.Enf r i are nhi e l oyfil t r a r . La v arc o na gua hel adaysecarelpr oduct oeneldesecadoroenl a est uf aparapost eri orme ment epesar l o.Elanaranj adode
$a mezcla de reacci!n se calienta para hacer que termine de reaccionar todo lo que no lo haya
%& 'N'&'N(')O )E *E%$O
Methods in organic synthesis,Nottingham: Royal Society of Chemistry 1984
INFORMACIÓN. REACCIONES DE DIAZOACIÓN DE AMINAS AROMÁTICAS. REACCIONES DE COPULACIÓN DE SALES DE DIAZONIO CON COMPUESTOS AROMÁTICOS $as aminas primarias arom"ticas reaccionan con "cido nitroso para formar sales de diazonio relativamente estables, stas pueden actuar como electr!-los dbiles y reaccionar con anillos arom"ticos activados en reacciones de sustituci!n electroflica arom"tica. $os fenoles y las aminas arom"ticas poseen un anillo activado que permite que las sales de diazonio reaccionen con ellos, produciendo compuestos azo /! azoicos0, los cuales pueden ser utilizados como colorantes. &eacci!n de diazoaci!n $a reacci!n de diazoaci!n consiste en la interacci!n de una amina primaria con "cido nitroso para #enerar una sal de diazonio. El "cido nitroso /HNO20 es un #as, pero se pueden preparar disoluciones acuosas diluidas, haciendo reaccionar nitritos alcalinos, como el nitrito de sodio /NaNO20, con al#1n "cido mineral como el "cido clorhdrico, el "cido sulf1rico, el "cido percl!rico o el "cido uorob!rico. i la amina primaria es alif"tica, la sal de diazonio que se #enera es muy inestable y se descompone inmediatamente3 en contraste, cuando se utilizan aminas primarias arom"ticas, las sales de diazonio formadas son relativamente estables en disoluci!n y a temperaturas menores de 45 6C, por lo que se tiene la oportunidad de manipularlas y convertirlas en una variedad de #rupos funcionales diferentes. Esto le da a la reacci!n de diazoaci!n una #ran aplicaci!n sinttica.
$as sales de diazonio arom"ticas secas pueden descomponerse e incluso estallar, por lo tanto, se deben preparar en disoluci!n y emplear las disoluciones en forma directa e inmediata. El "cido nitroso en disoluci!n acuosa se encuentra en equilibrio con especies tales como el tri!7ido de dinitr!#eno /N2O80, tambin llamado anhdrido nitroso.
En la reacci!n de diazoaci!n, el verdadero reactivo puede ser el N2O8. El mecanismo de la reacci!n se inicia con el ataque de la amina, con su par de electrones libre, al tri!7ido de dinitr!#eno3 el intermediario formado e7pulsa un i!n nitrito, el cual, actuando como base, abstrae un prot!n del intermediario, recuperando as el nitr!#eno su par de electrones y #ener"ndose un compuesto N9nitroso. :osteriormente, mediante una serie de transferencias r"pidas de protones y la prdida -nal de una molcula de a#ua, se obtiene la sal de diazonio.
Reacción de copulación En condiciones apropiadas, las sales de diazonio pueden reaccionar como reactivos electroflicos en sustituciones arom"ticas, para dar productos llamados compuestos azo ! azoicos. ' esta reacci!n se le conoce como reacci!n de copulaci!n. $os compuestos azo son sustancias intensamente coloridas, por lo que una #ran variedad de este tipo de compuestos se utilizan como colorantes arti-ciales. $as coloraciones pueden ser amarillas, naran;as, ro;as, cafs, azules e incluso verdes, dependiendo de la estructura del compuesto. Como las sales de diazonio son poco electroflicas, s!lo reaccionan con compuestos arom"ticos muy activados, es decir, que ten#an #rupos fuertemente electrodonadores como −OH, −N&2, −NH& ! −NH2.
:or lo #eneral, la sustituci!n se realiza en la posici!n para con respecto al #rupo activante.
*ecansticamente, la reacci!n se inicia con el ataque del par de electrones de un enlace π del anillo arom"tico al nitr!#eno e7terno de la sal de diazonio, lo cual induce el desplazamiento de uno de los enlaces de la triple li#adura nitr!#eno9nitr!#eno hacia el nitr!#eno central, que lleva a la neutralizaci!n de la car#a positiva que ste soportaba, y al mismo tiempo, a la formaci!n de un intermediario con car#a positiva estabilizado por resonancia. :osteriormente, dicho intermediario pierde un prot!n para reestablecer la aromaticidad del anillo, form"ndose de esta manera el compuesto azo. *EC'N%*O )E $' &E'CC%
In!oducción" Cada tipo de amina #enera un producto diferente al reaccionar con el "cido nitroso, HNO2. Este reactivo inestable se forma en presencia de la
amina por acci!n de un "cido mineral sobre nitrito de sodio. Cuando una amina arom"tica primaria, disuelta o suspendida en un "cido mineral acuoso fro se trata con nitrito de sodio, se forma una sal de diazonio. :uesto que stas descomponen lentamente, a1n a la temperatura de un ba>o de hielo, se emplean sus soluciones de inmediato, una vez preparadas.
El #ran n1mero de reacciones que dan las sales de diazonio se pueden a#rupa en dos tipos? @ &eemplazo, en las que se pierde el nitr!#eno en forma de N2, quedando en su lu#ar en el anillo otro #rupo @ Copulaci!n, en las que el nitr!#eno permanece en la molcula
$a copulaci!n de sales de diazonio con fenoles y aminas arom"ticas #enera azocompuestos, los cuales son de enorme importancia para la industria de los colorantes. $a obtenci!n de un colorante diazoico consta de las operaciones si#uientes? 40 )iazotaci!n. de una sustancia arom"tica que conten#a un #rupo amino primario. 20 :reparaci!n de una disoluci!n de al#1n compuesto amino9 arom"tico en un "cido diluido o de una sustancia fen!lica en un "lcali diluido. 80 *ezclado de las soluciones anteriores con lo que tiene lu#ar la formaci!n del colorante en una reacci!n que se denomina copulaci!n. :ara que ten#a lu#ar esa reacci!n, la soluci!n debe estar alcalina o li#eramente "cida. :ara la obtenci!n del anaran;ado de metilo, se comienza por la diazotaci!n del "cido sulfanlico /fase 4, ecuaciones 4 y 20, se disuelve dimetilanilina en "cido clorhdrico diluido /fase 20, y -nalmente se mezclan ambas soluciones para que ten#a lu#ar la copulaci!n /fase 8, ecuaci!n 80.
Aminas
Las aminas son bases orgánicas que tienen una formula general de R AN, en donde R puede ser H o un grupo derivado de un hidrocarburo (3). Las aminas primarias aromáticas al reaccionar con cido nitroso. !l cido Nitroso como tal es gaseoso, pero se pueden preparar soluciones acuosas diluidas, haciendo reaccionar nitritos alcalinos como el nitrito de sodio (NaN" B) con alg#n acido mineral como el ácido clorh$drico acuoso o al ácido sulf#rico (%). La reacci&n resulta la formaci&n de sales de dia'onio son maormente estables, estas pueden actuar como electr&filos dbiles reaccionar con anillos aromáticos activados produciendo una reacci&n de sustituci&n electrof$lica aromática (%). anto los fenoles como las aminas arom"ticas poseen un anillo activado que permite que las sales de diazonio reaccionen con ellos3 produciendo compuestos que se usan como colorantes. Colorantes
Los colorantes pueden parecer un grupo oscuro de compuestos en esta categor$a, pero de hecho intervienen en muchos aspectos de nuestra vida diaria. Los colorantes se emplean para dar color a algunos alimentos, en las industrias te*tiles del vestido, en pigmentos de pinturas, como indicadores, en fotograf$a en compuestos medicinales (+). *uchos colorantes contienen el grupo Azo, 9NN9 que se prepara directamente a partir de sales de diazonio. Esto se lleva a cabo al hacer reaccionar la sal de diazonio con otro compuesto arom"tico, reacci!n denominada reacción de copulación /20. $a sal de diazonio es un cati!n, y por lo tanto un electr!-lo. El anillo arom"tico que va a ser sustituido suele ser, por consi#uiente, un fenol o un an"lo#o de anilina. $a reacci!n va a travs de una sustituci!n electroflica arom"tica normal /D0.
Reacción de Dia#oación /0 La dia'otaci&n $a reacci!n de diazotaci!n se presenta en una amina primaria arom"tica cuando se somete a un medio "cido /20. $as reacciones de diazotaci!n deben llevarse a cabo a ba;as temperaturas debido a la relativa inestabilidad de estas sales. $as sales en s, rara vez se aslan y a menudo e7plotan cuando est"n secas. Feneralmente las reacciones se llevan a cabo en ba>os de hielo seco y acetona o sal y a#ua /G0
)iazotaci!n y reacci!n de copulaci!n
COSTO" *aterial? aso de precipitados de G5 m$9999999999999999999999999999999I8J.G5 aso de precipitados de 2Gm$99999999999999999999999999999999I8D.G5 erm!metro de 5 a 455 6C9999999999999999999999999999999999999IKD.85 :arrilla de a#itaci!n9999999999999999999999999999999999999999999999I2,LD4 Marra de a#itaci!n999999999999999999999999999999999999999999999999I85 '#itador de vidrio999999999999999999999999999999999999999999999999IJ.4G idrio de relo;99999999999999999999999999999999999999999999999999999I88.5L *atraz itasato de G5 m$99999999999999999999999999999999999999I2L8.J4 :ipeta #raduada de G m$99999999999999999999999999999999999999IL4.25 :ipeta #raduada de 4 m$999999999999999999999999999999999999999IJ4.2D Esp"tula 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999IDK.D4 :robeta de 45 m$9999999999999999999999999999999999999999999999999I45D.J2 :inza de tres dedos99999999999999999999999999999999999999999999999I2G5.G Embudo Mchner con alar#adera99999999999999999999999999999I8G.D &eactivos Hidr!7ido de sodio 99999999999999999999999999999999999999999999999I4KD Nitrito de sodio Pcido clorhdrico concentrado N,N9)imetilanilina Pcido sulfanlico TOTAL" $%&'.() METODO ALTERNATI*O Dia#oación de la anilina En un vaso de 55 m$ se echan 48.G m$ /4#,5.4G5 moles0 de anilina y se disuelven a>adiendo G5 m$ de a#ua y de m$ de "cido clorhdrico concentrado. $a soluci!n se enfra a unos G6C introduciendo el vaso en huelo y a>adiendo a la soluci!n unos G5# de hielo. $a anilina se diazota a>adiendo, en peque>as porciones, una soluci!n de 42# de nitrito s!dico en un poco de a#ua en el transcurso de dos a tres minutos. $a soluci!n se de;a en el ba>o de hielo durante 45 minutos mientras se prepara el aparato necesario para la destilaci!n en corriente de vapor que se ha de hacer a continuaci!n. Cuando se ha montado el aparato para la destilaci!n por arrastre de vapor, se vuelve de nuevo la atenci!n sobre la soluci!n de cloruro cuproso. i se ha se#uido el procedimiento a0, se decanta y se desecha la soluci!n que sobrenada y el precipitado blanco de cloruro cuproso se lava con cuidado por decantaci!n con a#ua. Entonces se disuelve en D59L5 m$ de "cido clorhdrico concentrado y 2G985 m$ de a#ua. $a soluci!n,en un matraz de 4$,se enfria a 59 456C introduciendo el matraz en un ba>o de hielo. e a>ade la cantidad su-ecuente de "cido clorhdrico concentrado para disolver el precipitado de cloruro cuproso que puede haberse formado, se vierte la soluci!n en un matraz de 4$ y se enfra e7teriormente con hielo. La reacción principal . Con a#itaci!n constante y enfriamiento de matraz que contiene la soluci!n de cloruro cuproso, se a>ade lentamente sobre esta la soluci!n de cloruro de bencenodiazonio. e forma un precipitado voluminoso de una sal doble de cloruro cuproso y cloruro de bencenodiazonio que pierde
nitr!#eno a medida que la temperatura se eleva. Cuando se ha a>adido toda la soluci!n de sal de diazonio, se calienta el matraz suavemente para favorecer la descomposici!n de la sal doble. $a elevaci!n de temperatura de debe realizar lentamente,para evitar una formaci!n e7cesiva de espuma, relacionada con la perdida de nitr!#eno. Cuando la temperatura se ha elevado hasta unos G56C, todo el solido se habr" transformado en una capa aceitosa de clorobenceno,que se separar" de la mezcla por destilaci!n por arrastre de vapor. El clorobenceno posee una tensi!n de vapor elevada a temperaturas pr!7imas al punto de ebullici!n del a#ua, arrastr"ndose tan r"pidamente que basta reco#er unos 42G94G5 m$ de destilado para que todo el clorobenceno pase. 'l destilado se un poco de soluci!n de hidr!7ido de sodio para disolver al#o de fenol que puede haberse formado, se separa del clorobenceno, se lava con a#ua, se seca sobre un poco de cloruro c"lcico y se destila. El rendimiento es de 45942#3 punto de ebullici!n 4826C
MreQster &ay,anderQerf Calvin,Curso pr"ctico de qumica or#"nica,8R edici!n3'lhambra,*adrid.
Hipótesis 'l -nalizar el e7perimento se obtendr" un polvo -no de color anaran;ado intenso. 'l preparar una disoluci!n al 4S en alcohol9a#ua y a#re#ar diferentes "cidos, el color anaran;ado se tornar" color ro;o canela, caracterstico de este indicador en medio "cido. Resultados Obtuvimos un polvo anaran;ado consistente y con#ruente con la muestra de Naran;a de metilo e7istente en el laboratorio3 el rendimiento es al realizar este procedimiento es de K #ramos apro7imadamente lo cual representa el DG S. Comprobamos su e-cacia al poner el Naran;a de metilo en un medio "cido y este se torno de un color ro;o canela. :or lo tanto si funcion! el e7perimento como lo predi;imos en la hip!tesis.
RESULTADOS" e obtuvo uno s!lido /polvo0 de color naran;a
PM Peo 234 Mole
N+N, di-eilanilina 424.4L 5.GJ /5.Dm$0 /d5.KGD0 .J74598
Ácido ul/an0lico 4J8.5K 4.5 G.J 74598
Ana!an1ado de -eilo 82J.8 4.G8K te!ricos .J 74598
te!ricos
Análisis e interpretación de resultados Nuestra hip&tesis está basada en la obtenci&n de un polvo naran-a que es un indicador de pH conocido como naran-a de metilo. e cumpli& con nuestra hip&tesis. /l preparar una disoluci&n al 01 de este compuesto obtuvimos el reactivo que servirá de indicador ácido base. 2tili'amos diferentes ácidos para comprobar su eficiencia, con lo cual se obtuvieron tonalidades ro-o canela con lo cual podemos demostrar que efectivamente el producto obtenido fue naran-a de metilo. !l rendimiento del +1 se considera aceptable en lo que respecta a la s$ntesis orgánica. !ste valor pudo deberse a que tal ve' no ocurri& totalmente la reacci&n de copulaci&n o bien, los reactivos no estaban totalmente puros. Con esto aprendemos a que podemos variar tiempos de reacci!n, o bien cuidar al#unas otras variables e7perimentales como? temperatura, concentraci!n de sustancias, cantidad de reactivos, etc. Conclusiones El e7perimento fue totalmente bene-cioso, ya que nuestro ob;etivo se cumpli!, obteniendo Naran;a de metilo a partir de N,N9dimetilanilina, con un rendimiento neto de DGS. :or medio de la tcnica de )iazotaci!n se consi#ui! una e7perimentaci!n favorable3 se comprob! su e-cacia en medios "cidos y en tinci!n de -bras lo#rando nuestro ob;etivo e hip!tesis..
o#elTs. e7tboo of :ractical Or#anic Chemistry Gth Edition, $on#man, p"#ina KG4 http?UUQQQ.quimicaor#anica.netUpreparacion9anaran;ado9de9metilo.html http?UUes.slideshare.netUCale7is%balUprctica9de9aromtica9iii
.CUESTI ONARI O
a)Expl i que¿cuálesl arazón porl aquel assal esdedi azoni oaromáti casson rel ati vamenteestabl es? Ti enenunacar gaposi t i v aenelgr upoN=N,alpodert omarunpardeel ect r onesdel os do bl e se nl a c esde la ni l l oar o má t i c oalq uee s t áuni doe lg r upodi a z oni o ,c e del ac a r g a po s i t i v aa la ni l l oar o má t i c oya dq ui r i e ndoma y o re s t a bi l i da de ns ue s t r uc t ur a
b)¿Cómoevi taquesedescomponganl assal esdedi azoni o? Cuandoyae sf or madaenbaseal ar eac ci óndeunaami napri mar i ayNaNO2en pr e s e nc i adeHCl ,l as aldedi a z o ni onode bea i s l a r s e ,de bi doaq uee s t ar e a c c i ó ne s exot ér mi caysedescomponensinoseenf r í aelsi st ema,esporesodequedebeserusada almoment odesuobt enci ónyenf r i arl aent r e0a5° C.
c)¿Quédi f erenci aserequi ereen elpH del amezcl adereacci ón paraqueel acopl ami entodel assal esdedi azoni oseaópti moconf enol esycon ami nas? Encondi ci onesapr opi adas,l assal esdedi azoni or eacci onaconazocompuest os.En g e ne r a l ,e la ni l l oa r o má t i c oq uer e a c c i o nac o nl as a ldedi a z o ni o ,s uf r euna t a q uede li o n di azoni o,est ecompuest oat acant eparaef ect uarunmej orat aquedebedecont enerun g r upodef ue r t et e nde nc i aal i be r a re l e c t r o ne syunme di oq uef a ci l i t ee s t et r a ns po r t e ,e n est ecasosonusadosl osf enol es( OH)yl asami nas( NH2) .Lacopul aci ónconf enol esse hacee nmedi omoder adament eal cal i no( al r ededordeunpH de8) ,yconami nassehace enunmedi ol i ger ament eáci do( al r ededordeunpH de6) .
d)¿Quéesun col oranteycomoi mpart ecol oraunatel a? Esunasust anci aquepenet r ayper manececol or eandouni f or mement ecual qui er super fici epermeabl e.Elcol orant eescapaze sabsorberadet ermi nadasl ongi t udesde o ndade le s pe c t r ov i s i bl e .Elc ol o rq uet e ng al at e l at e ñi dae se lq uee s t ár e fl ej andoyl o s demásl oses t áabsor bi endo.
e)¿Cualesl atoxici daddel osreacti vosuti l i zadosydel osproductosobteni dos?
f )¿Quetratami entorequi erenl osresi duosgenerados?
¿Cómoreacci onaeláci dosul f aní l i cocon elcarbonatodesodi o?
R=Apesardequel ar eacci ónsul f úri coyelcarbonat odesodi odasul f at odesodi oyáci do carbóni co,est eúl t i monoesposi bl eobt ener seporquel apr esenci adeunasol amol écul a deaguacatal i zadacat al i zasudescomposi ci óni nmedi at aendi óxi dodecar bonoyagua. H2SO4+Na2CO3>Na2SO4+H2CO3>Na2SO4+H2O CO26.¿Quépr oduct os set i enenenl amezcl ader eacci ón?R=Lareacci ónpr evi at i enel ugarent r eunaami na pri mar i aar omát i cayNaNO2enpr es enci adeHCloH2SO4,paraf or marunasalde di azoni o.Unavezf ormadaest asalent r aal aCopul aci ón,dondel osi onesdedi azoni o aromát i cosseacopl anconsust r at osact i voscomol asami nasyl osf enol espar af ormarun di azoc ompues t o.
