UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITTLÁN QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO LABOATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA III ALUMNO: Silva Fragoso José Antonio PROFESORA: M. en C. Virginia Benítez Solís Gpo. 1551 Semestre 2013-I FECHA DE ENTREGA: 27-Agosto-2012
CUESTIONARIO PREVIO 3.- SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA EN HETEROCICLOS PENTAGONALES AROMÁTICOS OBJETIVO.Ejemplificar reacciones de sustitución electrofílica aromática en sistemas heterocíclicos aromáticos de cinco miembros. Comparar condiciones de reacción, orientación y reactividad con los derivados del benceno. 1.- Efectuar Mecanismo de Reacción.
2.- Comprobar, si los compuestos heterocíclicos: pirrol, tiofeno y Furano cumplen con la regla de aromaticidad. Los sistemas de anillos monoheteroatómicos insaturados de 5 miembros, furano, pirrol y tiofeno, t iofeno, contienen un componente cis-dienoide en su estructura. Las reacciones de estos heterociclos sugieren que todos ellos están dotados de un carácter aromático considerable. Desde el punto de vista del orbital molecular, estas moléculas pueden describirse como formadas por pentágonos planares con átomos de carbono con hibridación sp2 . Cada uno de los cuatro átomos de carbono tiene un electrón en el orbital pz y el heteroatómo tiene 2 electrones p. Estos orbitales p se sobreponen produciéndose nubes π por encima y por debajo del anillo que dan estabilidad al anillo. El pirrol, el furano y el tiofeno dan productos de sustitución electrofílica porque son aromáticos. Cada uno tiene 6 electrones π en un sistema conjugado cíclico de traslape de orbitales p. Otra descripción desde el punto de vista del enlace de valencia considera a estas moléculas como híbridos de resonancia de diversas estructuras. Esta descripción explica el resultado de deslocalización del par de electrones no compartidos del heteroátomo, es decir, el grado de la carga negativa que tienen los carbonos del anillo.
La estructura es la que contribuye más porque en ella no existe separación de carga. N H
N H
N H
N H
N H
3.- Investigar: orden de electronegatividades, momentos dipolares y propiedades dienófilas de estos heterociclos. Las electronegatividades de los heteroátomos son del orden siguiente: Oxígeno > nitrógeno > azufre; las estructuras de resonancia son de menor importancia en el caso del furano, en relación al pirrol y al tiof eno (el oxígeno se resiste más a ceder su par de electrones) y por consiguiente el furano es el menos aromático de los 3 heterociclos. H N
efecto inductivo (hacia el N) efecto mesomérico (más importante)
A O
efecto inductivo efecto mesomérico
B S
efecto inductivo efecto mesomérico (predomina)
C carácter aromático C > A > B
En los estudios de de comparación de momentos dipolares de los heterociclos con los de compuestos de referencia apropiados con dipolos conocidos, se sabrá que existe deslocalización del par de electrones del anillo, por lo cual hay aportaciones significativas de las estructuras polares de resonancia. H N
O
S
1.57
1.68
1.87
H N
O
S
0.71
0.52
1.84
Por consiguiente, la aromaticidad de estos heterociclos depende de los dos electrones del heteroátomo aporta al sistema π.
4.- Buscar importancia y aplicación en medicina de los productos obtenidos (2-nitrotiofeno y 2-acetiltiofeno). La importancia y aplicación del 2-nitrotiofeno, es que puede ser intermediario de síntesis orgánicas de tieno [2,3-b]piridinas, cuya importancia radica en la actividad como analgésicos, antiinflamatorios, sedantes, anticoagulantes, así como actividad biológica contra la diabetes mellitus . Se ha encontrado actividad biológica al 2-acetiltiofeno como parte de un conjunto de agentes que inhiben la actividad de los leucocitos Polimorfonucleares. PROPIEDADES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS. Tiofeno Fórmula: C4H4S, P.M. 84.14 g/mol. Líquido con un ligero aroma parecido al del benceno, p.f. -38 ºC, p.e. 84 ºC, densidad de 1.051 g/ml. Insoluble en agua, soluble en la mayoría de los solventes orgánicos. Altamente inflamable. Características Toxicológicas. Puede causar irritación, enrojecimiento y dolor al contacto cutáneo y ocular. Por inhalación puede causar dolor de garganta, tos y vértigo. Anhídrido Acético Fórmula: (CH3CO)2O, P.M 102.09g/mol. Líquido muy refractivo, fuerte olor acético. Alto riesgo de incendio. Combustible, p.e. 139ºC, p.f. -73ºC, densidad de 1.08g/cm 3. Soluble en agua, alcohol, éter y cloroformo. Características Toxicológicas. Conjuntivitis, lagrimeo excesivo, edema y opacidad corneal, fotofobia. Irritación nasal y nasofaríngea, tos, disnea y bronquitis. Quemaduras cutáneas y vesiculización cutánea. Dermatitis. Ácido Nítrico Fórmula: HNO3, P.M. 63.01g/mol, Líquido incoloro, olor característico, asfixiante. Densidad de 1.51g/ml, p.f. 41.59ºC, p.e.82.6ºC. Características Toxicológicas. Irritación de ojos, membranas mucosas y piel. Edema pulmonar, pneumonitis y bronquitis. Erosión dental. Ácido Acético Glacial. Líquido claro e incoloro con fuerte olor a vinagre. El ácido acético glacial (con un mínimo de 99,87% del ácido), es un líquido higroscópico que se solidifica por debajo de los 16,7 ºC y se convierte en un sólido cristalino blanco. P.M. 60.05g/mol, p.e. 118ºC, p.f. 16.85ºC, densidad de 1.049g/cm 3 Características Toxicológicas.
Ingestión. Dolor de garganta, vómito, diarrea, dolor abdominal, ardor del tracto digestivo. Inhalación. Dolor de garganta, dificultad respiratoria, tos. Irritante cutáneo. Irritante ocular, visión borrosa.
2-Nitrotiofeno Fórmula: C4H3NO2S, P.M. 129.14 g/mol. Solido o polvo blanco, insoluble en agua, p.f. 43-45 ºC, p.e. 224-225 ºC. Características Toxicológicas. Puede causar ligera irritación al contacto ocular y cutáneo. Puede causar enrojecimiento y dolor al contacto. Ácido Fosfórico Fórmula: H3PO4, P.M. 98.00 g/mol. Sólido blanco o incoloro, líquido oleoso, p.f. 42 ºC, p.e. 158 ºC, densidad de 1.68 g/ml. Soluble en agua, alcohol y éter. Características Toxicológicas. Los síntomas potenciales por sobre exposición son irritación de las vías superiores respiratorias, irritación cutánea y ocular al contacto. Puede causar quemaduras cutáneas y dermatitis. Sulfato de Magnesio Fórmula: MgO4S, P.M. 120.37 g/mol. Solido cristalino blanco, p.f. 1124 ºC (se descompone), p.e. no aplicable, densidad de 2.66g/ml. Soluble en agua y alcohol. Características Toxicológicas. La sobre exposición puede causar debilidad muscular, ataxia, confusión, nauseas, vómito, bradicardia, hipotensión. Crónicamente puede causar daño renal. 2-Acetiltiofeno Fórmula: C6H6OS, P.M. 126.18 g/mol. Líquido de olor penetrante, p.f. 9-11 ºC, p.e. 211-213 ºC, densidad de 1.17 g/ml. Soluble en agua, alcohol y éter. Características Toxicológicas. Es muy tóxico por ingestión, causando quemaduras e incluso la muerte. También puede ser algo irritante al contacto ocular y cutáneo, al igual que por inhalación causando quemaduras de las vías respiratorias altas, llegando incluso a ser mortal.
REFERENCIAS: McMURRY, John, (2008), “Química Orgánica” , 7ª ed., Ed. CENGAGE Learning. México D.F. Pp. 1152-1155. MERCK RESEARCH LABORATORIES, (2006), “The Merck Index” , 14a ed, Ed. Merck & CO., INC., Whitehouse Station, New Jersey, U.S.A., pp 350, 652, 826, 1250, 1253, 1480-1281, 1485. PAQUETTE, Leo A., (2005), “Fundamentos de Química Heterocíclica.” , Ed. Grupo Editorial Limusa, México, D.F. Pp. 115-118. THORNTON, Robert, (1998), “Química Orgánica” , 5ª ed., Ed. Addison Wisley Latinoamérica, México, D.F. Pp. 771-772. http://rmfqt.cinvestav.mx/rmfqt/2006/CartelesII.html
