Esterificación: Síntesis de Salicilato de Metilo Govea Jonny, 6-713-1600; Morales Duneska, 4-797-741; Saldaña Irving, 4-802-1159.
Curso de Química Orgánica 235L, Escuela de Farmacia, Fa rmacia, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Autónoma de Chiriquí. David, Chiriquí, República de Panamá. Email:
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Resumen El reacción de esterificación es un proceso en donde se obtienen ésteres a partir de ácidos carboxílicos y alcoholes en presencia de ácidos minerales. La preparación de salicilato de metilo se llevará a cabo mediante esta reacción utilizando ácido salicílico con metanol. El objetivo de esta experiencia es adquirir destrezas en la práctica de esterificaciones y obtener el compuesto comúnmente llamado mentol. Durante la realización de la práctica se obtuvo un compuesto de olor a menta, característico del salicilato de metilo, también se realizaron reacciones de oxidación de alcoholes en donde se comprobó la formación de ácidos carboxílicos por la liberación de CO2 al agregar bicarbonato.
Palabras claves: esterificación, salicilato de metilo, oxidación, ácidos carboxílicos, ácido salicílico. Objetivos: -
Adquirir conocimiento y práctica en la técnica de esterificación.
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Realizar la esterificación del salicilato de metilo.
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Analizar el mecanismo de esterificación para la formación de ésteres
Marco Teórico Se denomina esterificación al proceso por el cual se sintetiza un éster. Un éster es un compuesto derivado formalmente de la reacción química entre un ácido carboxílico y un alcohol. Por lo general, los ésteres son compuestos volátiles que tienen
olores característicos. (John McMurry, 2008)
Anteriormente, el salicilato de metilo se preparaba a partir de destilados del azúcar de las ramas de abedul o del de l té de Gaultheria procumbens, hoy en día, el salicilato de metilo se produce sintéticamente mediante la reacción de ácido salicílico y metanol . (Flórez, J.2001) El salicilato de metilo se emplea principalmente como agente aromatizante y posee la ventaja de que se absorbe a través de d e la piel. Una vez absorbido, el salicilato de metilo puede hidrolizarse a ácido salicílico, el cual actúa como analgésico. Este producto puede extraerse de varias plantas medicinales capaces de aliviar el dolor.
La preparación de salicilato de metilo se llevará a cabo mediante una esterificación del ácido salicílico con metanol, catalizada por ácido sulfúrico. En estas condiciones, la reacción supone un proceso reversible, en el que la posición de equilibrio no es favorable a la formación del éster (Morrison, R. T. y Boyd, R. N.). Para desplazar el equilibrio en la dirección deseada, un procedimiento muy habitual consiste en eliminar el agua formada por destilación azeotrópica utilizando un Dean-Stark, llevando a cabo la reacción en presencia de un ligero exceso de alcohol. De esta forma, pueden conseguirse elevados rendimientos partiendo de reactivos baratos y asequibles como son los ácidos carboxílicos y alcoholes. La oxidación de alcoholes es una reacción orgánica importante. Los alcoholes primarios pueden ser oxidados a aldehídos o ácidos carboxílicos mientras que la oxidación de alcoholes secundarios, normalmente termina formando cetonas (Wade, L.G. Jr. 1993) La oxidación directa de los alcoholes primarios a ácidos carboxílicos normalmente transcurre a través del correspondiente aldehído, que luego se transforma por reacción con agua en un hidrato de aldehído antes de que pueda ser oxidado a ácido carboxílico. (Fox, M. A. y Whitesell, J. K)
Materiales Nombre Capacidad Tubos de ----ensayo Goteros 1mL
Cantidad 3 5
Vasos químicos Baño María
50 y 100mL -----
5 1
Reactivos Reactivo Toxicidad Salud: 3 cido Sulfúrico Inflamabilidad: 0 conc. Reactividad: 2 R. Especial: cor Salud: 2 Alcohol Inflamabilidad: 3 Metílico Reactividad: 0 R. Especial: --Salud: 1 cido Salicílico Inflamabilidad: 1 Reactividad: 0 R. Especial: cor Salud: 0 Etanol Inflamabilidad: 3 Reactividad: 0 R. Especial: --Salud: 3 Cromato cido Inflamabilidad: 0 Reactividad: 1 R. Especial: ox Salud: 1 Permanganato Inflamabilidad: 0 de Potasio Reactividad: 0 R. Especial: ox
Fase Experimental -
-
Añada cromato gota a gota
Coloque el sobrenadante en otro tubo
Observe la formación de un precipitado
Mida el pH
Añada bicarbonato de sodio
Síntesis de salicilato de metilo Coloque 1,5g de ácido salícilo en un tubo
Disuelva con 3mL de metanol
Coloque en baño María por 5min
Agregue 10 gotas de ácido sulfúrico
Viertalo en un vaso con 50mL de agua caliente
Deje enfriar y perciba el aroma
Oxidación con permanganato
En un tubo agregue 2mL de etanol
Añada permanganato gota a gota
Coloque el sobrenadante en otro tubo
Observe la formación de un precipitado
Mida el pH
Añada bicarbonato de sodio
-
En un tubo agregue 2mL de etanol
Oxidación con cromato
Resultados Prueba Síntesis de salicilato de metilo Oxidación con permanganato
Oxidación con cromato
Observaciones Se observó la formación de un precipitado blanco con olor mentolado. Se observó la formación de un precipitado marrón. El pH medido del sobrenadante fue de 1. Al agregar bicarbonato presentó efervescencia Se observó la formación de un precipitado celeste. El pH medido del sobrenadante fue de 1. Al agregar bicarbonato presentó efervescencia
establezca en un tiempo razonable para favorecer el producto más estable, (Carey, F. A, 1999). Es importante que esta temperatura se controle entre 60 a 70 °C para evitar evaporación del alcohol
Discusión -
Síntesis de salicilato de metilo
La primera parte de la experiencia fue la síntesis de salicilato de metilo. Para ello colocamos en un tubo de ensayo 1.5g de ácido salicílico 3mL de alcohol metílico y 10 gotas de ácido sulfúrico. El ácido salicílico contiene un grupo carboxilo y un grupo fenol, ambos grupos funcionales pueden formar esteres debido a que reacciona por ambos lados de la estructura. El carboxilo del ácido salicílico y el hidroxilo del alcohol reaccionan en medio ácido para dar un éster; en este caso el salicilato de metilo, estar reacción es conocida como esterificación de Fischer. La mayoría de ácidos carboxílicos son aptos para la reacción, pero el alcohol debe ser generalmente un alcohol primario o secundario. Los alcoholes terciarios son susceptibles a la eliminación, y los fenoles suelen ser muy poco reactivos para dar rendimientos útiles. La muestra fue sometida a un baño María ya que las temperaturas elevadas permiten que el equilibrio se
Esta reacción de esterificación pasa por el ataque nucleófilo del oxígeno específicamente del alcohol al carbono del grupo hidroxilo, La reacción de esterificación de Fischer, es una reacción de sustitución nucleofílica en el acilo, que se efectuará en condiciones ácidas, por ello agregamos el H2SO4. Aun cuando los ácidos carboxílicos carboxílicos no son lo suficientemente reactivos para ser atacados por la mayoría de los nucleófilos, pueden hacerse mucho más reactivos en presencia de un ácido mineral fuerte como ácido sulfúrico, ( Atkins J. y Jones, 2012 ). ). El ácido sulfúrico actúa protonando el átomo de oxígeno del grupo carbonilo, con lo que imparte carga positiva al acido carboxílico y hace a éste mucho más reactivo hacia el ataque nucleófilo por alcohol. La pérdida posterior de agua forma el éster como producto final. Al final del proceso se dejó enfriar y pudimos percibir un precipitado blanco y un aroma característico de los productos mentolados, debido a la formación del éster salicilato de metilo
Reacción de síntesis de salicilato de metilo
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Síntesis de ácido por oxidación del alcohol
Esta experiencia fue realizada colocando 2 ml de etanol en un tubo de ensayo y luego se agregó KMnO 4, esta reacción es conocida como oxidación la cual implica la pérdida de uno o más hidrógeno del carbono que tiene el grupo -OH, observamos una coloración morada inicial característica del permanganato de potasio, esperamos unos minutos minutos hasta observar la decantación, el alcohol reacciona con el KmMnO4, este cede uno de sus oxígenos al etanol y este libera uno de sus hidrógenos produciendo ácido acético ( ácido carboxílico). La parte líquida de color café claro corresponde al precipitado de óxido de manganeso.
El tipo de producto que se genera gene ra depende del número de estos hidrógenos a que tiene el alcohol, es decir, si es primario secundario o terciario. El etanol es un alcohol primario el cual puede perder ambos hidrogeno y formar un ácido.
El cromato es un oxidante muy potente capaz de oxidar el grupo alcohol del alcohol etílico hasta el ácido carboxílico correspondiente, ácido acético. El trióxido de cromo es sintetizado por tratamiento de cromato de sodio o el correspondiente dicromato de sodio con ácido sulfúrico, y es conocido como reactivo de Jones. El Cr (VI) se reduce a Cr (III) oxidando el alcohol. Este reactivo afecta a numerosos grupos orgánicos, por lo que no es conveniente utilizarlo cuando la molécula presente varios grupos funcionales (además del alcohol, El mecanismo consiste en el ataque del alcohol al trióxido de cromo, formando un intermedio que descompone hacia el carbonilo y Cr (III). Pudimos observar una coloración verde azul característica de esta reacción. La presencia del ácido fue verificada en ambas pruebas midiendo el pH del sobrenadante el cual debe dar un pH entre 1 aproximadamente, así mismo se determinó cualitativamente añadiendo bicarbonato de sodio, sabemos que las reacción de ácidos con bicarbonato se manifiesta con una efervescencia producto de la liberación de CO 2.
(Masterton, W.L.; Hurley, C.N.,2003)
La oxidación de los alcoholes también se puede conseguir utilizando el reactivo CrO3 en una disolución acuosa diluida de ácido sulfúrico.
Conclusión
Pudimos obtener conocimientos sobre la esterificación, quedando claro que es un un proceso de formación en el que principalmente reaccionan un ácido orgánico y un alcohol, esto fue comprobado a través de la síntesis de salicilato de metilo, en donde se pudo determinar que el mecanismo ocurrido en esta síntesis es una sustitución nucleófila, y también determinamos la eficacia del ácido salicílico para este proceso debido a que tiene la facilidad de formar ésteres debido a sus estructura. Otra de la es experiencias nos lleva concluir que el uso de oxidantes fuertes como el permanganato de potasio, puede llevar a la formación rápida de aldehídos. Sin embargo, algunas de las moléculas sufren de una oxidación vigorosa que lleva a la formación de ácidos carboxílicos y que un alcohol primario puede ser oxidado a través del reactivo Jones por la reducción del Cr(VI), para la formación de un ácido carboxílico.
Cuestionario 1- Formule un mecanismo detallado para la reacción de esterificación realizada.
3- el rendimiento del proceso. Para aumentar el rendimiento de una reacción de esterificación se puede aumentar la concentración de unos de los reactivos, generalmente el más económico, para generar más productos. También se pueden utilizar sustancias higroscópicas que no participen en la reacción, para que absorba el agua producida.
Bibliografía John McMurry. Cengage Learning. México 2008 7ª ed. (Texto GUIA) Morrison, R. T. y Boyd, R. N., Química Orgánica, 5ª. Edición, México, Ed. Addison Wesley Longman de México, S.A. de C.V., 1998. Wade, L. G.Jr., Química Orgánica, 2ª. Edición, México, Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. de C.V., 1993. Fox, M. A. y Whitesell, J. K., Química Orgánica, 2ª. Edición, México, Ed. Pearson Educación, 2000. Flórez, J.: FARMACOLOGÍA HUMANA. 4º Edic. , Editorial MassonSalvat Medicina 4° o 5° edición –2001. Carey, F. A., Química Orgánica, 3ª. México, Edición, Ed. McGraw-Hill, 1999. Atkins J. y Jones, L., , Principios de Química. Los caminos del descubrimiento, 5ª Ed. Editorial Médica Panamericana, Madrid 2012.
2- Indique otros métodos para aumentar
Masterton W.L., Hurley, C.N., , Química: Principios y Reacciones. 4ª edición, Thomson Editores, Madrid.2003.
