IDENTIFICACIÓN DEL ACIDO 4-AMINOBENZOICO 4-AMINOBENZOICO POR ANÁLISIS CLÁSICO
Víctor A. Castaño Rodriguez – 1326724 1326724 –
[email protected] [email protected] Andres C. Florez Castaño – 1324208 1324208 – andres.camilo.florez@correoun
[email protected] ivalle.edu.co
Programa de Tecnología Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas Universidad de Valle RESUMEN: En esta práctica se analizó la muestra desconocida número dos. Se purifico la muestra por sublimación sublimación y se realizó el examen e xamen preliminar a la muestra, siendo esta sólida, blanca en forma de agujas e inodora, se tomó el punto de fusión y se obtuvo un rango de 188.4 a 192.6°C. Se realizaron pruebas de análisis orgánico clásico como la pruebas de llama (desprendimiento de hollín), solubilidad en hidróxido de sodio al 10% (positiva), efervescencia efervescencia en bicarbonato de sodio (muy leve), fusión con sodio (positivo para nitrógeno) y papel periódico (positiva). (positiva). Se preparó el derivado con etanol catalizado catalizado con ácido sulfúrico y se obtuvo un compuesto solido con punto de fusión de 88.8°C, se identifica el derivado como 4-aminobenzoato 4-aminobenzoato de etilo (benzocaína) y la muestra desconocida como el ácido 4-aminobenzoico. 4-aminobenzoico. Palabras Palabras clave: Análisis
orgánico clásico,muestra solida punto de fusión, preparación de derivado.
molecular 137.13 g g y su estructura es la siguiente.
INTRODUCCIÓN AL COMPUESTO El compuesto analizado en la práctica es el ácido 4-aminobenzoico. Esta es una sustancia necesaria para la síntesis de ácido fólico por muchos organismos; está incluido en el complejo de la vitamina B, aunque no es un nutriente esencial para los seres humanos. Es sintetizada por muchas bacterias; las sulfonamidas actúan mediante el bloqueo de su síntesis; También absorbe la luz ultravioleta, específicamente los rayos ultra violeta medianos (UVB), y se utiliza como un filtro solar, la máxima concentración autorizada en productos cosméticos cosméticos terminados terminados es del 5% [1].
Figura 1. Estructura 1. Estructura plana y en 3D del ácido 4aminobenzoico [2].
El ácido 4-aminobenzoico también es conocido como acido p-aminobenzoico, Ácido anilina-4carboxílico y en la Nomenclatura Internacional de Ingredientes Cosméticos como PABA. Es un Polvo cristalino inodoro; puede ser ligeramente amarillo en prolongada exposición a la luz y el aire. Tiene un punto de fusión de 188.5°C. Su fórmula molecular es C 7H7 NO2, de peso
ANÁLISIS Y RESULTADOS
DISCUSIÓN
DE
Se realizó el análisis preliminar, se observó el estado de agregación de la muestra, el color y el olor. Luego se midió el punto de fusión de la muestra sólida y se observa el rango en el que 1
éste pasa a estado líquido. Debido a que la fusión ocurrió en un rango 191.2 a 199.3°C, se deduce que se encuentra impura y se procede a purificar por medio de sublimación que consiste en que algunas sustancias sólidas cambian de estado sólido a vapor sin pasar por el estado líquido y se utiliza para separar compuestos sublimables de impurezas no sublimables [3]. La muestra purificada da un intervalo de fusión de 188.4 a 192.6°C, se considera pura y procede a realizar la prueba de análisis clásico.
La presencia de nitrógeno en la muestra, nos da grupos funcionales que puede tener una molécula. Esto se debe a que el nitrógeno hace parte de grupos funcionales como aminas (alifáticas y aromáticas), amidas, iminas y compuestos nitrogenados. Por lo anterior se realiza la prueba del papel periódico que consiste en acción de la lignina en papel de periódico. Las aminas primarias y secundarias producen un color amarillo-naranja inmediatamente como se observó en la práctica, por lo que probablemente contiene un grupo amino la muestra desconocida [6].
La primera prueba realizada fue la de llama con el fin de identificar si el compuesto es alifático o aromático. La muestra fue calentada con una llama de fosforo y se observó desprendimiento de hollín en la espátula. Esta es una señal de combustión incompleta característica de compuestos aromáticos [4].
Se probó solubilidad en una solución de NaOH al 10% y se observó que la muestra era soluble. Esto es señal que probablemente contiene un grupo funcional ácido (pKa <15) que está desprotonado por el hidróxido de sodio y produce un compuesto iónico. Dos grupos funcionales comunes con esta propiedad son ácidos carboxílicos (pKa ~ 5) y fenoles (pKa ~ 10).
[Ec.1]
Para el análisis elemental se realizó la prueba de fusión con sodio que consiste en la fusión de la muestra orgánica con el sodio metálico que convierte el azufre en sulfuro de sodio (Na 2S), el nitrógeno en cianuro de sodio (NaCN) y los halógenos en halogenuros.
→
[Ec.2]
Se obtuvo resultados negativos para halógenos y positivo para nitrógeno. Lo que significa que la muestra al contener nitrógeno forma cianuro de sodio (NaCN)
Figura 2. Reacción del NaOH con ácidos carboxílicos y fenoles. Para diferenciar entre el ácido carboxílico y fenol, se realizó la prueba de bicarbonato de sodio que desprotona los grupos funcionales con un pKa <8, pero no los que tienen un pKa> 8.
Al adicionarle sulfato amónico ferroso en medio alcalino se obtiene: ( ) ( ) () () [Ec.3]
El FeSO4 reacciona con el NaCN y forma el complejo ferrocianuro férrico ( () ) que tiene un color característico que es el azul de Prusia [5]. () [Ec.4] () ( ) ()
Figura 3. Reacción del NaHCO3 con ácidos carboxílicos y fenoles [7].
[Ec.5]
2
Con lo anterior se especula la presencia de un compuesto aromático, con grupos funcional de ácido carboxilo y de amina, por lo que se prepara el derivado por medio de la esterificación del ácido carboxílico. La esterificación catalizada por ácido de Lewis o de Brönstedt de ácidos carboxílicos con alcoholes para dar ésteres es una reacción típica en la que los productos y reactivos están en equilibrio. La adición de un protón (H 2SO4) conduce a un electrófilo más reactivo. El ataque nucleofílico del alcohol da un intermedio tetraédrico en la que hay dos grupos hidroxilo equivalentes. Uno de estos grupos hidroxilo se elimina después de un cambio de protones (tautomería) para dar agua y el éster.
REFERENCIAS [1] Miller-Keane Encyclopedia and Dictionary of Medicine, Nursing, and Allied Health, Seventh Edition. © 2003 by Saunders, an imprint of Elsevier, Inc. All rights reserved. [2] Scientific committee on consumer products, opinion on 4-aminobenzoic acid, European commission, 20 de Junio 2006, pág. 3-6. [3] Purification of Molecular Compounds, Sublimation http://employees.csbsju.edu/cschaller/Principles% 20Chem/purification/sublimation.htm (Consultado Diciembre 28, 2015) [4] N.K. Vishnoi, Advance practical organic chemistry, 2 da edición, Publishing House PVT LTD, 2005, pág. 42 [5] Análisis cualitativo elemental orgánico http://organica1.org/1345/1345pdf11.pdf (Consultado Diciembre 28, 2015) [6] Detection of amines. http://shodhganga.inflibnet.ac.in/bitstream/10603/ 30711/11/11_chapter5.pdf (Consultado Diciembre 29, 2015)
Figura 4. Mecanismo de esterificación de Fischer [8].
[7] Solubility Tests for Unknowns http://www2.ups.edu/courses/organicchemlab/c25 0lab.10/aqsolubility.htm (Consultado Diciembre 29, 2015)
Al utilizar este mecanismo, se prepara el derivado con etanol y ácido sulfúrico. Dejándose en reflujo por 45 minutos, luego se filtró y se lavó el precipitado con gotas de cloroformo. Se dejó secar en el horno.
[8] Organic chemical portal, Fischer esterification. http://www.organicchemistry.org/namedreactions/fischeresterification.shtm (Consultado Diciembre 29, 2015) [9] Masato Koreeda, Experiment 3. Ester Formation: Preparation of Benzocaine. http://www.umich.edu/~chem216/216%20S11Expt%203.pdf (Consultado Diciembre 29, 2015) [10] Sigma-Aldrich, Ethyl 4-aminobenzoate http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial /112909?lang=en®ion=CO (Consultado Diciembre 29, 2015)
Figura 5. Síntesis de benzocaína a partir del ácido 4-aminobenzoico [9]. El derivado presento un punto de fusión de 88.8°C y entra en el rango reportado en la literatura de 88 a 90°C [10], lo que confirma que el derivado es benzocaína y su predecesor fue el ácido 4-aminobenzoico. 3
