Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias Departamento de Cs. Farmacéuticas Análisis Farmacéutico Farmacéutico Instrumental Instrumental
REACCIÓN DE PAAL-KNORR: OBTENCIÓN DE 1-FENIL-2,51-F ENIL-2,5- DIMETILPIRROL
Lorena Cortes Hidalgo Nadia Zepeda Rodríguez
[email protected] 15 de Mayo del 2017 Profesor (a): Sandra Fuentes Ayudante: Maria Godoy
INTRODUCCIÓN El pirrol es una estructura estructura carbonada que forma un heterociclo al unir unir un nitrógeno dentro de la cadena de cinco miembros (cuatro carbonos y un nitrógeno), que cuando no está sustituido se comporta como un ácido de fortaleza similar a los alcoholes. Tiene características aromáticas, su basicidad es bastante baja comparada con otros heterociclos nitrógenos, ya que el par de electrones del nitrógeno se deslocaliza y no es cedido como sucede con las otras moléculas que presentan mayor basicidad [1]. El pirrol es una sal importante en la industria farmacéutica, el N-metilpirrol es un precursor del ácido N-metilpirrolcarboxílico, el cual se usa como precursor en la industria farmacéutica. Un ejemplo de un pirrol de utilidad en la industria alimentaria es el 2-acetil-pirrol que da sabor a nuez, el regaliz, la levadura en el pan, avellanas, tostado. Forma parte del grupo HEMO de la hemoglobina. Algunos métodos de obtención de pirroles son los siguientes: -
La acetonilacetona se obtiene por hidrólisis alcalina del 2,3-diacetilsuccinato de dietilo y calentamiento del ácido libre (ruptura cetónica).
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Síntesis de Hantzsch es menos aplicable, requiere de la combinación de un β -cetoéster con una α-clorocetona en presencia de amoníaco o de una amina primaria alifática.
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Síntesis de Knor: se caracteriza porque se producen pirroles con altos rendimientos que consiste en la condensación de una alfa amino cetona o alfa-amino-beta-cetoester a lfa-amino-beta-cetoester con una cetona o un cetoester en presencia de re activos como ácido acético[2].
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Síntesis de Paal Knor: Procedimiento general por medio del cual se calienta un compuesto 1,4-dicarbonílico enolizable con un agente deshidratante (H 2SO4) o bien, con amoniaco o una amina primaria. Este último es el que ha experimentado un interés reavivado desde perspectivas sintéticas debido a que logra ser simple y directo. 1
1. HIPÓTESIS Al hacer reaccionar 2,5-hexanodiona y anilina mediante la síntesis de Paal Knorr se obtendrá el compuesto 1-fenil-2,5-dimetilpirrol. 2. OBJETIVOS Objetivo General:
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Sintetizar 1-fenil-2,5-dimetilpirrol por condensación de 2,5-hexanodiona y anilina, utilizando Ácido clorhídrico como catalizador de la reacción. Objetivos Específicos
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Calcular el porcentaje de rendimiento de 1-fenil-2,5-dimentilpirrol.
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Determinar y comparar el punto de fusión del compuesto obtenido.
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Analizar el producto obtenido por medio de la técnica de espectroscopia infrarroja.
3. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales: -
Matraz de Erlenmeyer de 250 mL Probeta Matraz Fondo redondo Refrigerante Pipetas Pasteur Micropipeta 2 Vasos de precipitado 2 Pinzas 2 Doble Nuez 2 Mangueras Papel filtro Embudo de Büchner Espátula Tapón Matraz de Kitasato Manguera de filtración
Reactivos: -
2,5-hexanodiona Anilina Etanol HCl
Equipos: -
Manto calefactor
Métodos En un matraz de fondo redondo, se añadió 0.8 mL de anilina (0.793 g, 8.525mmol), 1 mL de 2,5hexanodiona (0.947 g, 8.30 mmol) y 1 gota de HCl. Se instaló el sistema de reflujo con agitación continua y se calentó a ebullición durante 1 hora. Posteriormente se vertió la mezcla de reacción caliente en un matraz Erlenmeyer que contenía 25 mL de agua y 1.5 mL de HCl concentrado. El producto formado se aisló por filtración y se lavó con agua. A continuación se purificó por par de disolventes etanol-agua 1:1 y se dejó secar a una temperatura de 30-40 °C durante algunos minutos. Guardar el producto por una semana para poder medir su punto de fusión, calcular el % de rendimiento y por último obtener el espectro IR.
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4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN RESULTADOS El producto que se obtuvo fue sólido de color beige claro, casi blanco, lo que es característico de este pirrol.
Fig.1: Recristalización de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol Peso final de la muestra (1-fenil-2,5 dimetilpirrol): 1,20 g Punto de fusión experimental de 49,7°C. Punto de fusión teórico: 50-51°C
Fig.2:Reacción de 1-fenil-2,5 dimetilpirrol Basándonos en las leyes de la química en la cual se enuncia que el reactivo en menor cantidad es el que limita la reacción, para el cálculo del rendimiento partimos de la 2,5-hexanodiona, ya que este es el que se encuentra en menor proporción: Anilina = 0.8 ml x 1,02 g/ml = 0,816 g / 93,13 g/mol = 0.0088 mol 2.5-hexanodiona = 1 ml x 0.974 g/ml = 0,974 g / 114,14 g/mol = 0,0085 mol : Reactivo Limitante 1 mol 2,5-hexanodiona ----> 1 mol de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol 0,0085 mol 2,5-hexanodiona -----> X mol de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol X= 0,0085 mol x 171,13 g/mol = 1,45 g Rendimiento teorico de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol Pes o de 1-fenil-2,5-dimetilpirrol obtenida: 1,20 g % R endimiento = 1,20 / 1,45 x 100 = 82,7%
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Fig.3: Mecanismo de reacción de 1-fenil-2,5 dimetilpirrol
DISCUSIÓN Esta práctica se realizó mediante la condensación de un compuesto1,4-dicarbonílico (1mL de 2,5 hexaodiona) y anilina (0.78mL), por el método de reflujo, utilizando como disolvente 2mL de etanol y una gota de HCl concentrado, aplicando calor, donde el medio ácido funciona como catalizador promoviendo la protonación de la molécula del compuesto dicarbonílico y con ello a deshidratación. Durante los 60 minutos del reflujo, se pudo observar, un cambio de color de la solución a anaranjado, lo que indica que la reacción se está llevando a cabo. Después del reflujo, se le agrego agua acidulada a la solución con HCl para neutralizar un posible exceso de anilina, formándose así un precipitado[3], que indica la formación de cristales de pirrol, ya filtrado el precipitado, se realizó una recristalización con par de disolventes (etanol-agua a la razón 1:1) para purificar el producto, obteniendo un puno de fusión experimental de 49,7°C, muy cercano al teórico, 4
por lo que se puede deducir que si se logró obtener el pirrol; sin embargo, el rendimiento de la reacción resultó ser de 82,19%, si bien es muy cercano a la bibliografía el cual indica que esta síntesis presenta un rendimiento del 80% aprox. , puede que un pequeño porcentaje adicional corresponda al solvente utilizado esto debido a que posiblemente el tiempo de secado en la estufa no haya sido el más óptimo y al momento de pesar influyera en la masa total de nuestro producto obtenido. En relación al perfil de espectroscopia IR obtenido del 1-fenil-2,5-dimetilpirrol en el practico (Fig.4), se puede observar que las señales se encuentran entre los 30-700 cm -1, lo cual no se correlacionan con las bandas Teóricas [2]. Según la literatura [2] se observan señales: en 3490 cm-1 que compete a la del pirrol, entre los 3000-3100 cm -1 que corresponde a los protones aromáticos, entre los 1680-1660 cm -1 señales al C=C y entre los 1600 -1700 cm .1 señales pertenecientes al C=N. Por lo tanto no se logra reconocer las señales en el espectro de la muestra extraída del laboratorio.
Fig.4: Espectro IR 1-fenil-2,5-dimetilpirrol. 5. CONCLUSIONES En este práctico se logró obtener 1 -fenil-2,5-dimetilpirrol mediante reflujo utilizando Anilina y 2,5 hexanodiona con un rendimiento de 82,7% y en estado puro con un punto de fusión de 49,7°C. Fue posible comprobar que el método por la síntesis de Paal -Knorr logra ser muy sencilla ya que no involucra tiempos tan prolongados, no necesita de disolventes orgánicos volátiles o peligrosos y lo más importante es que presenta muy buenos rendimientos.
6. REFERENCIAS [1] ESCUDERO, C. 2007. Homoasociación de porfirinas solubles en agua. Memoria de doctor en química. Barcelona, Universidad de Barcelona, Departamento de Química Orgánica. 29p. [2] ALLINGER, N. L. Química orgánica. Editorial Reverté, 1981. [3] ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS . (2014). Sitio Web /sites.google.com. Obtenido de https://sites.google.com/site/trabajosbioquimicos/tecnica-del-reflujo
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