Universidad Católica del Norte Facultad de Ciencias Departamento de Ciencias Farmacéuticas Análisis Farmacéutico Instrumental Instrumental
Experimento N°2 Síntesis de 5,10,15,20-tetrafenilporfirina Jocelyn Aguilera Aguilera Guilmar Morgado Bustos Maikol Navea Morgado
[email protected] [email protected] [email protected] 25 de Mayo del 2013
INTRODUCCIÓN
Las porfirinas son una de las unidades químicas vitales esenciales para la vida en la Tierra [1]. Estos compuestos participan en una serie de procesos biológicos de gran relevancia para los seres vivos, como son la catálisis bioquímica, la transferencia electrónica, el transporte y activación de oxígeno y la fotosíntesis [2-5]. Su alta ocurrencia en la naturaleza, unido a la habilidad de sus derivados sintéticos y naturales para actuar como moléculas modelo para diferentes procesos biológicos, ha despertado el interés de los investigadores por estudiar y sintetizar estas moléculas [2-5]. La estructura básica de las porfirinas, la porfina (Figura 1), consiste de cuatro anillos pirrólicos conectados entre sí por puentes metino (=CH-) en las posiciones alfa [6]. Este sistema es el núcleo del que se derivan numerosos materiales de gran importancia biológica como la hemoglobina, la clorofila y la vitamina B12 [7].
El anillo de la porfirina posee un sitio vacante en su centro, idealmente apropiado para la incorporación de un metal. Esta característica de las porfirinas les permite formar complejos estables con diferentes iones metálicos [7,8]. El anillo de la porfirina posee un sitio vacante en su centro, idealmente apropiado para la incorporación de un metal. Esta característica de las porfirinas les permite formar complejos estables con diferentes iones metálicos. [9] HIPÓTESIS
Si se hace reaccionar ácido propiónico con una mezcla de pirrol y benzaldehído, en condiciones óptimas, entonces se obtendrá una porfirina mesosustituida. Consiguiendo un buen rendimiento de la reacción. OBJETIVOS
Sintetizar 5,10,15,20-tetrafenilporfirina a partir de pirrol y bezaldehido. Realizar las técnicas de reflujo y filtración. Obtener un buen porcentaje de rendimiento de la síntesis de 5,10,15,20-tetrafenilporfirina.
Figura 1. Estructura de la porfina 1
MATERIALES
Agitador/calentador Matraz de bola de 50 mL Vasos de precipitado Micropipetas Embudo de Büchner Sistema de reflujo (30 min.) Trozos de plato poroso Baño de agua Equipo de filtración por succión Papel filtro Espátula Termómetro Balanza analítica Matraz de kitasato Pizeta
que este caso consideramos el rendimiento de la reacción de síntesis de TPP, según modelo de Adler [9], el cual es de un 20%. Luego se procedió a determinar el rendimiento experimental, comparando la masa obtenida (3,35g) con la masa que se debería obtener teóricamente, calculando esteoquiométricamente según la reacción: 4 C4H5N + 4 C7H6O → C44H30N4 + perdida de H y O Pirrol
Benzaldehído
Utilizando el peso molecular de los reactivos y la masa que se utilizó década uno, se calculó el número de moles de cada uno:
Benzaldehído 2.1 g, 2.0 mL Pirrol 1.35 g, 1.4 mL Metanol 50 mL Ácido propanoico 75 mL
METODO
Para sintetizar la 5,10, 15, 20- tetrafenilporfirina se deben realizar las siguientes técnicas: Reflujo: técnica experimental de laboratorio para el calentamiento de reacciones que transcurren a temperatura superior a la de ambiente y en las que conviene mantener un volumen de reacción constante. Filtración por succión o al vacío: es una técnica que permite la separación de mezclas solido-liquido RESULTADOS
Tras el filtrado obtuvimos un producto gris oscuro brillante, que presumimos se trataba de la 5,10,15,20-tetrafenilporfirina (TPP). Se procede a pesar el producto obtenido. Los resultados fueron:
Según estos cálculos, podemos inferir que el reactivo limitante para esta reacción corresponde al Benzaldehído y por lo tanto podemos calcular el porcentaje de rendimiento (%R) para nuestra síntesis. Aunque se debe considerar que la relación esteoquiométrica entre el reactante y producto es de 4:1, deberían de formarse: 4 mol de reactante → 1 mol de producto 0,01981 mol de reactante → X mol de producto -3
X = 4,9525x10 mol
Para poder saber cuál debiese ser la masa a obtener en caso de que el rendimiento correspondiese a un 100%, se realiza el siguiente calculó: 1 mol de TPP → 614 g de TPP -3 4,9525x10 mol de TPP → X X g de TPP XX = 3,040835 g de TPP
Entonces el cálculo del porcentaje de rendimiento sería el siguiente:
Masa del producto = 3,35g CALCULOS
REACTIVOS
TPP
Para calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción, se tomó en cuenta el rendimiento teórico, 2
DISCUSIÓN
Durante el procedimiento de síntesis del TPP al momento de agregar el pirrol a la solución, este quedo pegado a las paredes del sistema de reflujo, lo cual probablemente cambio las concentraciones molares de la reacción, variando así el reactivo limitante de la misma, y esto resulto en una contaminación puesto que el porcentaje de rendimiento resulto ser de un 110,17%, lo cual significa que el producto obtenido no corresponde a TPP en su mayoría, si no a alguna molécula intermediaría que resulto de esta síntesis, por el déficit de pirrol, y esta a su vez tenía la propiedad de precipitar, aumentando a su vez la masa de producto obtenido. El rendimiento teórico según el modelo de Adler corresponde a un 20% [9], es decir que todo procedimiento bien realizado debiese de dar porcentajes de rendimiento cercanos a este porcentaje. Esto refuerza nuestra teoría de una contaminación en la reacción.
5. A.N. Cammidge and O. Ozturk, Selective Synthesis of mesoNaphthylporphyrins. J. Org. Chem. 2002, 67, 7457.
6. S.H. Pine, J.B. Hendrickson, D.J. Cram, G.S. Hammond, Química Orgánica, 4 Ed., McGraw-Hill Inc., USA, 1980, pp567-568. 7. B. Meunier, A. Robert, G. Pratviel, J. Bernadou, In: K. Kadish, K.M. Smith, R. Guilard (eds.), The Porphyrin Handbook, Academic Press, San Diego, 2000, Vol.4, 31,pp 119. 8. J.W. Buchler, The Porphyrins, D. Dolphin (Ed.), Academic, New York, 1978, vol i, Part A. 9. C. Esudero Rodriguez, Homoasociacion de porfirinas solubles en agua, Universidad de Barcelona, Barcelona, 2007, memoria, cap. 1 pp 1.
CONCLUSIÓN
Se puedo realizar las técnicas de reflujo y filtración No se pudo comprobar si en la experiencia realizada se sintetizo TPP, pero si se formó un producto desconocido lo que provoco errores al momento de calcular el porcentaje de rendimiento de la reacción.
REFERENCIAS
1. K.M Kadish, K.M. Smith, R. Guilard, In: K. Kadish, K.M. Smith, R. Guilard (eds.), The Porphyrin Handbook, Academic Press, New York, 2000, Vol.9,vii. 2. M.A. Schiavon, L.S. Iwamoto, A.G. Ferreira, Y. Iamamoto, M. Zanoni, M.J. D.Assis, Synthesis and Characterization of a Novel Series of meso (Nitrophenyl) and meso (CarboxyPhenyl) Substituted Porphyrins, J. Braz.Chem.Soc. 2000, 11(5), 458. 3. S. Richeter, C. Jeandon, J-P. Gisselbrecht, R. Ruppert, H.J. Callot , Synthesis and Optical and Electrochemical Properties of Porphyrin Dimers by Metal Ions. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6168. 4. A. Gebauer, J. Schmidt, A. John, Synthesis, Characterization, and Properties of a Lithium 21Thiaporphyrin Complex. Inorg. Chem. 2000, 39, 3424.
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