SINTESIS DE LA ACETANILIDA
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Facultad de Farmacia y Bioquímica Escuela Académico Profesional de Toxicología
QUÍMICA ORGÁNICA II INFORME DE PRÁCTICA “sintesis
DOCENTE:
de la acetanilida ”
Dr. Luis Miguel Félix Véliz
INTEGRANTES DEL GRUPO
LORZA HUAMAN, Sheylla Dally CAPA VILLAR, Jeannette Stefanie TELLO PALOMINO, Thalía Milagros UGARTE CHINCHERO, Jhojan Jesús GÓMEZ ALCÁNTARA, Kevin Jordan
2017
INTRODUCCION La acilación de una amina es una reacción ácido-base del tipo de Lewis, en la que el grupo amino básico efectúa un ataque nucleofílico sobre el átomo carbonílico, que es el centro ácido. La reacción, en general; transcurre rápidamente con cloruros de ácido, más lentamente con anhídridos de ácido y tan lentamente con los ácidos mismos que para que se produzca se requiere una temperatura elevada. La fabricación industrial de la acetanilida, calentando una mezcla de anilina y ácido acético toma de seis a ocho horas. Una solución caliente de anhídrido acético reacciona con las aminas a una velocidad tal que con frecuencia es adecuada para su realización en el laboratorio, y éste es el procedimiento que se utiliza en esta experiencia. Acetanilida Es una sustancia química sólida e inodora con apariencia dehoja o copo. También es conocida como N-fenilacetamida yantiguamente era conocida por el nombre de marca antifebrin. Este compuesto es levemente soluble en caliente. Tiene la capacidad de auto inflamarse si alcanza una temperatura de 545 °C, pero de lo contrario es estable bajo la mayoría de condiciones. Los cristales puros son de color blanco. es inflamable. La acetanilida se usa como un inhibidor en el peróxido de hidrógeno y para estabilizar barnices de éster de celulosa. También se han encontrado usos en la intermediación como acelerador de la síntesis del caucho, tintes y síntesis intermedia de tinte y síntesis de alcanfor. La acetanilida fue usada como un precursor en la síntesis de la penicilina y otros medicamentos y sus intermedios. Síntesis de un compuesto orgánico La síntesis orgánica es la construcción planificada de moléculas orgánicas mediante reacciones químicas. A menudo las moléculas orgánicas pueden tener un mayor grado de complejidad comparadas con los compuestos puramente inorgánicos. Así pues, la síntesis de compuestos orgánicos se ha convertido en uno delos ámbitos más importantes de la química orgánica. Hay dos campos de investigación principales dentro del campo de la síntesis orgánica: la síntesis total y la síntesis parcial, que se diferencian por el origen y complejidad de los precursores químicos utilizados. En el primer caso son, a menudo, compuestos derivados del petróleo, de estructura simple, y en el segundo productos naturales de estructura más compleja.
MARCO TEÓRICO: acetilación de aminas es de gran interés por la utilidad, dentro de la industria química, de las amidas, productos de reacción, sobre todo las aril amidas empleadas por su actividad biológica como analgésicos y antiinflamatorios. Además, constituye una de las transformaciones más frecuentemente usadas en síntesis orgánica, ya que proporciona un medio eficiente y económico para la protección del grupo amino en un proceso sintético. Han sido reportados estudios sobre empleo de amidas en la síntesis de productos químicos como por ejemplo insecticidas ambientalmente benignos e investigaciones sobre la protección del grupo amino en la síntesis de proteínas y síntesis de péptidos
LAS AMINAS Las aminas son derivados orgánicos del amoniaco con uno o más grupos alquilo o arilo enlazados al átomo de nitrógeno. Como sustancias, las aminas incluyen algunos de los compuestos biológicos más importantes. Las aminas tienen muchas funciones en los organismos vivos, como la biorregulación, neurotransmisión y defensa contra los depredadores. Debido a su alto grado de actividad biológica, muchas aminas se usan como fármacos y medicinas. Las aminas se clasifican como primarias (1º), secundarias (2º) o terciarias (3º), correspondiendo a uno, dos o tres grupos alquilo o arilo enlazados al nitrógeno. En una amina heterocíclica, el átomo de nitrógeno es parte de un anillo alifático o aromático.
Los nombres comunes de las aminas se forman a partir de los nombres de los grupos alquilo enlazados al nitrógeno, seguidos por el sufijo -amina. Los prefijos di-, tri-, y tetra- se usan para describir dos, tres o cuatro sustituyentes idénticos. En la nomenclatura de aminas con estructuras más complicadas, al grupo -NH2 se le llama grupo amino. Éste se trata como cualquier otro sustituyente, con un número u otro símbolo indicando su posición en el anillo o en la cadena de carbonos.
Con el uso de este sistema, las aminas secundarias y terciarias se nombran clasificando el átomo de nitrógeno (junto con sus grupos alquilo) como un grupo alquilamino. El grupo alquilo más largo o más complicado se toma como la estructura base.
Las aminas aromáticas y heterocíclicas por lo general son conocidas con nombres históricos. Por ejemplo, la fenilamina se llama anilina, y sus derivados se nombran como derivados de anilina.
La acetilación de una amina primaria (anilina), se usa un agente acetilante anhídrido acético, obteniendo así la acetanilida. La amida la cual es rápidamente purificada. La mayoría de las aminas son sólidas a temperatura ambiente. Por esta razón, los ácidos que frecuentemente son sólidos a temperaturas ambientes. Se transforman en amidas cuando se desea obtener un derivado sólido del ácido. Las amidas derivadas de los ácidos tienen generalmente puntos de fusión altos. Aun cuando las amidas se pueden considerar compuestos neutros, los hidrógenos que se encuentran unidos al nitrógeno son suficientemente ácidos para la fromación de puentes de hidrógeno entre moléculas de amida. Las aminas acetiladas son menos susceptibles a oxidación, menos reactivas en reacciones de sustitución aromática y menos propensas a participar en muchas de las reacciones típicas de aminas libres, porque son menos básicas. El grupo amino puede ser regenerado fácilmente por hidrólisis en ácido o en base.
La amina puede ser tratada de diversas maneras tales como desde un ácido carboxílico, desde un cloruro de ácido, usando anhídrido acético y desde cloruros de sulfonilo. El anhídrido acético es preferido para una síntesis de laboratorio.
ANHIDRIDO ACETICO ACETICO
Nombre químico: Anhídrido químico: Anhídrido acético Sinónimos: Oxido de acetilo, Oxido acético
El anhídrido acético, comúnmente abreviado Ac2O, es uno de los anhídridos carboxílicos más simples. Con fórmula química (CH3CO)2O, es uno de los reactivos más ampliamente usados en síntesis orgánica. Es un líquido incoloro, que huele fuertemente a vinagre (ácido acético) debido a su reacción con la humedad del aire. Usos de la sustancia: En Ac2O es ampliamente empleado en química para la acetilación de alcoholes y aminas. La mayor parte de la producción se utiliza para la fabricación de acetato de celulosa (plásticos y fibras textiles). Otras aplicaciones, por ejemplo, son la síntesis de la tetraacetiletilendiamina (TAED) en la industria de detergentes, y la síntesis de fármacos tales como el ácido acetilsalicílico (aspirina) o el paracetamol. También puede actuar como deshidratante. Efectos para la salud: La inhalación puede provocar disnea, dolor de pecho pleurítico, edema pulmonar, hipoxemia, broncoespasmos, neumonitis, traqueobronquitis y anormalidades persistentes en la función pulmonar. Aparato respiratorio: La inhalación puede producir disnea, dolor de pecho pleurítico, edema en las vías respiratorias superiores, edema pulmonar, hipoxemia, broncoespasmos, neumonitis, traqueobronquitis y anormalidades persistentes en la función pulmonar. Se ha informado de hiperreactividad de las vías respiratorias. El inicio de los síntomas respiratorios puede retrasarse varias horas. Sistema cardiovascular: El colapso cardiovascular puede desarrollarse rápidamente después de envenenamientos graves.
Sistema ocular: La exposición en los ojos puede provocar dolor, hinchazón, erosión corneal y ceguera. Sistema dérmico: Puede producir enrojecimiento, dolor, quemaduras en la piel y ampollas (los efectos pueden retrasarse). CROMATOGRAFÍA EN CAPA FINA - Determinar el grado de pureza de un compuesto. Se puede determinar así, por ejemplo, la efectividad de una etapa de purificación. - Comparar muestras. Si dos muestras corren igual en placa podrían ser idénticas. Si, por el contrario, corren distinto entonces no son la misma sustancia. - Realizar el seguimiento de una reacción. Es posible estudiar cómo desaparecen los reactivos y cómo aparecen los productos finales o, lo que es lo mismo, saber cuándo la reacción ha acabado. La muestra a analizar se deposita cerca de un extremo de una lámina de plástico o aluminio que previamente ha sido r ecubierta de una fina capa de adsorbente (fase estacionaria). Entonces, la lámina se coloca en una cubeta cerrada que contiene uno o varios disolventes mezclados (eluyente o fase móvil). A medida que la mezcla de disolventes asciende por capilaridad a través del adsorbente, se produce un reparto diferencial de los productos presentes en la muestra entre el disolvente y el adsorbente. ADSOBENTES Y ELUYENTES Los dos adsorbentes (fase estacionaria) más ampliamente utilizados son la gel de sílice (SiO2) y la alúmina (Al2O3), ambas de carácter polar. La alúmina anhidra es el más activo de los dos, es decir, es el que retiene con más fuerza a los compuestos; por ello se utiliza para separar compuestos relativamente apolares (hidrocarburos, haluros de alquilo, éteres, aldehidos y cetonas). El gel de sílice, por el contrario, se utiliza para separar sustancias más polares (alcoholes, aminas, ácidos carboxílicos). El proceso de adsorción se debe a interacciones intermoleculares de tipo dipolo-dipolo o enlaces de hidrógeno entre el soluto y el adsorbente. El adsorbente debe ser inerte con las sustancias a analizar y no actuar como catalizador en reacciones de descomposición. El adsorbente interacciona con las sustancias mediante interacción dipolo-dipolo o mediante enlace de hidrógeno si lo presentan.
El orden de elución de un compuesto se incrementa al aumentar la polaridad de la fase móvil o eluyente. El eluyente puede ser un disolvente único o dos miscibles de distinta polaridad. En el siguiente recuadro se recoge por orden creciente de fuerza eluyente los disolventes más comunmente empleados.
En general, estos disolventes se caracterizan por tener bajos puntos de ebullición y viscosidad, lo que les permite moverse con rapidez. Raramente se emplea un disolvente más polar que el metanol. Usualmente se emplea una mezcla de dos disolventes en proporción variable; la polaridad de la mezcla será el valor promediado en función de la cantidad de cada disolvente empleada. El eluyente idóneo para cada caso ha de encontrarse por "el método del ensayo y del error". er ror". DETERMINACIÓN DEL RF La retención se puede explicar en base a la competencia que se establece entre el soluto a separar y la fase móvil por adsorberse a los centros activos polares de la fase estacionaria. Así, las moléculas de soluto se encuentran adsorbidas en la fase estacionaria y a medida que se produce la elución van siendo desplazadas por la fase móvil. La retención y la selectividad en la separación dependen de los valores respectivos de las constantes de los diferentes equilibrios químicos que tienen lugar, que están en función de: - la polaridad del compuesto, determinada por el número y naturaleza de los grupos funcionales presentes. Los solutos más polares quedarán más retenidos puesto que se adsorben más firmemente a los centros activos de la fase estacionaria, mientras que los no polares se eluirán con mayor facilidad. - naturaleza del disolvente. Así, para un mismo mismo compuesto, compuesto, un aumento aumento en la polaridad del disolvente disolvente facilita su desplazamiento en la placa. La relación entre las distancias recorridas por el soluto y por el eluyente desde el origen de la placa se conoce como Rf, y tiene un valor constante para cada compuesto en unas condiciones cromatográficas determinadas (adsorbente, disolvente, tamaño de la cubeta, temperatura, etc.). Debido a que es prácticamente imposible reproducir exactamente las
condiciones experimentales, la comparación de una muestra con otra debe realizarse eluyendo ambas en la misma placa. Para calcular el Rf se aplica la siguiente expresión: Rf = distancia recorrida por el compuesto (X) / distancia recorrida por el eluyente (Y)
La distancia recorrida por el compuesto se mide desde el centro de la mancha. Si ésta es excesivamente grande se obtendrá un valor erróneo del Rf. Se recomienda elegir un eluyente en el que los componentes de la mezcla presenten un Rf medio entorno a 0.3-0.5. Para compuestos poco polares, se debe utilizar un disolvente apolar como el hexano. En el caso de compuestos con polaridad media, se aconseja utilizar mezclas hexano/acetato de etilo en distintas proporciones. Los productos más polares, requieren disolventes más polares como mezclas de diclorometano/metanol en distintas proporciones. REVELADO DE LAS PLACAS La mayor parte de las placas de cromatografía llevan un indicador fluorescente que permite la visualización de los compuestos activos a la luz ultravioleta (254 nm). El indicador absorbe la luz UV y emite luz visible. La presencia de un compuesto activo en el UV evita que el indicador absorba la luz en la zona en la la que se encuentra el producto, y el resultado es la visualización de una mancha en la placa que indica la presencia de un compuesto. En el caso de compuestos que no absorben luz UV, la visualización (o revelado) del cromatograma requiere utilizar un agente revelador. Este tiene que reaccionar con los productos adsorbidos proporcionando compuestos coloreados.
OBJETIVOS: Sintetizar la acetanilida Identificar por cromatografía en capa fina.
PARTE EXPERIMENTAL MATERIALES Beacker Tubos de ensayo Cocinilla Embudo Papel Filtro Matraz Balón Capilares Cámara de revelado cromatográfico Pipetas Placas cromatográficas de sílica gel Cámara de rayos UV-IR
REACTIVOS Anilina Anhidrido Acético Diclorometano Metanol Agua destilada helada
1.- Colocamos agua destilada en el matraz balón y lo llevamos a congelar. Mientras tanto, en un vaso beacker calentamos agua hasta hervir para hacer
2.- En un tubo de ensayos mezclamos 0.5 mL de anilina con 1 mL de anhídrido acético. Llevamos el tubo a calentar por baño maría por 10 minutos agitando
3.- Pasados los 10 minutos, se vierte el contenido del tubo en el agua helada del beacker. Colocamos el beacker sobre hielo para que pueda formarse un
4.- Pasamos a la identificación por cromatografía en capa fina. Preparamos la solución con 3 partes de diclorometano y 1 de metanol y colocamos la solución
5.- Partimos un capilar con fuego y con el extremo en punta colocamos gotas de la solución obtenida en el matraz en la placa de sílica gel, reincidiendo en el mismo punto, dejamos secar y volvemos a aplicar 1 gota. Repetir el proceso 5 veces, de ar secar colocar la laca dentro de la cámara.
6.- Dejamos unos minutos hasta que la fase móvil llegue a la línea marcada de la la placa. Dejamos secar y llevamos la placa a la cámara UV.
RESULTADOS:
Mecanismo de reacción 1. Protonación del grupo carbonilo del anhídrido acético. acético.
2. Adición
3. Eliminación
4. Desprotonación
DISCUSIÓN La acetilación de una amina es una reacción de sustitución nucleofílica sobre carbono insaturado, siendo el nucleófilo la propia amina. Dicha reacción se puede llevar a cabo con cloruro de acetilo, con el agregado de una base (Yadav et al., 2001), con acetato de amonio en ácido acético, ácido de Bronsted (Prasad et al., 2005) o con el agregado de un ácido de Lewis (Farhadi y Panahandehjoo, 2010). El mecanismo de la acetilación consiste en un ataque de la amina al carbono del carbonilo del anhídrido acético, formando un intermediario tetraédrico, etapa determinante de la velocidad de reacción. Se han realizado estudios teóricos sobre la reacción de acetilación de aril aminas empleando el método DFT (Tong et al., 2012) y trabajos experimentales sobre la reacción de acetilación de diferentes aminas con anhídrido acético (Naik et al., 2004) y ambos coinciden en que la misma transcurre a través de la formación de un intermediario tetraédrico. El mecanismo de la reacción de acetilación consiste en una primera etapa del ataque nucleofílica de la amina al carbono del carbonilo del anhídrido acético, gracias a la polarización que sufre dicho grupo, formando el intermediario tetraédrico. Posteriormente se re-establece el doble enlace carbono -oxígeno y se elimina el anión acetato como grupo saliente que actúa como base sustrayendo un protón de la amida protonada, generando de esta manera la amida producto de reacción. Una amina puede ser tratada on anhídrido de ácido para formar una amida. En la práctica la anilina; la amina, se reacciona con anhídrido acético para formar acetanilida, la amida, y el ácido acético. La reacción que se produce es la siguiente:
El mecanismo de esta reacción es la siguiente:
Las minas pueden ser aciladas de varios modos. Entre estos, está el uso de anhídrido acético, cloruro de acetilo o ácido glacial. El procedimiento con ácido acético glacial es de gran interés comercial porque es económico. Sin embargo, requiere calentar por mucho tiempo. Cloruro de acetilo no es muy recomendable por varias razones. Principalmente, reacciona vigorosamente liberando HCl; esto convierte la mitad de la amina a su sal de hidrocloruro tornándola incapaz de participar en la reacción .Anhídrido acético es el método preferido para síntesis en el laboratorio y es el método que se utiliza en la práctica. La velocidad de reacción (reacción con agua) es lo suficientemente bajo como para permitir que la acetilación de aminas se pueda llevar a cabo en soluciones acuosas. El procedimiento de un producto de gran pureza y de alto rendimiento, pero no es útil para desactivar aminas (bases débiles) tales como los orto y paranitroanilinas. La acetilación es utilizada comúnmente para proteger grupos funcionales en aminas primarias o secundarias. Las aminas acetiladas son menos susceptibles a oxidación, menos reactivas en reacciones de sustitución aromática y menos propensas a participar en muchas de las reacciones típicas de aminas libres, porque son menos básicas. El grupo amino puede ser r egenerado fácilmente por hidrólisis en ácido o en base.
CONCLUSIONES: Se va a sintetizar la acetanilida a partir de la anilina con un agente acetilazador, en donde debemos filtrarlo para obtener los cristales. En la identificación de la acetanilida por cromatografía en capa fina se va a utilizar como fase estacionaria silica gel y como fase móvil cloroformo(1,5 ml) -metanol (0,5 ml), revelándolo r evelándolo con luz ultravioleta a las longitudes de 365 nm y 254 nm en donde a 365 nm no se pudo observar el recorrido de la muestra problema, pero a 254 nm si se llegó a ver después utilizamos reveladores de yodo en donde se observó el recorrido del estándar (anilina) y de la acetanilida en donde se observó diferentes rf ya que se trata de diferentes compuestos.
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