Práctica 1. Ácido Pícrico Objetivo: Realizar una nitración en un anillo bencénico monosustituído (activante) por medio de una Sustitución Electrofílica Aromática. Introducción: •
Sulfonación Aromática.
Los anillo anilloss aromát aromático icoss pueden pueden sulfona sulfonarse rse por la reacci reacción ón con ácido ácido sulfúr sulfúrico ico fumante, una mezcla de H 2SO4 y SO3. La reacción de Sulfonación es fácilmente reversible y puede ocurrir hacia adelante o hacia atrás, dependiendo de las condiciones de reacción; se favorece la Sulfonación en un ácido fuerte, pero la desolfonación se favorece en un ácido acuoso, diluido y caliente.
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Nitración Aromática
Los anillos pueden nitrarse por la reacción con una mezcla de ácidos nítrico y sulfúrico concentrados, el electrófilo es el ión nitronio NO 2+, el cual se genera a partir del Amoniaco por la protonación y la pérdida de agua. El ión nitronio reacciona con el benceno para producir un carbocatión intermediario y la pérdida del del ión H+ de éste éste inte interme rmedi diar ario io,, da el prod product ucto o de la sust sustitituc ució ión n neut neutro ro,, nitrobenceno.
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Influencia de los sustituyentes (orientación y reactividad) •
Los sustituyentes afectan la radioactividad del anillo aromático
Algunos sustituyentes activan el anillo, haciéndolo más reactivo que el benceno, y otros desactivan el anillo haciéndolo menos reactivo que el benceno; por ejemplo, en la nitración aromática un sustituyente –OH hace que el anillo sea 1000 veces más reactivo que el benceno mientras que un sustituyente –NO2 hace al anillo 10 millones de veces menos reactivo que el benceno. O
O N
R •
OH
H
Cl
e a
c t i v
i d
a d
Los sustituyentes afectan la orientación de la reacción
Con frecuencia los tres productos disustituídos posibles –orto, meta y para- no se forman en cantidades iguales. En lugar de ello, la naturaleza del sustituyente ya presente en el anillo del benceno determina la posición de la segunda sustitución. Existen activadores y orientadores orto y para, desactivadores y orientadores orto y para y desactivadores y orientadores meta. No existen activadores y orientadores meta.
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Fenoles •
Reacciones de Fenoles
El grupo hidroxilo es un activador poderoso, un sustituyente orto y para director en las reacciones SEA. Como resultado, los fenoles son sustratos actualmente reactivos para las reacciones electrofílicas de halogenación, nitración, Sulfonación y Friedel-Crafts. •
Oxidación de fenoles: Quinonas O
OH
( K
3
S) 2 N O O
H 2O O
Los fenoles tienen puntos de ebullición altos debido al enlace por puentes de hidrógeno. Son ácidos y bases débiles, como bases débiles se protonan de manera reversible por ácidos fuertes para producir iones oxonio ROH 2+. Como ácidos débiles, se disocian ligeramente en disolución acuosa diluida donando un protón al agua, lo que genera H3O+ y un ión alcóxido RO -, o un ión fenóxido ArO -. •
Colorantes y tinción. Cromóforos y auxócromos.
La mayoría de los colorantes son compuestos orgánicos que tienen alguna afinidad específica por los materiales celulares. Muchos colorantes utilizados con frecuencia son moléculas cargadas positivamente y se combinan con intensidad con los constituyentes celulares cargados negativamente. La tinción o coloración es una técnica auxiliar en microscopía para mejorar el contraste en la imagen vista al microscopio. Auxócromos son grupos o radicales positivos de átomos, que intensifican la molécula de una sustancia química, hacen que ésta sea coloreada, es decir, son grupos cargados positivamente que intensifican una sustancia o cromóforo en la síntesis de colorantes. Un cromóforo es la parte o conjunto de átomos de una molécula responsable de su color. Una sustancia que tiene muchos electrones capaces de absorber energía o luz visible, y excitarse para así emitir diversos colores. •
Usos del Ácido Pícrico •
Como reactivo en laboratorios
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Fabricación de tinturas (teñir telas)
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Combustibles para cohetes
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Fabricación de cerillos
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Fabricación de explosivos
Ácido Pícrico
3 3
3 2
R1 Matraz Elenmeyer 50ml
agregar
o.5g de Fenol
0 3
2 w
R2 2 4
0
colocar en baño de hielo
agitar durante 5min a temperatura ambiente
calentar a baño maría durante 5min.
mezcla ácidos o-p y fenol sulfónicos
agregar
gota a gota 4ml de H2SO4 concentrado
mezcla sulfónica
matraz elenmeyer 50ml
agregar
agregar
4ml de HNO3 concentrado
R3
0 3
calentar 5min a baño maría agitando
3 4
verter en vaso pp. de 100ml con contenido 10g de hielo
R1, R2, R3 y R4 se neutralizan y se vierten al drenaje.
observar pp amarillo limón
filtrar a vacío y lavar con agua helada
R4
colocar aguas madres en vaso de pp.
cristales de ácido pícrico
dejar secar y determinar punto de fusión
FIN
introducir telas y hervir por 5min.
enjuagar telas y dejar secar
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Mecanismo de Reacción
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Formación del ión sulfonio: O O HO
S
OH
HO
O
S
O
HO
OH
-
+
O +
S
O
O
- H2 O
S
H
O
O
O
H
+
OH
OH +
S
O
H2O
O
Formación del ión nitronio: O
+
N
O OH
HO
O
O
S
O
+
O
OH
-
+
N
+
O
S
H
O
O
-
- H2 O
O +
OH
N
O
O
H Mecanismo de reacción: OH OH
OH
O
OH S
O
OH S
O
+
S
O
O
OH
+
O
OH OH
OH
O
OH
+
S
O H
+
OH S O
O
O
N
+
OH S
C
- H
O
O
O OH
OH O
O
OH
OH
OH S
S
+
OH
OH S
O
O
O
+
+
N
N O
O
O
O
N
O
O
N
O
O
N O
OH
O
+
N
O
O
N
N O
O
N O
O
Ácido Pícric o
O O O
O
OH
O
H -
S
N S
2
E
E O
- H
H
+
A
OH
N O
A
N O
O
O S OH
N
O
N O
2
O
N
N O
- H
OH
O
O
O
O
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Observaciones •
El ácido pícrico que se observa es un polvo color amarillo.
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Las aguas madres van colorando sólo al trozo de tela de algodón.
Resultados experimentales Polvo color amarillo muy claro. Punto de fusión teórico: 122°C Punto de fusión experimental: 124°C Rendimiento:
Se agregaron 0.5g de sustancia de los cuáles sólo se obtienen 0.3g de ácido pícrico. Esto indica una pérdida del 40%. •
Conclusiones
El punto de fusión obtenido fue mayor al reportado por la literatura, esto puede ser debido a que el ácido pícrico obtenido no está recristalizado y contiene impurezas las cuales alteran el punto de fusión real de la sustancia. La pérdida de producto podría deberse al intercambio de contenedores y al que queda aún en las aguas madres. De las tres telas que se colocaron (nylon, algodón y tafetán) sólo el algodón obtuvo la coloración amarilla y la conservó después de enjuagada, ya que las otras dos conservaron su color blanco. •
Tratamiento de residuos
El único residuo fueron las aguas madre del Ácido Pícrico las cuales fueron neutralizadas con Hidróxido de sodio y vertidas al drenaje. •
Bibliografía •
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http://www.ubp.edu.ar/todoambiente/empresasyambiente/tratamiento -de-residuos/solidos/acido-picrico.htm http://www.win/x/erltda.com/ficha_nex.php?id=1386 Mc Murry, John. Química Orgánica 7ª Edición. Editorial Cengage Learning México 2088. Pp. 251, 552, 560, 561, 602, 603.
