UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE GUERRERO UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS NATURALES Lic. Químico Farmacéutico Biólogo
Alhely Hernández Valdez
M. C. Filiberto Solís Gómez
Química Orgánica II
301
PETAQUILLAS GRO; 12 DE SEPTIEMBRE DE 2013
I.
II.
OBJETIVOS o Realizar la transformación del ácido maleico (ácido cis-2-butenodioico) al isómero geométrico ácido fumárico (ácido trans-2-butenodioico). o Diferenciar los isómeros geométricos del ácido 2-butenodioico, por su solubilidad y punto de fusión. INTRODUCCIÓN
El anhídrido maleico, se hidroliza fácilmente dando el ácido maleico, que también tiene la configuración cis (z) y es bastante soluble en agua y de bajo punto de fusión. Por acción del HCl dicho ácido se puede isomerizar a ácido fumárico, su isómero geométrico trans (e), que es muy insoluble y de punto de fusión elevado. Se supone que la isomerización ocurre a través de la adición 1,4 del cloruro de hidrógeno al sistema conjugado, formando un intermediario transitorio carente de doble enlace que explica la rotación de los enlaces de carbono, formándose la estructura trans (e), más estable, con eliminación del ácido clorhídrico. Ácido fumárico, es el ácido trans-butenodioico, compuesto cristalino incoloro, de fórmula HO2CCH=CHCO2H, que sublima a unos 200 °C. Se encuentra en ciertos hongos y en algunas plantas, a diferencia de su isómero cis, el ácido maleico (cis-butenodioico), que no se produce de forma natural. Es soluble en agua caliente, éter y alcohol. Se obtiene por deshidratación del ácido málico y por isomerización del ácido maleico por distintos procedimientos (acción de la luz, calentamiento...). Interviene en el ciclo de Krebs como intermediario metabólico. Se utiliza en el procesado y conservación de los alimentos por su potente acción antimicrobiana, y para fabricar pinturas, barnices y resinas sintéticas.
III.
MATERIAL Soporte universal o Mechero o o Matraz pera de 50 mL Embudo o Pipeta graduada de 5 mL o Tela de alambre con asbesto o Triangulo de porcelana o
o o o o o o
Pinzas para matraz Refrigerante Matraz Erlenmeyer de 250 mL Papel filtro Vaso de precipitados Tripié
SUSTANCIAS: Ácido maleico 2.5 g Ácido clorhídrico 5 mL Agua destilada 3 mL IV.
PREOCEDIMIENTO 1. En un matraz pera de 50 mL, se disuelven 2.5 g de ácido maleico en 3 mL de agua, evitando el calentamiento. En el mismo matraz, se adicionan 5 mL de ácido clorhídrico concentrado. 2. Se adapta al matraz un refrigerante en posición de reflujo y se calienta la mezcla durante 30 min. A reflujo moderado. 3. Se enfría el matraz a temperatura ambiente y se separan por filtración los cristales de ácido fumarico obtenido. 4. Se pesa. Se identifica el producto por su punto de fusión y por su solubilidad en agua.
V.
RESULTADOS
Se monto el equipo con el que se iba a trabajar.
Se peso 2.5 g de ácido maleico.
Se agrego a un matraz pera.
Se agrega 3 mL de agua destilada.
Se calentó la mezcla durante 30 minutos.
Inmediatamente se embono al material ya antes montado
Se mide 5 mL de ácido clorhídrico concentrado.
El producto se filtro y dejo secar.
Se le midió el punto de fusión.
Se pesaron 3 muestras de ácido fumarico de 0.4 g cada uno para comprobar si es dicho ácido. A dos de las muestras se le midió el punto de fusión que fue de 249° cada una y a la otra muestra se le tomo la solubilidad lo cual dio como resultado que no es soluble en agua. VI. DISCUSIÓN Mediante la práctica de isomerización cis y trans del ácido maleico pudimos obtener ácido Fumárico que es un isómero trans a partir del ácido maleico que es un compuesto cis con la ayuda del ácido clorhídrico que lo utilizamos como catalizador de nuestra reacción. Para comprobar que obtuvimos ácido Fumárico determinamos el punto de fusión del mismo. El ácido Maleico tiene una estructura cis y debido a ello su punto de fusión es bajo con un valor de 139°C, mientras que el valor de su solubilidad en agua es de 44 g/100 mL. En cambio en el ácido Fumárico que es un compuesto trans y mucho más estable tiene un punto de fusión de 300°C y un valor de solubilidad de en agua de 0.7g/100mL para identificar el punto de fusión del ácido Fumárico lo colocamos en el fusiómetro de Fisher y nos dimos cuenta que el ácido Fumárico que obtuvimos no tuvo una pureza del 100% lo cual esperábamos ya que su valor de punto de fusión fue de 249°C, lo cual pudo suceder porque no seguimos correctamente los procedimientos del tutor por distintos motivos
VII. CONCLUSIÓN Se concluyó que la razón por la que el punto de fusión en el ácido fumarico era muy superior a su isómero cis, es que el maleico al tener ramificaciones con número par de carbonos y de forma simétrica hace más estable al ácido fumarico en estado sólido porque el empaquetamiento es mejor. Se determinó que el ácido fumarico era menos soluble en agua porque la cadena era más larga, mientras que en el ácido maleico los grupos funcionales que forman puentes de hidrogeno con el agua estaban más juntos y por eso era más fácil disolverlo mientras que en el ácido fumarico sobresalieron las propiedades de la cadena hidrocarbonada sobre los grupos funcionales. En conclusión, el ácido fumárico es termodinámicamente más estable que el ácido maleico, la estabilidad relativa está relacionada con la estereoquímica alrededor del doble enlace C=C, el ácido A, isómero Z, corresponde al ácido maleico, y el ácido B, isómero E, corresponde al ácido fumárico, la mayor solubilidad, acidez y reactividad con magnesio, mostrada por las disoluciones acuosas de ácido maleico, respecto del ácido fumárico, están relacionadas con la extensión de la reacción de hidrólisis. Dicha reacción alcanza mayor extensión como consecuencia de la interacción por puente de hidrógeno intramolecular de uno de los dos protones ionizables del ácido maleico. VIII.
IX.
BIBLIOGRAFÍA o Isomeria cis-trans. Conversión del ácido maleico a ácido fumarico. http://laboratoriosdequimicaorganica.bligoo.es/isomeria-cis-trans-conversiondel-acido-maleico-a-acido-fumarico#.Uiz7e9JLOsE. CONSULTA: Domingo 8 de septiembre de 2013. Isomería Cis-trans Conversión del Ácido Maléico en Ácido Fumárico. o http://www.geocities.ws/academiaquimicaorg/practica1-quimicaorg2.pdf o CONSULTA: Domingo 8 de septiembre de 2013. CUESTIONARIO El ácido clorhídrico actúa como donador de protones, el oxígeno usara a uno de sus pares de electrones para atraer al protón y así formar un enlace con él, y el oxígeno al ser altamente electronegativo atraerá los electrones del doble enlace del carbón y así, se estabilizara. El ácido fumárico tiene mayor punto de fusión ya que es mayor su área de distribución en la molécula y eso hace que necesite mayor energía para llegar a ese punto; a diferencia del ácido maleico que es mas reducida.
El ácido fumárico (trans) es insoluble en agua ya que su conformación es no polar debido a que sus momentos dipolares al ser contrarios se anulan, por lo tanto en un solvente polar no funcionaria. En cambio para el ácido maleico sus momentos dipolares quedan hacia la misma dirección, y eso hace que la molécula sea polar y se pueda disolver en un solvente polar como el agua. ¿Cómo explica las diferencias en la primera y segunda constantes de acidez? * Prueba de Bayer (con Br2/CCI4 . se disuelve un poco del ácido ( 10 a 20 mg ) en un mililitro de solución de bromo en tetracloruro de carbono y vea si decolora dicha solución. Decoloración del bromuro indica doble enlace. * Prueba con KMnO4. Se coloca en un tubo de ensaye de 10 a 20 mg del ácido y añádale un mililitro de solución de KMnO4 al 1 %; El permanganato cambia de color
