UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE QUIMICA LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA II
PRACTICA 8. SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA: SINTESIS DE 2,4DINITROFENILHIDRAZINA DINITROFENILHIDRAZINA Y DE 2,4DINITROFENILANILINA.
NOMBRE DEL ALUMNO: GUDIÑO HERNANDEZ CARLOS PROFESOR: IVANN ZARAGOZA GALICIA GRUPO: 02
SEMESTRE 2013 - 2
OBJETIVOS
Obtener la 2,4-dinitrofenilhidrazina y la 2,4-dinitrofenilanilina mediante reacciones de sustitución nucleofílica aromática. Analizar las características de los compuestos aromáticos susceptibles de reaccionar a través de reacciones de sustitución nucleofílica aromática.
RESULTADOS Tabla 1. Propiedades físicas de las sustancias utilizadas en la práctica y datos obtenidos experimentalmente. 2,4Hidrato de Anilina 2,42,4Dinitrocloro hidrazina Dinitrofenilh Dinitrofenil benceno idrazina anilina Masa molar 202.55 50.06 93.10 198.14 259.05 (g/mol) Densidad (g/mL) 1.49 1.01 1.02 ----Punto de fusión 50-52 ---6 198-200 --(°C) Punto de 315 51.7 184.13 ----ebullición (°C) Masa (g) 0.500 ----0.489 0.639 Volumen (mL) --0.7 -----2 -3 2.46 X 10 ----2.46 X 10 2.46 X 10-3 Cantidad de sustancia (mol) mol mol mol
Exp erim ento A . Sínt esis de 2,4-din itro fenilh idr azina.
Experimentalmente se obtuvo un polvo color rojo. Punto de fusión del producto obtenido: 218°C Rendimiento de reacción: 91.61%
Figura 1. Crom atoplaca en la que se c omp aró el produ cto de experimento A, con la materia prima
Exp erim ento B . Sínt esis d e 2,4-dinit ro fenilan ilin a.
Experimentalmente se obtuvo un polvo color naranja. Punto de fusión del producto obtenido: 135 °C Rendimiento de reacción: 59.46%
Figura 2. Crom atoplaca en la que se com paró el pro ducto de experimento B, con la materia prima
CALCULOS
) ( ) ( ) ( ) ( ) ( 2,4-Dinitrofenilhidrazina
2,4-Dinitrofenilanilina
MECANISMOS DE REACCION
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Estas dos síntesis se llevaron a cabo por medio de una sustitución nucleofílica aromática, la cual, fue posible gracias a los sustituyentes atractores de electrones (NO2-) que se encuentran unidos al anillo aromático de la materia prima (2,4dinitroclorobenceno) en las posiciones orto y para. La síntesis de 2,4-dinitrofenilhidrazina fue más favorecida que la síntesis de 2,4dinitrofenilanilina. Esto se debió a que la hidrazina tiene pares de electrones más disponibles que la anilina y por lo tanto, es un mejor nucleófilo. En la cromatoplaca del primer experimento se observó que efectivamente se había formado un compuesto distinto a la materia prima, mientras que en la cromatoplaca del segundo experimento esta observación no fue tan evidente.
Al observar las cromatoplacas y al comparar los puntos de fusión obtenidos experimentalmente de 2,4-dinitrofenilhidrazina y de 2,4-dinitrofenilanilina con los puntos de fusión teóricos reportados en la literatura, podemos establecer que ambos productos se encontraban impuros, lo cual, pudo deberse a que no se realizaron de manera adecuada los lavados y a que se no se llevo a cabo la recristalización del de 2,4-dinitrofenilanilina como lo indicaba el manual de prácticas. Finalmente es importante señalar que debido a las impurezas presentes en los productos, los porcentajes calculados del rendimiento no son del todo exactos. Pero aún ante este hecho, la diferencia en la cuantatividad de estas dos síntesis es evidente.
CONCLUSIONES Se lograron los objetivos ya que fue posible obtener la 2,4-dinitrofenilhidrazina y la 2,4-dinitrofenilanilina mediante reacciones de sustitución nucleofílica aromática.
CUESTIONARIO Y ESPECTROS DE ESPECTROMETRIA 1. ¿Qué sustituyentes facilitan la sustitución nucleofílica aromática (SNAr)? Explique su respuesta. La SNAr es favorecida por sustituyentes donadores de electrones, debido a que estos estabilizan al carbanión intermediario. 2. ¿Cómo se pueden preparar los haluros de arilo? Escriba las reacciones correspondientes.
3. ¿Por qué la anilina es menos reactiva que la hidrazina en la SNAr? ¿A qué lo atribuye? Porque la anilina es un sustituyente que no dona tan fácil electrones, a diferencia de la hidrazina que si lo hace. Esto se debe a que el par de electrones del nitrógeno de la anilina no están tan disponibles como el par de electrones de los nitrógenos de la hidrazina. 4. Escriba las estructuras resonantes del 2,4-dinitroclorobenceno y proponga el mecanismo de la sustitución nucleofílica aromática que se lleva a cabo en la práctica.
5. Escriba la fórmula de tres compuestos que puedan ser susceptibles de sufrir una sustitución nucleofílica aromática, fundamente su elección.
Los compuestos anteriores pueden sufrir una sustitución nucleofílica aromática debido a que tienen sustituyentes atractores de electrones en las posiciones orto y para del anillo aromático con respecto al grupo saliente.
6. ¿Por qué el 2,4-dinitroclorobenceno es irritante a la piel, a las mucosas y a los ojos? Debido a que es un agente muy oxidante que es capaz de penetrar los tejidos debido a que es un compuesto liposoluble. 7. Asigne las bandas principales a los grupos funcionales presentes en los espectros de IR siguientes:
BIBLIOGRAFIA
Morrison R. T. y Boyd, R.N, Química Orgánica, 5ª. Edición, México, Wesley Longman de México, S.A. de C.V., 1998. Pág. 897-902. Smith, Jr. L.O., Cristol S.J., Química Orgánica, Editorial Reverté, S.A, 1970. Pág. 474.
