PRÁCTICA N° 9 SÍNTESIS DE COLORANTES: AMARILLO MARTIUS M ARTIUS
Diany Vanessa Reyes Ortiz Kelly Johana Alarcón Vitar Hernando José Guerrero Durango Liliana Patricia Tenorio Martínez Lucas Enrique Humánez Galindo
Prof. ª: Amelia Andrea Espitia Arrieta
Universidad de Córdoba Facultad de Ciencias Básicas Programa de Química Química Orgánica II
Mont Monterí eríaa – Córdo Córdoba ba
2016
INTRODUCCIÓN El amar amarill illo o Marti Martius us es es la sal sal de amonio amonio del del 2, 4 – dinitr dinitro o – 1- nafto naftol, l, se se usa usa como como colorante antipolilla para la lana (1 gr de colorante amarillo tiñe 200 gr de lana). Fue desc descubi ubiert erto o en 1.868 1.868 por Karen Karen Alexa Alexand nder er Von Von Mart Martius ius.. El 2, 4 – dinit dinitro ro – 1 naftol naftol se obtien obtiene e a través través de la sulfon sulfonació ación n aromátic aromática a del 1 – naftol naftol con ácido ácido sulfúrico concentrado, y la posterior nitración “ipso” del ácido disulfónico obtenido con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico en medio acuoso; el intercambio de grupos funcionales ocurre con facilidad. La razón de introducir grupos nitro de modo indirecto, indirecto, es que que el 1 – naftol es extremadament extremadamente e sensible sensible a la oxidación oxidación por por lo que la nitración directa lo destruiría parcialmente. La reacción ocurre a través de una sustitución electrofílica aromática que es una de las mejores formas de introducir grupos funcionales dentro de un anillo aromático. Esta reacción consiste en la sustitución de un hidrógeno del sistema aromático por un electrófilo, y representa la reacción más importante que sufren estos sistemas. Como sabemos, el anillo de benceno es un sistema rico en electrones, electrones, lo cual le permite reaccionar reaccionar con reactivos deficientes deficientes en electrones.
OBJETIVOS
Efectuar la sulfonación sulfonación del 1 – naftol para para obtener obtener un compuesto compuesto disulfonado, disulfonado, como un ejemplo de reacción de sustitución electrofílica aromática.
Llevar a cabo el reemplazo de los grupos sulfónicos del compuesto disulfonado por por gru grupo pos s nit nitro ro,, par para a obt obten ener er 2, 4 – dini dinitr tro o – 1 – naft naftol ol par para dar dar luga lugarr al al colorante Amarillo Martius.
PROCEDIMIENTO OBTENCIÓN DE AMARILLO MARTIUS 1 – naft naftol ol + H2SO4 concentrado 1) Agit Agite e has hasta ta obte obtene nerr una una colo colora raci ción ón roja 2) Calient Caliente e 5 min a baño baño María María 3) Agregu Agregue e 1.5 1.5 ml de agua agua fría fría
Ácido disulfónico + H 2SO4 + H2O 4) Enfr nfríe a 10° 10° C 5) Agre Agregu gue e 0.25 0.25 mL mL de HNO HNO3 concentrado 6) Calient Caliente e a 50° 50° C en baño baño Marí María a 7) Deje Deje enfria enfriarr y agreg agregue ue 2 mL mL de agua agua 8) Agit Agite e y fil filtr tre e al vací vacío o Sólido
Líquido
H2SO4 HNO3 H2O
2, 4 – Dinitro – 1 – naftol 9) Añad Añada a 8 mL mL de de agu agua a Y 1.5 1.5 mL de NH4OH 10) Caliente a baño María 11) Filtre por gravedad en Caliente
D1
Sólido
Subproductos de oxidación
Líquido
Sal Sal de de amon amonio io del del 2, 4 – Dini Dinitr tro o – 1 – naftol, NH4OH, H2O 12)Adicione 12)Adicione 0.5 0.5 gr de de NH4Cl 13) Enfríe y filtre al vacío
Sal de amonio del 2, 4 – Dinitro – 1 – naftol
NH4OH, Sólido
Líquido
NH4Cl,
H 2O
D2
RESULTADOS En la realización realización de esta esta práctica práctica no se formó formó el colorante colorante Amarillo Amarillo Martius, Martius, algunas de las posibles posibles causas que impidieron la formación formación del colorante son: son:
Falta de disminución en la temperatura, ya que ésta permite la formación de los cristales y su posterior precipitación. Muy poco calentamiento, ya que al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad velocidad de la reacción reacción y, muy posiblemente, posiblemente, se obtengan macrocristale macrocristales s del colorante que pueden ser filtrados. Poco tiempo de agitación, ya que por medio de la agitación se logra que la moléculas colisionen y en el primer caso, permiten que se dé la sulfonación del anillo aromático y, posteriormente, la agitación permite que el HNO 3 realice la nitra nitració ción n para para for formar mar el 2, 2, 4 dinit dinitro ro – 1 – nafto naftol. l.
ANÁLISIS DE RESULTADOS Los grupos hidroxilo en un anillo aromático tienen un efecto activante y dirigen la sustitución sustitución electrofíli electrofílica ca en en las las posiciones posiciones orto y para. Cuando los derivados derivados fenólicos se someten someten a una reacción de sulfonación, sulfonación, la velocidad velocidad de formación del producto es mayor que si se utilizara benceno como tal. El grupo hidroxilo, por mesomérico, aumenta la densidad electrónica del anillo aromático al cual se encuentra unido, de tal forma que esto incrementa su reactividad frente a un electrófilo, de ahí que la sustitución sea en el anillo aromático. Generalmente Generalmente el producto que se obtiene obtiene se encuentra sulfonado sulfonado en las distintas posiciones orto y para. Esta reacción procede por el mecanismo típico de una sustitución electrofílica aromática (SEA), el cual se puede visualizar en tres etapas, principalmente:
a) Formación del electrófilo. electrones π del benceno benceno a este electrófilo. electrófilo. b) Ataque de los electrones c) Desprotonación del catión intermediario.
En la reacción reacción de sulfonación sulfonación el electrófilo electrófilo reactivo reactivo es HSO 3+ o SO3 ne neutro, dependiendo de las condiciones de reacción y los reactivos utilizados. Los anillos aromáticos aromáticos pueden sulfonarse sulfonarse con óleum o con ácido sulfúrico concentrado. Cuando se utiliza ácido sulfúrico, el electrófilo se genera por deshidratación y es atacado por los electrones de la nube π del sistema aromático para formar un intermediario catiónico el cual se estabiliza por resonancia, se le conoce como complejo de Wheland. Finalmente la desprotonación de este intermediario regenera el sistema aromático. La reacción de sulfonación es reversible y se ve favorecida en presencia de ácido fuerte concentrado, pero la desulfonación es favorecida con ácido acuoso diluido. La reacción de nitración de los compuestos aromáticos ocurre, como se dijo antes, a través de una sustitución electrofílica aromática.
El mecanismo más comúnmente aceptado para la nitración involucra los tres pasos siguientes:
1) Generación del ion nitronio, NO 2+ (electrófilo reactivo). del ion nitronio nitronio sobre sobre el anillo anillo aromático. aromático. 2) Ataque del 3) Pérdida del protón para producir nitrobenceno o un nitrobenceno sustituido
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CONCLUSIÓN
La reacción de sulfonación y nitración de un anillo aromático, ocurre a través de una sustitución electrofílica aromática. Debido a que el HNO 3 es una fuente oxidante, es recomendable hacer primero una sulfonación para evitar la destrucción del compuesto, además de que el cambio de grupo sulfónico a nitro ocurre con gran facilidad por medio de una sustitución ipso. El grupo hidroxilo hidroxilo actúa como activador activador del anillo bencénico bencénico en que está ubicado ubicado y, por su parte los grupos nitro, ejercen una fuerza desactivante de la reacción. El 2,4 dinitro-α-naftol dinitro-α-naftol (amarillo (amarillo Martius) Martius) es obtenido obtenido mediante mediante la sulfonación sulfonación de αnaftol empleando ácido sulfúrico para ello y posteriormente nitrado.
BIBLIOGRAFIA
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