INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA DE GRUPO FUNCIONALES REPORTE DE LA PRÁCTICA “OBTENCIÓN DE ÁCIDO BENZOICO POR REACTIVO DE GRIGNARD ”
NOMBRE DE LOS PROFESORES: SANDRA GEORGINA GARCÍA SÁNCHEZ MA. LOURDES C. RUIZ CENTENO GRUPO: 2IM44
EQUIPO: “6”
FECHA DE ENTREGA: 24 DE ABRIL DEL 2017
OBJETIVOS
1. Obtener el ácido benzoico mediante la carbonatación del reactivo de Grignard. 2. Preparar el reactivo de Grignard. 3. Aplicar este reactivo para la obtención de otro ácido carboxílico. 4. Analizar e interpretar las etapas de la reacción de Grignard en el desarrollo de la práctica. 5. Identificar mediante pruebas específicas el producto obtenido.
Métodos generales para la obtención de ácidos carboxílicos. ♦ Oxidación de alquilbencenos: Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse a partir de bencenos sustituidos con grupos alquilo por oxidación con permanganato de potasio
o
dicromato
de
sodio.
♦ Oxidación de alcoholes primarios: Los ácidos carboxílicos pueden obtenerse por oxidación de alcoholes primarios. Como reactivos puede utilizarse el oxidante de Jones,
permanganato
de
potasio,
dicromato
de
sodio......
♦ Oxidación de alquenos: La ruptura oxidativa de alquenos con oxidantes como
permanganto de potasio o dicromato en medios ácidos genera ácidos carboxílicos cuando el alqueno tenga un hidrógeno sobre el carbono sp 2. En ausencia de hidrógeno se forman cetonas, y los alquenos terminales producen dióxido de carbono.
♦ Organometálicos con CO 2: Los reactivos de Grignard (organometálicos de magnesio) reaccionan con dióxido de carbono para formar las sáles de los ácidos carboxílicos. Una hidrólisis ácida posterior permite la conversión de estas sales en
el
correspondiente
ácido.
♦ Hidrólisis de nitrilos: Los haloalcanos primarios y secundarios reaccionan con cianuro de sodio mediante mecanismos de tipos SN 2 para formar nitrilos. La hidrólisis posterior del nitrilo rinde ácidos carbóxílicos. Deben emplearse haloalcanos con un carbono menos que el ácido que se desea obtener.
La hidrólisis del nitrilo puede realizase en medio básico, generando un carboxilato que
se
protona
en
una
etapa
de
acidulación
final.
Formación del reactivo de Grignard Los reactivos de Grignard, son compuestos que están formados por una parte orgánica y otra metálica, se preparan a partir de un halogenuro de alquilo y magnesio en éter o tetrahidrofurano (THF) como disolvente. Es uno de los reactivos más versátiles e importantes en la química orgánica, de forma general se conocen como RMgX ó ArMgX donde R y Ar denotan grupos alquilo o arilo, respectivamente. La formación del reactivo de Grignard se lleva acabo de la siguiente manera:
Mecanismo de reacción: La reacción entre un halogenuro de alquilo o de arilo con el magnesio se considera una reacción de adición, pero en la actualidad no se ha podido establecer con certeza si corresponden a adiciones nucleofílicas o electrofílicas. Esto se debe a que el átomo de carbono que tiene el halógeno es reducido y la polaridad del átomo de carbono es invertida (un átomo que inicialmente es electrofílico, posteriormente se convierte en nucleofílico).
Carbonatación del reactivo de Grignard Cuando a un reactivo de Grignard se le adiciona gas carbónico. Se forma una sal del Magnesio, la cual finalmente por hidratación se obtiene el ácido respectivo.
Propiedades y usos del Ácido benzoico. Usos: Más del 50% del ácido benzoico es convertido directamente a fenol y caprolactama. Se usa también como conservador, plastificante, germicida (medicina), manufactura de benzoatos y cloruro benzoico, resinas alquidílicas, mordente, mejorador de aromas de tabaco, aditivo para pinturas y plásticos, sabores, perfumes, dentríficos y colorantes
Propiedades: Poco soluble en agua, los vapores de reacción pueden formar mezclas explosivas con el aire.
PM = 122.12 g/mol. ρ = 1.32 g/L
P.F. = 252.3 °F P.E. = 480 °F Apariencia: Sólido color blanco
Reacción global*
Br
O = C --- O --- Mg --- Br
Mg --- Br +
Mg
0
+
CO2
+
H3O
Bromobenceno
O = C --- O --- H
+
Ácido benzoico
Mecanismo de reacción*
1.
2.
3.
Agregar: 2g de Mg Cristal de yodo
Preparación de Reactivos
20ml de éter metilico Mezcla de Bromobenceno y eter 30 min a 60 °C Reflujo y agitación
20gr CO2 100g de hielo
Enfriar y agregar
15ml de HCl 1:1
25ml éter metílico
25 ml de NaOH 5%
Transferir a embudo de
Eliminar la capa
separación
acuosa
Capa etérea
Filtrar el ácido Adicionar HCl 1:1
benzoico
Hasta precipitación Pesar
En un vaso en baño de hielo
CÁLCULOS
Rendimiento Teórico: ° =
ηteorico =
. 25
= .01 24.312
. 01 ° ∗ 1 . 1 °
= .01
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES
La obtención del ácido benzoico por reactivo de grignard es una adición nucleofilica en donde el reactivo de Grignard es el nucleofilo . Para hacer el reactivo de Grignard se adiciono bromobenceno a 1 gramo de magnesio con éter etílico anhidro como disolvente y Iodo como catalizado. Al ser una reacción exotérmica, al principio no se necesita añadir una parrilla , pero cuando deja de ebullir se agrega una temperatura de 70°C para que se disuelva el magnesio . Cuando se completó la reacción y estaba hecho el reactivo de Grignard , se realizó la carbonatación con hielo seco (CO 2) y para precipitar se utilizó HCl en agua, que posteriormente se neutralizo y se formó la sal.
Para realizar esta práctica fue necesario tener cuidado en no agregar agua, ya que si se le agregaba la reacción esperada no ocurriría. La síntesis de Grignard de un ácido carboxílico se realiza burbujeando CO2 gaseoso en una solución etérea del reactivo o vertiendo el reactivo de Grignard sobre hielo seco molido (CO2 sólido).En este caso, el hielo seco no sólo sirve como reactivo, sino también como agente refrigerante. El reactivo de Grignard se adiciona al doble enlace carbono-oxígeno en la misma forma que en el caso de aldehídos y cetonas La superficie del Mg metálico es recubierta por una capa de MgO, esto provoca que la reacción no se lleve a cabo así que se agrega un cristal de yodo para que active esta superficie removiendo la capa al formar MgI 2 que a su vez destruirá las tazas de agua en el medio
Uno de los usos más importantes del reactivo de Grignard es su reacción con compuestos carbonilicos, ya que el enlace entre C-Mg es muy polar, ya que el
carbono es un elemento con una electronegatividad alta en comparación con el Mg que es muy electropositivo. El yodo se utiliza en la reacción porque elimina la probabilidad de hidratos, pero también funciona como un activador de superficie en el magnesio, debido a que éste se oxida con el tiempo en su superficie y es necesaria su activación. Se puede apreciar la importancia del reactivo de Grignard para la síntesis del ácido benzoico ya que este actúa como un nucleófilo, ya ataca el átomo de carbono del grupo carbonilo. Durante el desarrollo de la práctica se identificaron varias reacciones que se presentaron como la hidrólisis o la carbonatación, esto gracias a los indicios de reacción.
Emmanuel
Bibliografía
http://www.quimicaorganica.org/acidos-carboxilicos/157-sintesis-de-acidoscarboxilicos.html http://docencia.izt.uam.mx/cuhp/QuimOrgIII/M_1Acidos.pdf
http://www.cosmos.com.mx/b/tec/44dd.htm
