Informe #10: Reacción de Canizaro
REACCIÓN DE CANIZARO I.
OBJETIVOS
Aprender la reacción de Canizaro para la obtención de benzoato de sodio y alcohol benzílico.
II.
Obtención de ácido benzoico a partir de benzoato de sodio.
Conocer las reacciones de identificación de los compuestos mencionados.
FUNDAMENTO TE TEÓRICO
I. FUNDAMENTO TEORICO : Ácido Benzoico: El ácido benzoico o benceno carboxílico C 6H5 – COOH existe
en
ciertas
resinas;
su
derivado,
el
ácido
hipúrico
C6H5CONHCH2COOH (benzoilglicola), fue descubierto en la orina de los caballos. El ácido benzoico es un sólido cristalino blanco, su punto de fusión es 122,4 ºC. Se sublima sublima y forma forma unas placas blancas. blancas. El ácido benzoico benzoico es poco soluble en agua fría, pero al aumentar la temperatura del agua, su solubilidad solubilidad crece crece notablemente. notablemente. Posee propiedades propiedades ácidas ácidas un poco más fuertes
que
el
ácido
acético
(las
constantes
de
disociación
correspondientes son de 6,8 x 10-5 y 1,8 x 10 -5). El ácido benzoico y sus sales se emplean en medicina; el ácido se emplea como subproducto en ciertas síntesis industriales y también para conservar los productos alimenticios. El benzoico sódico se usa como inhibidor de la corrosión. Industrialmente, el ácido ácido benzoico se prepara a partir de tolueno. Mediante una clorac ración total de la cadena lateral del del tolueno se forma el
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benzotricloruro (feniltriclorometano) C6H5CCl3. Al calentar el benzotricloruro con agua se obtiene el ácido benzoico: C6H5CH3
+
C6H5 – CH2CH3
+
3O
C6H5COOH +
H2O
6O
C6H5COOH +
CO 2
El ácido benzoico, en cuanto a sus propiedades químicas, es semejante a los ácidos ácidos carboxílico carboxílicoss de la serie serie alifática alifática.. Así, da sales sales con con bases. Sus sales con metales alcalinos son fácilmente solubles en agua, por eso el ácido benzoico es bien soluble en los álcalis. C6H5COOH +
NaOH
C6H5COONa
+
H2O
Al tratar el benzoato de sodio con hidróxido sódico se forma el benceno: C6H5 – COONa +
NaO H
C6H6 +
Na2CO2
Esta reacción es análoga a la reacción de la preparación del metano a partir del acetato de sodio e hidróxido sódico. Con alcoholes, el ácido ácido benzoico da ésteres:
C6H5 – CO – O H +
HO – CH 3
C6H5COOCH3
+
H2O
benzoato de metilo
Expuesto al aire el benzaldehído se oxida rápidamente a ácido benzoico C6H5COOH, formando cristales. El mecanismo mecanismo de esta reacción reacción es el siguiente. El benzaldehído benzaldehído absorbe absorbe el oxígeno del aire y forma un compuesto intermedio que es, seguramente, el hidroperóxido de benzoilo: O C6H5 – C
O + H
O2
C6H5 – C O – OH
Después, el hidroperóxido de benzoilo oxida el resto del benzaldehído, formando ácido benzoico:
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O C6H5 – C
O +
C6H5 – C
H
2 C6H5 – COOH
O – OH
Reacción de Cannizzaro.- Al exponerse a la acción del álcali concentrado, los aldehídos aldehídos que carecen carecen de hidrógeno hidrógeno
sufren sufren una autoxidació autoxidación n – reducción reducción
para dar una mezcla mezcla de un alcohol alcohol y una sal de un ácido ácido carboxíl carboxílico ico.. Este Este proceso, conocido como “reacción de Cannizzaro”, se suele realizar dejando a temp temper erat atur ura a ambi ambie ente nte al alde aldehí hído do en hidró idróxi xido do acuos cuoso o o alco alcohó hólilico co concentrado. concentrado. (En estas condiciones, condiciones, un aldehído aldehído con hidrógeno hidrógeno
daría más
rápidamente la condensación alcohólica). 2 HCO
NaOH al 50%
formaldehído
CH3OH
+
metanol
HCOO- Na+ formiato de sodio
Una mezcla de dos aldehídos, aldehídos, sometida a la reacción de Cannizzaro suele dar todos los productos posibles. Sin embargo, si uno de ellos es formaldehído, la reac reacci ción ón gene genera ra casi casi exclu xclusi siva vame ment nte e form formia iatto de sodi sodio o y el alco alcoho holl correspondiente al otro aldehído:
ArCHO + HCHO Ejemplo: CHO +
NaOH [ ]
ArCH2OH + HCOO-Na+ CH2OH
HCHO NaOH
OCH3 (p – metoxibenzaldehído) metoxibencílico)
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+ HCOO-Na+ OCH3 (alcohol p –
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La evid eviden enci cia a sobre sobre toda toda ciné cinétitica ca y por por expe experim rimen enta tació ción n con con comp compue uest stos os marcado marcadoss isotóp isotópica icamen mente, te, aparent aparenteme emente nte tan difere diferente nte sigue sigue el conocido conocido esque esquema ma de los los comp compue uest stos os carb carbon onílílic icos os:: adic adició ión n nucle nucleof ofílílica ica..
Esta Esta
comprende dos adiciones sucesivas: la de un ión hidróxido (paso 1) para dar el intermediario I, y la adición de un ión hidruro de I a una segunda molécula de aldehído (paso 2). 1)
H |
H |
Ar – C = O
+
OH-
Ar – C – O | OH
2) H | Ar – C = O
+
H H | | Ar – C – O Ar – C – O + Ar – C = O | | H OH + +H -H+ ArCH2OH ArCOO-ç
La presencia de la carga negativa sobre I ayuda a perder el ión hidruro.
Benzoato de sodio, también benzoato de sosa, sal del ácido benzoico, blanco, cristalino cristalino o granulado, granulado, de fórmula fórmula C 6H5COONa. COONa. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol. La sal es antiséptica y se usa generalmente para conservar los alimentos. En cantidades elevadas es tóxica. Se utiliza en medicina para examinar el funcionamiento del hígado.
La Reacción de Cannizzaro Cruzada Cuando una mezcla del formaldehído y otro aldehído sin átomos hidrogeno en alfa se trata en las condiciones de cannizzaro, el formaldehído se oxida a formiato y el otro otro alde aldehí hído do se reduc reduce e al alco alcoho holl neope neopent ntililic ico. o. Esto Esto se llam llama a reac reacció ción n de cannizzaro cruzada. Una interesante aplicación industrial de esta reacción del canni cannizz zzar aro o cruza cruzada da,, así así como como de la cond conden ensa saci ción ón alco alcohó hólilica ca se tien tiene e en la Laboratorio de Química Orgánica II
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preparación de la pentaeritrita. El acetaldehído experimenta 3 condensaciones, alcohólica con el formaldehído, hasta que sean utilizados todos los hidrógenos activos. Ento Entonce ncess el trih trihid idro roxi xipi piva vala lald ldeh ehíd ído o resu resultltan ante te expe experi rime ment nta a una una reac reacció ción n de comienzo cruzada con más formaldehído. Este alcohol tetrahidroxilico se usa en la preparación de plásticos en la fabricación de tetranitratos de pentaeritrita, PETV un potente explosivo
Estanislao Cannizzaro (1826-1910) químico italiano, nacido en Palermo, que ,
realizó una gran aportación a la teoría atómica al clarificar la distinción entre la masa atómica y la masa molecular. Después de participar en la revolución siciliana de 1848 1848,, Canni Cannizz zzar aro o trab trabaj ajó ó en un labo laborat ratori orio o de Parí Paríss (184 (1849-1 9-185 851). 1). Fue Fue nombrado profesor de química del Instituto de Alessandria en 1851 y de las universidades de Génova en 1855, Pisa en 1861 y Roma en 1871. En Alessandria descubrió la reacción que lleva su nombre: la reacción de Cannizzaro demuestra que los aldehídos tratados con álcali concentrado dan como resultado una mezcla de sus alcoholes y ácidos correspondientes; por ejemplo, un benzaldehído da alcohol bencílico y ácido benzoico. En 1858 1858 Cann Canniz izza zaro ro most mostró ró cómo cómo las las masa masass atóm atómic icas as desc descon onoc ocid idas as de elementos en compuestos volátiles se pueden obtener a partir de las masas mole molecul cular ares es cono conocid cidas as de los los compu compues esto tos. s. Tamb Tambié ién n seña señaló ló que que las las masas masas atómicas de los elementos en los compuestos se pueden determinar si se conoce el calor específico específico aunque no se conozca la densidad del vapor. Su trabajo trabajo sobre la teoría atómica se basaba en la ley de Avogadro, que establece que volúmenes iguales de dos gases cualesquiera contienen el mismo número de moléculas cuando soportan idénticas condiciones de temperatura y de presión
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III.
MATERIALES Y EQUIPOS
Tubos de ensayo
Gradilla de tubos
Vaso de precipitado
Mechero
Vagueta
Piceta
Pipeta
Pera de bromo
Balanza de precisión
IV.
REACTIVOS
Benzaldehído
Hidróxido de sodio (NaOH)
Agua destilada Éter de petróleo Ácido Clorhídrico (HCl)
Bicromato de potasio (K2Cr 2O/)
Permanganato de potasio (KMnO4)
Tricloruro férrico (FeCl3)
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V.
PROCED OCEDIIMI MIEN ENTO TO EXP EXPER ERIIMEN MENTAL TAL 1°PASO:
Pesamos 5g de hidróxido de sodio (NaOH) en la balanza de precisión, luego lo añadimos en un tubo de ensayo, en el mismo tubo agregamos 10 ml de agua destilada, 7ml de benzaldehído y finalmente 50 ml de agua destilada. Lo calentamos en el mechero agitándolo constantemente por unos 15 minutos y lo dejamos reposar.
Reacción química:
La solución obtenida la vertemos en una pera de bromo a la cual le agregamos éter de petróleo. Tapamos la pera y realizamos un movimiento volteando volteando la pera rápidamente rápidamente y luego la volvemos a voltear; voltear; notamos que se han formado dos fases.
2°PASO:
En la fase inferior se debe haber obtenido benzoato de sodio, lo cual comprobaremos más adelante. A esta fracción se le debe añadir 15 ml de ácido clorhídrico (HCl) al 5% y se debe formar un precipitado blanquecino que luego luego se filtrará. filtrará. El papel papel de filtro filtro a usar debe estar estar pesado pesado y en él quedará quedará el ácido benzoico benzoico que luego se leva a secar en la estufa. Una vez seco volvemos pasarlo para hallar el rendimiento del proceso.
Así también en la fase superiores puede haber obtenido alcohol benzílico en éter de petróleo. Estos dos componentes los separaremos por simple
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calentamiento ya que el punto de ebullición del alcohol (205°C) es mucho mayor que el del éter (40°C), luego comprobaremos si se obtuvo alcohol benzílico mediante una prueba de identificación.
PRUEBAS DE IDENTIFICACIÓN:
Del Benzoato de Sodio:
En un vaso de precipitado colocamos un poco de la solución inferior de la
pera. Luego añadimos un poco en un tubo de ensayo y le agregamos tricloruro férrico (FeCL3). Se observa que la solución cambia a un color salmón, con lo que se comprueba la formación de benzoato de sodio.
Reacción Química:
Como la prueba anterior anterior dio positivo, asumimos asumimos que las demás reacciones reacciones también darán resultados positivos.
1.
Del Alcohol Benzílico:
Una vez separados los componentes de la fase superior que estaba en la pera de bromo (esto por calentamiento), si aun alicota le añadimos ácido clorhídrico clorhídrico diluido diluido (2N) o al 10%, luego le agregamos bicromato de potasio (K2Cr 2O/) se debe tener una solución de color verdosa, con lo que se comprueba la obtención de alcohol benzílico.
Reacción Química:
2.
Otra alicota de la solución anterior se mezcla con ácido clorhídrico (HCl) y permanganato de potasio (KMnO4), se debe obtener una solución color
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viol violet eta a que que se deco decolo lora ra post poster erio iorme rment nte. e. Con Con lo que se somp somprue rueba ba la presencia de alcohol benzílico.
Reacción Química:
Del Ácido Benzoico:
Al precipitado obtenido en el 2° paso le añadimos tricloruro férrico (FeCl 3), se debe formar una solución de coloración blanquecina. Si se obtuviera una solución marrón–blanquecina es porque todavía hay presencia de benzoato de sodio, entonces se debe proceder a lavar el precipitado.
Reacción Química:
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VI.
CONCLUSIONES
Se demost demostró ró median mediante te la prueba prueba de identi identific ficació ación n con triclo tricloruro ruro férric férrico o (FeCl3), que se obtuvo benzoato de sodio.
VII.
EL alcohol benzílico es soluble en éter a diferencia del benzoato de sodio.
RECOMENDACIONES
Limpiar bien los materiales a usarse en la experiencia, como las pipetas, la pera de bromo, vaso de precipitado, etc.
Se puede utilizar un solvente para separar el alcohol benzílico del benzoato de sodio, en este caso se utilizó el éter de petróleo.
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VIII.
BIBLIOGRAFÍA
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