SÍNTESIS DE ACETATO DE ETILO
Adriana Marcela Quiroga Arboleda Juan Carlos Sánchez Gómez 1.036.932594
Profesor: Fernando Rosero
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA QU ÍMICA MEDELLÍN 2012
1.
Consulte algunas de las propiedades de los esteres, en que industrias son utilizados este tipo de sustancias?
Éster
en química orgánica, es compuesto formado (junto con agua) por la reacción de un ácido y un alcohol. Puesto que este proceso es análogo a la neutralización de un ácido por una base en la formación de una sal, antiguamente los ésteres eran denominados sales etéreas. Este término es incorrecto porque los ésteres, a diferencia de las sales, no se ionizan en disolución, Los ésteres se hidrogenan más fácilmente que los ácidos, los de bajo peso molar son líquidos de olor agradable, similar al de la esencia de las frutas que los contienen. Los ésteres de ácidos superiores son sólidos cristalinos, inodoros, solubles en solventes orgánicos e insolubles en agua. Su densidad es menor que la del agua.. Estos compuestos se pueden obtener a partir de ácidos orgánicos y de ácidos inorgánicos. Por ejemplo, un éster simple, el nitrato de etilo, se puede preparar a partir de etanol y ácido nítrico (un ácido inorgánico), y el etanoato de etilo haciendo reaccionar etanol y ácido etanoico (un ácido orgánico). Otro método de preparar ésteres es emplear no el ácido en sí, sino su cloruro. Por ejemplo, el etanoato de etilo se puede obtener por la acción del alcohol sobre el cloruro del ácido etanoico. Otro método importante de obtención consiste en hacer reaccionar las sales de plata de los ácidos con un halogenuro de alquilo (normalmente de yodo). Por ejemplo, el etanoato de etilo se puede preparar a partir de etanoato de plata y yoduro de etilo. Los ésteres se descomponen por la acción del agua en sus correspondientes ácidos y alcoholes, una reacción que es catalizada por la presencia de los ácidos. En general, los ésteres de los ácidos orgánicos son líquidos neutros, incoloros, con olor agradable e insoluble en agua, aunque se disuelven con facilidad en disolventes orgánicos. Muchos ésteres tienen un olor afrutado y se preparan sintéticamente en grandes cantidades para utilizarlos como esencias frutales artificiales, como condimentos y como ingredientes de los perfumes Producción
de ésteres La industria química produce grandes cantidades de ésteres, centenares de m illones de kilogramos por año. Son de especial importancia el acetato de etilo, el acetato de butilo, el acetato de celulosa, el xantogenato de celulosa, el trinitrato de glicerilo, el acetato de vinilo y el nitrato de celulosa. El salicilato de metilo es un éster que se emplea principalmente como agente aromatizante y posee la ventaja de que se absorbe a través de la piel. Una vez absorbido, el salicilato de metilo puede hidrolizarse a ácido salicílico, el cual actúa como analgésico. Este producto puede extraerse de varias plantas medicinales. El ácido acetilsalicílico o aspirina, como es conocido comercialmente, es el más popular de los medicamentos sintéticos, debido a su acción analgésica, antipirética, anti-inflamatoria y antirreumática, y por ser utilizado en la prevención y tratamiento del infarto agudo al miocardio, además de su bajo costo, consecuencia de su simplicidad estructural. La benzocaína o p-aminobenzoato de etilo es un anestésico local, empleado como calmante del dolor, obtenido también por esterificación. 2.
De acuerdo con las condiciones de reacción utilizadas en el laboratorio para la obtención de acetato de etilo, como podría mejorarse el rendimiento de la reacción? Justifique cada una de las propuestas, haga uso de equipo, reactivos específicos.
Por ser una reacción de equilibrio, se puede aplicar el principio de Le Chatelier agregando un exceso de unos de los reactivos para que el equilibrio se desplace hacia la formación del Ester que
es lo que se busca. Aplicando el mismo principio se justifica la técnica del reflujo, pues si observamos que el agua tiene menos punto de ebullición, respecto a los demás compuestos, por lo tanto al evaporarse del medio se contribuye más aun al desplazamiento del equilibrio hacia la derecha por lo cual se podría prolongar el tiempo de destilación mejorando asi el rendimiento de la reacción. Otra manera seria aumentar la cantidad y o concentración del catalizador acido que a su vez aumentaría la velocidad de reacción, si se realiza una destilación fraccionada se esperaría mayor recuperación del producto deseado. También se puede aumentar el rendimiento de la reacción si se trabaja con reactivos con mayor pureza pero esto g eneraría costos extras en nuestro producto final.
3.
Teniendo en cuenta la pureza reacción?
de los reactivos utilizados ,
cuál fue el rendimiento de la
Después de destilar, se obtuvo un destilado de 10.5 ml ;su rendimiento fue: Densidad etanol: 0.8129 g/ ml Densidad de acetato de etilo: 0.8670 g/ ml Moles de etanol: 0.8129 g/ml *15 ml* (1 mol ester / 88.15 g) =0.1383 mol Moles de acetato de etilo= 0.8670 g /mol*10.5* (1mol/130.19 g) = 0.0699 mol Ya que el etanol tiene una pureza de 96% el rendimiento es:
Rendimiento =
ó
4.
*100 = *100 = 51.97%
Considera que el método utilizado para el aislamiento de su producto es el más adecuado? De qué manera podría mejorarse la cantidad recuperada y la calidad de su producto? Justifique. Podrían estar involucrados azeótropos en su sistema?
Si es un método adecuado ya que tiene un rendimiento alto además se puede aumentar de manera significativa dada la importancia de los ésteres se han desarrollado muchos procesos para obtener ésteres. El más común es el calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente con ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso para aumentar el rendimiento (esterificación de Fischer). El ácido sulfúrico sirve en este caso tanto de catalizador como de sustancia higroscópica que absorbe el agua formada en la reacción. A veces es sustituido por ácido fosfórico concentrado. En la práctica este procedimiento tiene varios inconvenientes. El alcohol puede sufrir reacciones de eliminación formando olefinas, esterificación con el propio ácido sulfúrico o de formación del éter y el ácido orgánico puede sufrir descarboxilación. Además se requieren temperaturas elevadas y tiempos de reacción largos. Por esto a menudo se utilizan derivados del ácido más activos. En la síntesis del ácido acetilsalicílico por ejemplo (el éster entre el grupo hidroxilo del ácido salicílico y del ácido acético) se parte del
anhidruro del ácido acético y del ácido salicílico que actúa como alcohol. En vez de agua se libera una molécula de ácido acético que puede ser separada fácilmente del producto: O(OCCH3)2 + HO(C6H4)COOH -> HOOCCH3) + H3CCOO(C6H4)COOH Otro proceso es la utilización del cloruro del ácido (R-COCl) (variante de Einhorn) y el alcohol en la presencia de piridina. En este caso se libera clorhídrico que reacciona directamente con la piridina del medio para dar el hidrocloruro de piridina. Las condiciones de esta reacción son muy suaves ya que no requiere la presencia de ácidos o bases fuertes y se puede llevar a cabo a temperatura ambiente o incluso inferior. Por esto permite la síntesis de compuestos en presencia de grupos funcionales muy sensibles. También se utilizan procesos de transesterificación donde se hace reaccionar un éster con un alcohol en presencia de un catalizador como el tetracloruro de germanio, otro ácido de Lewis o trazas de base. Se libera el alcohol previamente unido en forma del éster. Este proceso se emplea industrialmente sobre todo en la obtención del PET (polietilentereftalato), un plástico transparente que se emplea por ejemplo para fabricar botellas de bebida. Existen aún procesos de menor importancia como la adición de un ácido a una olefina, etcétera, que igualmente forman ésteres. Los azeótropos podrían estar involucrados en nuestro sistema. Un azeótropo es una mezcla liquida de dos o más componentes que poseen un único punto de ebullición constante y fijo, y que al pasar al estado vapor se comporta como un liquido puro, o sea como si fuese un solo componente. En química, la destilación azeotrópica es una de las técnicas usadas para romper un azeótropo en la destilación. Una de las destilaciones mas comunes con un azeótropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando técnicas normales de destilación, el etanol solo puede ser purificado aproximadamente el 95%. Cuando hablamos de azeótropos, simplemente nos referimos a una mezcla de líquidos que destilan como si fueran un compuesto puro. Esto quiere decir que un sistema que tenga la composición azeotrópica, destilara a temperatura constante, al igual que un compuesto puro. Para obtener un ester por destilación, se debe tener en cuenta que un azeótropo es una mezcla, por definición. Así mismo, el ester debe ser uno de los componentes de la mezcla, de otra forma no tendría ningún sentido .en el caso que se tuviera una mezcla de líquidos y uno de ellos fuera el ester, se debe buscar en bibliografía , si esta mezcla presenta un azeótropo de mínimo o de máximo punto de ebullición. En el primer caso, para obtener el ester puro, debe haber un exceso de ester, y lo que se tiene que hacer es quedarse con la fracción que destila a mayor temperatura. En el segundo caso, se debe hacer lo inverso, quedarse con la fracción que destila a menor temperatura. 5.
Con las pruebas de caracterización realizadas al producto, considera usted que estas son suficientes para asegurar que se obtuvo realmente el producto requerido?
Acetato de etilo + cloridrato de hidroxilamina disuelto en agua+ NaOH (10%) + calor después se enfria y se adiciona FeCl3
Las reacciones que ocurren en esta prueba son; R-COOC4H9 + H2NOH R-CO(NHOH) + C4H9OH ESTER 3R-CO(NHOH + FeCl3 (R-CONHO-) 3Fe + 3HCl Los esteres reaccionan con el cloridrato de hidroxilamina para formar el ácido hidroxámico, solo cuando la reacción se lleva a cabo en medio alcalino, mientras los anhídridos y los haluros de ácido lo pueden hacer en medio ácido o alcalino. Siempre que se hace el ensayo del hidroxamato se debe hacer el ensayo de blanco para poder comparar la coloración, ya que esta, no es siempre roja sangre, o la sustancia puede formar coloración con el cloruro férrico, caso en el cual se tendría una interferencia y el ensayo no sería confiable. Es posible que los hidroxiácidos den prueba positiva como si fueran esteres, ya que los pueden formar con sigo mismos. La prueba realizada a nuestro producto obtenido es válida y se demostró experimentalmente lcolor característico rojo sangre indicando la presencia de un ester. Bibliografía
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