Universidad de Costa Rica Facultad de Ciencias Básicas Escuela de Química Laboratorio Química Oránica !eneral "" Q#$%2&' Profesora: Su(elen )ás*ue+ C,s-edes Asistente: 0e1r odríue+ oas
Estudiante: Daniela Montero Salas
Carné: B24338
Grupo: %4 Fecha: &. de setiembre/ 2%&3
Sustitución electrofílica aromática: Yodación de Vainillina, Vainillina, predicción del producto formado y purificación del producto crudo por medio de recristalización
Resultados
Cuadro I. Síntesis del 4-hidroxi-3-metoxi-5-yodobenzaldehído 4-hidro xi-3-metoxi-5-yodobenzaldehído a partir de la vainillina, Yoduro Yoduro de potasio e hipolorito de sodio Reacción
!ombre
"ainillina C&#&'3 05*,05
Yoduro de potasio (I 0))
#ipolorito de sodio !a'Cl 13,25
$%rmula +asa molar mol/ +asa / ensidad m/ +oles mol/ "olumen m/
0 0,)
0,3 3,0*
0*,*0 0,**-0,*5
,)51
,1&3
,0)4
,243
,401
00
4-hidroxi-5-metoxi-3yodobenzaldehído C&#)'3I* *1&,4 0,&3 ,)51 -
Cuadro II. atos de los resultados utilizados Medición
Compuesto
+asa / +asa /
Yoduro de potasio "ainillina
"olumen m/
6ua
"olumen m/
Estructura
Clorox7 h hipolorito de sodio/ Cuadro II. Continuai%n/ atos de los resultados utilizados
Valor
0,*2 ,22
00
&
"olumen m/ "olumen m/
+etanol 8isul9ito de sodio
* 3
"olumen otas/ "olumen m/
:ido lorhídrio 6etato de etilo
05 03
Cuadro III. ;esultados del proeso de yodai%n de vainillina Datos medidos
roducto crudo
roducto puro
+asa vidrio relo< / +asa vidrio relo< = produto / +asa obtenida / >unto de 9usi%n ?C/ @ rendimiento Identidad
50,*) 5*,&4 0,5& !o 9undi% &3,3 -
50,*) 50,*& ,* 0&5-0&5,2 0,* 4-hidroxi-5-metoxi-3yodobenzaldehído
!"ser#aciones
0. 6 los 0 minutos de la adii%n del Clorox7 ota a ota, la disolui%n se torn% a9A lara, omo una espeie de terraota. *. 6 los 02 minutos de oteo, se puso olor arilla. 3. 6 los * minutos de oteo adBuiri% un peuliar olor a pintura. 4. espuAs de arear #Cl y bisul9ito de sodio, la disolui%n se puso a9A laro, seme
a reai%n mFs omGn de los ompuestos aromFtios es la sustitui%n eletro9ília aromFtia. sto sini9ia Bue un eletr%9ilo reaiona on un anillo aromFtio y sustituye a uno de sus hidr%enos. l yodo y el loro pueden introduirse en anillos aromFtios por medio de este tipo de reaiones. l yodo por sí solo no es lo su9iientemente reativo para reaionar on un anillo aromFtio y por esto neesita la adii%n de un aente oxidante. stas sustanias aeleran la reai%n de yodai%n oxidando el I * a I= la ual es una espeie eletro9ília mFs poderosa la ual reaiona on el anillo aromFtio para produir el produto de sustitui%n 0. 2
>ara este laboratorio se pes% 0,*2 de (I Bue es la 9uente de yoduro en un bal%n. ueo se are% * m de metanol omo disolvente ya Bue ni el yodo ni la vainillina se disuelven apreiablemente en auaH en ambio es orriente enontrar Bue estas dos sustanias son bastante solubles en alohol. * Se ait% hasta disolver todo el (I y lueo se are% ,22 de vainillina. Se olo% el bal%n en un baDo de hielo y on aitai%n onstante se aDadi% Clorox7 ota a ota, Aste 9uniona omo aente oxidante para enerar el eBuivalente del yodo diat%mio y Bue reaionara on la vainillina. Como el Cl'- es un aente oxidante 9uerte, Aste reaiona on el yoduro de potasio para produir una antidad de I * eBuivalente a la antidad de hipolorito en exeso Bue haya en la disolui%n. 3 6l ser Asta una reai%n sumamente exotArmia, debía onservarse el bal%n aproximadamente entre y 5 ?C. Con9orme iba pasando el tiempo se iba observando los ambios Bue se produían en la sustania dentro del bal%n, omo se iba poniendo a9A seGn la 9ormai%n de yodo. na vez terminada la adii%n se de<% alentar la mezla a temperatura ambiente y se ait% por 0 minutos mFs. ueo se are% bisul9ito de sodio por si Buedan restos del olor marr%n, ausado por el aente oxidante, esto puede eliminarse por la adii%n de un poo de sul9ito Fido de sodio bisul9ito de sodio/ el ual atGa omo aente redutor para destruir el exeso de reativo. 4 ueo se are% 05 otas de #Cl hasta Bue el p# estuviera Fido lo ual se omprob% on un papel tornasol para evitar la solubilidad del ompuesto en aua. Se evapor% el disolvente utilizando el rotavapor para obtener un me
>uede a9irmarse Bue un ompuesto es mFs puro entre menor sea su rano de 9usi%n y mFs se asemeara la 9iltrai%n debe usarse un embudo prealentado en el ual se oloa el papel 9iltro y estos dos se instalan sobre la boa del rlenmeyer Bue se va a utilizar. 1 Como esto no estaba previsto, el eBuipo para la 9iltrai%n no estaba en la estu9a desde el omienzo del laboratorio sino Bue se introdu
3-metoxi-*-yodobenzaldehído
Figura '% strutura del 4-hidroxi-
Figura $% strutura del 4-hidroxi-
Figura &% strutura del 4-hidroxi-
3-metoxi-5-yodobenzaldehído
5-metoxi-*-yodobenzaldehído
4
(i)ura *% strutura del 4-hidroxi-3-metoxi-
(i)ura +% strutura del 4-hidroxi-3-metoxi-*,)-diyodobenzaldehído
*,5-diyodobenzaldehído
as 9iuras 0, *, 3, 4 y 5 representan los posibles produtos al realizar la yodai%n de la vainillina. stos ompuestos todos uentan on dos rupos ativadores de los anillos de beneno y uno desativador. os rupos ativadores dan ara neativa al anillo aromFtio ya sea por medio de resonania o e9eto indutivo y lo vuelven tan reativo Bue no neesita ondiiones extra para reaionar. os rupos '# y '; son 9uertemente ativadores y dirien el sustituyente a las posiiones orto o para las uales vienen a ser eBuivalentes. & l yodo solamente se puede oloar en posii%n orto on respeto al rupo hidroxilo ya Bue en la posii%n para estF ubiado el aldehído. Con respeto al met%xido se puede oloar en ambas posiiones orto o para. Sin embaro hay Bue tener en uenta Bue el aldehído es un rupo moderadamente desativador, esto sini9ia Bue retira eletrones del anillo de beneno y desestabiliza al arboati%n intermediario. os sustituyentes hal%enos dAbilmente ativadores son diretores orto y para y los mFs desativadores son diretores meta. & >ara analizar este e9eto se estudian los arboationes intermediarios Bue se 9orman en la reai%n. a estabilidad relativa del arboati%n determina la ruta pre9erida de la reai%n. Si el yodo se oloa en posii%n orto o para del met%xido $iuras 0 y 3/ tendría una uarta 9orma resonante y este rupo le podría donar eletrones por resonania, sin embaro tambiAn en ualBuiera de estas dos posiiones el yodo Bueda en posii%n orto on respeto al aldehído y Aste mFs bien le Buita eletrones. Si se oloa en posii%n orto on respeto al hidroxilo $iura */, el yodo Bueda en posii%n meta on el aldehído y si se realizan las estruturas de resonania del arboati%n Bue se 9ormaría en esta reai%n, se puede ver Bue la ara positiva nuna Bueda en la base del rupo extrator pero si en la base de uno de los donadores, osa Bue no pasa si se area el yodo a las otras posiiones postuladas anteriormente. & os produtos di sustituidos $iuras 4 y 5/ no se 9orman ya Bue la onentrai%n de yodo es muy ba
'
a 9iura ) muestra el meanismo de reai%n e ilustra lo expliado anteriormente on respeto al arboati%n. n la primera estrutura de resonania la ara positiva Bueda en la base del arbono on el hidroxilo y Aste al ser un rupo ativador, estabiliza al arboati%n.
Figura 6% +eanismo
de yodai%n de la vainillina
i"lio)rafía 1. ++urry, L. Química orgánica. Cenae earninE+M +Axio .$. *&, p. 542-550 2. #arris, . Análisis químico cuantitativo. ditorial ;evertA. 8arelona, spaDa. *3. >. 00 3. +$addin, L. $. Pruebas bioquímicas para la identificación de bacterias de importancia clínica.
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