obtención de fluoresceína (1)

OBTENCIÓN DE FLUORESCEÍNA
LINA PAOLA OREJARENA AVILA
COD 63453291
FERNANDO AGUDELO
PROFESOR
UNIVERSIDAD DEL QUINDIO
FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS Y TECNOLOGIAS
PROGRAMA DE QUIMICA
ARMENIA
2013
OBTENCIÓN DE FLUORESCEÍNA
Objetivos

Realizar la síntesis de la Fluoresceína.

Reaccionar el Resorcinol con Anhídrido Ftálico para sintetizar la Fluoresceína.

Identificar el producto final con el punto de fusión y el espectro infrarrojo, obtener
el porcentaje de rendimiento.

Con los reactivos usados parla síntesis, hallar el reactivo limite.

Comprender la diferencia entre emisión y absorción de luz en la región del
ultravioleta-visible.
RESUMEN
En esta práctica se sintetizara la fluoresceína a partir del Resorcinol y Anhídrido Ftálico
usando ácido sulfúrico como catalizador que al obtenerla fue cristalizada. En esta práctica
se tuvo en cuenta las observaciones en cada etapa y se le determinó su masa, punto de
fusión y se analizó su IR después de ser filtrada.
INTRODUCCIÓN
La fluoresceína es una sustancia colorante orgánica hidrosoluble utilizada en el examen
de los vasos sanguíneos del ojo y en ciertas técnicas odontológicas. Fue descubierta por
el químico profesor y premio Nobel de Química (1905) Johann Friedrich Wilhelm Adolf von
Baeyer (1835-1917). La fluoresceína es una sustancia colorante orgánica hidrosoluble de
color amarillo perteneciente al grupo de las xantinas que produce un
color fluorescente verde intenso en soluciones alcalinas (con pH mayor a 7). Es un
compuesto orgánico cuyo esqueleto principal se conforma de 3 anillos aromáticos
consecutivos, sin embargo a diferencia de otros compuestos orgánicos tienen una muy
importante propiedad, la fluorescencia.
Cuando se expone a la luz, la fluorescencia absorbe ciertas longitudes de onda y emite
luz fluorescente de longitud de onda larga. Es, así mismo, un colorante
indicador ftálico que aparece de color amarillo-verde de la película lagrimal normal, y de
color verde brillante en un medio más alcalino, tal como el humor acuoso, y se usa
terapéuticamente como una ayuda para el diagnóstico de las lesiones corneales y trauma
corneal. La reacción es la siguiente:
El mecanismo de la reaccion es el siguiente
Materiales
Vasos de precipitados
Varilla de vidrio
Pipetas
Matraz Erlenmeyer
Probeta
Estufa
Termómetro
Tubos de ensayo
Reactivos
Resorcinol
Anhídrido Ftálico
Ácido Sulfúrico
Agua Destilada.
HCl
NaOH
Procedimiento
0,15g Anhídrido Ftálico
0,22g Resorcinol
1 gota H2SO4
180°C (30min a 90min)
Calentar
2mL H2O
0,1mL HCl
10min
Calentar
Filtrar
Filtrado
Residuo
Secar
Luz UV
1 muestra
+ 10mL HCl 1.0 M
Fluoresceína
UV
1 muestra
+ 10mL NaOH 1.0 M
Fluoresceína
1 muestra
+ 10mL H2O 1.0 M
Fluoresceína
Pesar
Punto de Fusión
IR
UV
Resultados
Masa de la muestra = 0,182g
Punto de Fusión =
Pureza Anhídrido Ftálico = 98,0%
Pureza Resorcinol = 98,0%
-
Reactivo límite
0,148 𝑔 Anhídrido Ftálico 𝑥
98 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙
𝑥
= 0,00098 mol
100 𝑔 148 𝑔
Reactivo límite
0,222 𝑔 Resorcinol 𝑥
-
98 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙
𝑥
= 0,0019 mol
100 𝑔 110 𝑔
Masa de la Fluoresceína
2 moles Resorcinol
1 mol Fluoresceína
0,222 𝑔 Resorcinol 𝑥
99 𝑔
= 0,2197 g
100 𝑔
0,2197 g Resorcinol x
% 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
332 g Fluoresceína
2(110 g Resorcinol)
= 0,3315 g Fluoresceína
0,182 𝑔
𝑥 100 % = 54,90%
0,3315 𝑔
IR
1 muestra
Fluoresceína
+ 10 mL HCl 1.0 M
Análisis IR
3300 - 3100
1725
1600
1325 - 1100
Espectro UV
Tensión de enlace en alquenos
Cetonas
Compuestos Aromáticos
Presencia de Alcoholes y Éteres
Espectros UV-Visible de Fluoresceína en solución básica, neutra y ácida
Observaciones
El resorcinol es un sólido granulado de color beige y al adicionarle el anhídrido ftálico que
esta como láminas sólidas de color blanco en un mortero, al triturar estos dos compuestos
se traspasa a un tubo de ensayo y se agrega una gota de ácido sulfúrico se forma una
mezcla que tomó un color rojizo al calentarlo en un baño de H2SO4 en una campana de
extracción. Debido a la presencia en la mezcla de formas sólidas se procedió al
calentamiento para lograr fundir y formar una solución durante 30min. Se filtra el sólido a
vacío sobre un papel previamente pesado y se lava con un poco de agua. El precipitado
se seca y pesa para calcular el rendimiento de la reacción y el líquido del filtrado que
queda se pone a la luz UV donde este líquido queda fluorescente, cuando se filtró el
precipitado quedó de color rojo.
Cuando estábamos lavando el material, se observan una coloración amarillo-verde
fluorescente, y para comprobar que el material usado ya no había restos de fluoresceína
adicionamos NaOH en algunas ocasiones observamos la misma coloración. En la mesa
de trabajo si se pasaba la lámpara de luz UV también se observa el mismo color en las
zonas donde se había derramado lo que estábamos filtrando.
Se sacaron tres porciones de 10mL del líquido de filtrado que este actúa como indicador
en 3 beaker y se le agrega HCl, NaOH y H2O a cada beaker y da lo siguiente:
Muestra Fluoresceína + NaOH
Muestra Fluoresceína + HCl
Muestra Fluoresceína + H2O
Disminuye la fluorescencia
Aumenta fuertemente la fluorescencia
Aumenta la fluorescencia un poco
Conclusiones
Se conoció y se puso a prueba un sencillo método para la obtención del colorante, se
realizó satisfactoriamente.
Además, la fluoresceína también puede emplearse como indicador ácido base, ya que
como se mencionó, el color depende del pH. Tal diferencia es más evidente si se
analizaron espectros de absorción respectivos en la región del ultravioleta visible.
Cuestionario
1. Consulte la estructura de al menos otros dos pigmentos fluorescentes.
Quinina: la quinina tiene fluorescencia por producción quántum, lo que genera un efecto
luminoso cuando es vista bajo la luz ultravioleta. La "producción quántum" mide qué tan
eficientemente la luz absorbida crea un efecto óptico. Una sustancia como la quinina se
vuelve fluorescente cuando los fotones de la luz absorbida liberan fotones en otra longitud
de onda. Cuando los fotones están bajo la luz en el rango ultravioleta y las emisiones
activadas en el rango visible, la sustancia brillará bajo la luz negra. Incluso en cantidades
pequeñas, la quinina tiene estas propiedades ópticas. Las mezclas que contienen quinina,
incluyendo el agua tónica, emiten fotones visibles cuando se colocan bajo la luz
ultravioleta, creando un efecto de luz azul verdosa.
Fluoreno: es un hidrocarburo aromático policíclico. Forma cristales blancos que
presentan una característica, olor aromático similar al de la naftalina. Tiene un color
violeta de fluorescencia, de ahí su nombre.
2. ¿Por qué es diferente el color de la disolución de fluoresceína en medio ácido, básico y
neutro? ¿Qué cambios estructurales se producen en la molécula a consecuencia del
medio ácido o básico?
El cambio de color de la fluoresceína cambia en medio acido, básico y neutro debido a
que uno de los factores que afecta la fluorescencia en una sustancia es el cambio de pH.
La presencia de grupos donadores de electrones, como -NH2 y -OH favorece la
fluorescencia, puesto que aumentan la probabilidad de transición entre el estado singulete
de menor energía vibracional y el estado fundamental.
La introducción de un átomo de número atómico elevado en un sistema de electrones π
suele aumentar la fosforescencia, en detrimento de la fluorescencia. Los grupos aceptores
de electrones, como -COOH, -NO2, -N=N- y X disminuyen y, en ocasiones inhiben la
fluorescencia.
-
Como cambia la estructura
Influencia del pH: el espectro de fluorescencia de muchos compuestos aromáticos
conteniendo grupos funcionales ácidos o básicos es sensible al pH. Los cambios en la
emisión de los compuestos de este tipo provienen del número de especies resonantes
diferentes que están asociadas con las formas ácidas o básicas de las moléculas. Así, por
ejemplo, la anilina, en medio neutro y alcalino presenta fluorescencia en la región visible,
pero dicha fluorescencia desaparece en medio ácido.
Otro cambio se da al reaccionar la fluoresceína con NaOH produce un nuevo compuesto
llamado uranina intensificando la fluorescencia de color amarillo verdoso.
3. Investigue qué es un espectro de absorción y uno de emisión
Espectro de absorción: se presenta cuando un sólido incandescente se encuentra
rodeado por un gas más frio, el espectro resultante muestra un fondo interrumpido por
espacios oscuros denominados líneas de absorción, porque el gas ha absorbido de la luz
aquellos colores que éste irradia por sí mismo. Suele ocurrir que unos cuerpo absorben
sólo la radiación de unas determinadas longitudes de onda y no aceptan absorber otras
de otras longitudes, por lo que cada cuerpo, cada elemento químico en la práctica, tiene
su propio espectro de absorción, el cual se corresponde con su espectro de emisión, al
igual como si fuera el negativo con el positivo de una película. En la naturaleza se da
también que otros cuerpos absorben radiación de otros cuerpos dejando rayas negras.
Espectro de emisión: mediante suministro de energía calorífica, se estimula un
determinado elemento en su fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas
frecuencias del visible, que constituyen su espectro de emisión. Ninguno de estos se
repite. Por ejemplo, algunos de ellos lo hacen en el infrarrojo y otros cuerpos no. Ello
depende de la constitución específica de cada cuerpo, ya que cada uno de los elementos
químicos tiene su propio espectro de emisión.
4. ¿En qué difiere el color de las disoluciones observadas a simple vista de aquellas
observadas bajo luz ultravioleta? ¿Cómo se nombra tal propiedad de las sustancias?
La fluoresceína en medio acido es de color amarillo con fluorescencia baja, en medio
básico posee un color verde con fluorescencia muy intensa y finalmente en medio neutro
es amarillo verdoso con fluorescencia media. La propiedad en donde cambia el color es la
fluorescencia que es un tipo particular de luminiscencia, que caracteriza a las sustancias
que son capaces de absorber energía en forma de radiaciones electromagnéticas y luego
emitir parte de esa energía en forma de radiación electromagnética de longitud de onda
diferente.
5. Observando los espectros UV-Vis obtenidos, ¿en qué difieren? ¿Tal diferencia es
observable a simple vista?
Estos difieren en la irradiación con la radiación electromagnética del intervalo que va de
300nm a 800nm. Los espectros obtenidos son una gráfica de las longitudes de onda que
la molécula absorbe, pero el color que observamos es en realidad la combinación de
aquellas longitudes de onda que la molécula nos devuelve. La radiación absorbida por la
molécula le provoca una transición electrónica, que es un cambio en forma por la
molécula y tamaño de su nube de electrones. Posteriormente la molécula regresa a su
estado inicial, o basal, disipando la energía recibida, vibrando, rotando deformándose o
emitiendo luz, este último fenómeno permite obtener los espectros de emisión de la
molécula.
Los espectros UV-Vis obtenidos son:
La diferencia en estos espectros ultravioletas visibles son las ondas generadas por las
longitudes de onda causadas por la excitación electrónica por los rayos UV con respecto a
las emisiones de calor del compuesto.
Bibliografía
Morrison R. T; Boyd R. N. (1998). Química Orgánica. 5ª Ed. Pearson Addison Wesley.
México. pp 686/688, 709.
http://es.scribd.com/doc/3386346/Sintesis-de-fluoresceina
Vollhardt K; Schore N. (2005). Química Orgánica, estructura y función. 3ª ed. Omega.
España. pp 511-513.
Wade L. (1993). Química Orgánica. 2º ed. Prentice Hall. México. Pag 818, 819.