1. Efectuar en el laboratorio pruebas características de alcoholes y
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IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES OBJETIVOS 1. Efectuar en el laboratorio pruebas características de alcoholes y fenoles. 2. Efectuar pruebas que permitan diferenciar alcoholes primarios, secundarios y terciarios. 3. Efectuar pruebas químicas para diferenciar un alcohol de un fenol. ANTECEDENTES 1. 2. 3. 4. 5. 6. Propiedades químicas de los alcoholes. Propiedades químicas de los fenoles. Reacciones de identificación cualitativa de alcoholes. Reacciones de identificación cualitativa de fenoles. Reacciones de caracterización de alcoholes. Reacciones de caracterización de fenoles. REACCIONES Identificación de fenoles Identificación de alcoholes a) Oxidación con el Reactivo de Jones: 27 IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G b) Reacción con el Reactivo de Lucas: MATERIAL 1 1 1 1 1 Agitador de vidrio Espátula Matraz Erlenmeyer de 125 ml Pinzas para tubo de ensayo Pipeta de 10 ml 1 1 10 1 1 Recipiente de peltre Recipiente para Baño María Tubos de ensayo con tapón de corcho Vaso de precipitados de 150 ml Vaso de precipitados de 250 ml SUSTANCIAS Ácido clorhídrico Ácido clorhídrico concentrado Ácido sulfúrico concentrado Agua Alcohol isobutílico Alcohol isopropilico Alcohol n-butílico Alcohol sec-butílico Alcohol terbutílico Alcoholo n-propilico Anaranjado de metilo (indicador) Anhídrido crómico Bicarbonato de sodio Bromo Ciclohexanol Cloruro de Zinc Cloruro férrico Etanol de 96 % Éter etílico Fenoftaleína (indicador) Fenol Hidróxido de potasio Hidróxido de sodio Solución de Na2CO3 al 5 % Solución de NaHCO3 al 5 % Solución de NaOH al 5 % INFORMACIÓN Los alcoholes son sustancias menos ácidas que el agua. Los fenoles son sustancias más ácidas que el agua. Los alcoholes se oxidan fácilmente con diferentes agentes oxidantes. Los fenoles son compuestos aromáticos que reaccionan con el Br2 por SEA. Los alcoholes primarios, secundarios y terciarios reaccionan a diferentes velocidades con el reactivo de Lucas. 1. 2. 3. 4. 5. PROCEDIMIENTO Pruebas de solubilidad Tome una muestra de alcohol o fenol, de 4 gotas, si es líquido ó de 0.10 g, si es sólido, colóquelo en un tubo de ensayo y agregue 1 ml de disolvente, anote lo que observa (medir la acidez o alcalinidad con el papel pH). Esta prueba solo se llevará a cabo usando los siguientes disolventes: 28 IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G Agua Ácido clorhídrico al 5 % NaOH al 5 % Na2CO3 al 5 % H2SO4 concentrado Éter etílico NaHCO3 al 5% FENOLES Acidez de fenoles Disuelva 2 g de fenol en 30 ml de H2O (con esta solución haga las pruebas siguientes). En un tubo de ensayo con 10 ml de H2O, agregue una gota de solución de NaOH al 10 % y una gota de fenoftaleína. Trate 3 ml de esta solución con 1 ó 2 ml de la solución de fenol, observe el pH de la solución. Repita empleando anaranjado de metilo en lugar de fenoftaleína, observe el pH de la solución. Explique la diferencia de comportamiento. Prueba de agua de Bromo A 1 ml de la solución de fenol agregue gota a gota y con agitación, una solución saturada de bromo hasta que permanezca la coloración. Se considera positiva la reacción, cuando aparece un precipitado y desaparece la coloración. Haga otra prueba semejante a la anterior empleando etanol en lugar de fenol y observe la diferencia. Prueba de Cloruro Férrico Agregue gota a gota solución de cloruro férrico, a 3 ml de la solución preparada anteriormente, observe y explique los cambios ocurridos. ALCOHOLES Prueba con solución de Ácido Crómico Coloque en un tubo de ensayo, una gota de alcohol si es líquido, ó 10 mg si es sólido, agregue gota a gota el reactivo de anhídro crómico y agite el tubo hasta mezclar las dos soluciones. Se considera una reacción positiva para esta prueba, si desaparece la coloración naranja y se forma una emulsión verde o azul-verdosa. Prueba de Lucas Coloque 2.5 ml de reactivo de Lucas en un tubo de ensayo y agregue 0.5 ml del problema, tape el tubo con el tapón de corcho y agite 5 minutos, deje reposar a la temperatura ambiente y tome el tiempo que tarda en aparecer una turbidez, lo cual indica que la prueba es positiva. Preparación del reactivo de CrO3 Pese 1 g de anhídro crómico y disuelva en 1 ml de H2SO4 concentrado y diluya con 3 ml de agua CUESTIONARIO 1. ¿Cómo comprobó la acidez de los alcoholes en comparación con la del agua? 2. ¿Cómo comprobó la acidez de los fenoles en comparación con la del agua? 29 IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G 3. ¿En qué consiste una prueba de identificación cualitativa para alcoholes? 4. ¿En qué consiste una prueba de identificación cualitativa para fenoles? 5. ¿Cómo puede distinguir entre un alcohol primario, uno secundario y otro terciario? Escriba las reacciones. 6. ¿La prueba de FeCl3 es inequívoca? 7. ¿Cómo debe tratar los efluentes líquidos de cada prueba, para poderlos descartar por el drenaje? 8. ¿Es tóxica el agua de bromo?, ¿El Cloruro férrico?, ¿Qué tan tóxicas son las sales de cromo? BIBLIOGRAFÍA Roberts Rayston M., Gilbert John C., Rodewald Lynn B., Wingrove Alan S. Modern Experimental Organic Chemistry. 3er Ed. Holt Rinehart & Winston. 1969. New York USA. pp. 513-519, 542-543, 1340. Pavia Donald L., Lampman Gary M., Krig Georges J. Introduction to Organic Laboratory Techniques. W. B. Saunders Co. 1976. Philadelphia. USA. pp. 411-414, 419-422. Moore James A., Darlymple David D. Experimental Methods in Organic Chemistry. 2a Ed. W. B. Saunders Co. 1976. Philadelphia. USA. pp. 317-318. Allinger N. L. et al. Química Orgánica, Ed. Reverté S.A. España. 1975. Roberts, J. D. & Caseiro, M. E. Basic Principles in Organic Chemistry. W. A. Benjamín, Inc. Co. USA 1969 30 REACCIONES DE ALCOHOLES Y FENOLES PRUEBAS DE SOLUBILIDAD a) H2O b) HCl 5 % c) NaOH 5 % d)NaHCO3 5 % e) H2SO4 concentrado f) Éter etílico g) NaCO3 5 % 1º ALCOHOLES 2º FENOLES 3º ACIDEZ pH CAMBIOS EN LA SOLUCIÓN DE FENOFTALEÍNA CAMBIOS EN LA SOLUCIÓN CON NARANJA DE METILO PRUEBA CON AGUA DE BROMO PRUEBA CON CLORURO FÉRRICO PRUEBA CON ANHÍDRO CRÓMICO PRUEBA DE LUCAS 31 OBSERVACIONES (CAMBIOS DE COLOR, ETC.) RESULTADOS (+ ó -) IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE ALCOHOLES Y FENOLES 1) Pruebas de solubilidad Alcoholes o fenol + disolvente ALCOHOLES 1) Pruebas con solución de ácido crómico D1 Alcoholes + Anhídrido crómico Disolventes: H2O, HCl 5%, NaOH 5%, H2SO4, éter etílico, NaHCO3 5%, Na2CO3 5% FENOLES 2) Acidez de fenoles 2) Pruebas de Lucas Reactivo de Lucas + Problema Fenol + agua Disolver H2O + NaOH + Fenoftaleína + sol. de fenol D6 D7 D2 D1: Separar la fase orgánica y la fase acuosa. Incinerar la fase orgánica y si existen sólidos en la fase acuosa filtrarlos. Estos se inncineran y la fase líquida se neutraliza y se desecha. Realizar la prueba de acidez con anaranjado de metilo D2, D5: Medir pH, adsorber con carbón activado, filtrar y desechar D3 D3: Neutralizar, adsorber el líquido con carbón activado, filtrar y desechar. El sólido se incinera D4, D6, D7: Llévese la solución a pH = 3 adicione una solución saturada de bisulfito de sodio con la cual la solución cambia de color, en el caso de Cr se reduce y después finalmente se agrega NaOH para precipitar. Las soluciones por separado son filtradas y el sólido, así como la solución se mandan a incinerar. 3) Pruebas de agua de bromo Etanol o sol. de Fenol + Sol. sat. de bromo D4 4) Pruebas de cloruro férrico Sol. de Fenol + Cloruro férrico D5 32 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA NITRACIÓN DE BENCENO y m-DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA NITRACIÓN DE BENCENO OBJETIVO Conocer una reacción de sustitución electrofílica aromática y aprender a aplicar los conceptos de la sustitución al desarrollo experimental de la nitración de benceno. Aprender a controlar las condiciones experimentales que favorecen la monosustitución y a utilizar las propiedades de los grupos orientadores a la posición meta del anillo aromático para sintetizar un derivado disustituido. En esta práctica una parte de los alumnos preparará nitrobenceno y la otra m-dinitrobenceno. ANTECEDENTES 1. 2. 3. 4. 5. Sustitución electrofílica aromática: nitración Reactividad del anillo bencénico en la sustitución electrofílica aromática. Mecanismo de nitración Variaciones de las condiciones experimentales en una nitración y sus consecuencias Cálculo del rendimiento de la reacción considerando la estequiometría de la misma a. OBTENCIÓN DE NITROBENCENO REACCIÓN MATERIAL 1 Adaptador (tapón de hule con tubo de vidrio) 1 Agitador de vidrio 1 Anillo metálico 1 Barra magnética 1 Canasta de calentamiento 1 Colector 1 Elevador 1 Embudo de filtración rápida 1 Embudo de separación con tapón 1 Espátula 1 Manguera de 30 cm 2 Matraces de 50 ml 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Matraz bola de 25 ml Matraz bola de 2 bocas de 100 ml Parrilla de agitación Porta termómetro Probeta de 25 ml Recipiente de peltre Refrigerante con mangueras Regulador “T” de destilación Termómetro de -10 a 400 ºC Trampa de humedad Vaso de precipitado de 250 ml SUSTANCIAS Cantidad 12 ml Ácido nítrico fumante 15 ml Ácido sulfúrico concentrado 10 ml Benceno 5g Cloruro de calcio anhidro 2g Cloruro de sodio 5g Hidróxido de sodio 5g Sulfato de sodio anhidro PROCEDIMIENTO Coloque en el matraz balón de dos bocas 12 ml de HNO3 concentrado más una barra magnética. Y adape en una de las bocas el embudo de separación con 15 ml de H2SO4 concentrado. Sumerja el matraz en un baño de hielo e inicie la adición de H2SO4 conc., poco a poco y con agitación 33 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA NITRACIÓN DE BENCENO y m-DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G Mantenga la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20°- 30°C. Al término de la adición, coloque un porta termómetro con el termómetro (1) Retire el baño de hielo y adicione lentamente (2) con agitación vigorosa (3) 10 ml de benceno, cuide que la temperatura de la reacción se mantenga entre 40°- 55°C (enfríe exteriormente con un baño de hielo sí es necesario) Al finalizar la adición del benceno continúe la agitación hasta que cese la reacción exotérmica y en este momento adapte a la boca principal del matraz balón un refrigerante de agua en posición de reflujo (4). Adapte la canasta conectada a un regulador de calentamiento y esta canasta al matraz balón de dos bocas, caliente hasta alcanzar la temperatura de 60°C por 40 minutos; es conveniente que durante el calentamiento la agitación sea vigorosa para asegurar el contacto entre las dos capas inmiscibles (9). Posteriormente retire el matraz balón del calentamiento, deje enfriar y colóquelo en un baño de agua con hielo hasta tener una temperatura de 20°C (ahora en dos fases, fase superior corresponde al nitrobenceno y la fase inferior a la mezcla sulfonítrica residual, transfiérala al embudo de separación y deseche la fase inferior. Lave el nitrobenceno (5) dos veces con 15 ml de agua fría y después con solución de NaOH al 10% (10 ml cada vez), hasta pH 7 (6) y finalmente lave una vez con agua. Seque el nitrobenceno húmedo en un matraz Erlenmeyer de 50 ml con sulfato de sodio o cloruro de calcio anhídro (7) y transfiéralo por decantación a una bola de destilación de 25 ml. Adapte al matraz bola el equipo necesario para destilar (8) el nitobenceno, utilice el refrigerante de aire. El nitrobenceno tiene un p. eb. de 210-211°C/ 760 mm Hg y 196-197°C/ 585 mm Hg. Colecte la fracción que destila entre 192° - 197°C. Mida el volumen obtenido y calcule el rendimiento. b) OBTENCIÓN DE m-DINITROBENCENO REACCIÓN MATERIAL 1 Adaptador (tapón de hule con tubo de vidrio) 1 Agitador de vidrio 1 Anillo metálico 1 Barra de agitación magnética 1 Colector 1 Elevador 1 Embudo Buchner con adaptador de hule 1 Embudo de filtración rápida 1 Embudo de separación con tapón 1 Embudo de vidrio 1 Espátula 1 Manguera de 30 cm 2 Matraces de 50 ml 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Matraz bola de 25 ml Matraz bola de 2 bocas de 100 ml Matraz Kitazato de 250 con manguera Parrilla con agitación Porta termómetro Probeta de 25 ml Recipiente de peltre Recipiente para baño María Refrigerante con mangueras “T” de destilación Termómetro de -10 a 400 ºC Trampa de humedad Vaso de precipitado de 250 ml PROCEDIMIENTO Coloque en el matraz balón de dos bocas 12 ml de HNO3 concentrado más una barra magnética y adapte en una de las bocas el embudo de separación con 15 ml de H2SO4 concentrado. Sumerja el matraz en un baño de hielo e inicie la adición de H2SO4 conc., poco a poco y con agitación Mantenga la temperatura de la mezcla sulfonítrica entre 20° - 30°C. Al término de la adición, coloque un porta termómetro con el termómetro (1) 34 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA NITRACIÓN DE BENCENO y m-DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G Retire el baño de hielo y adicione lentamente (2) con agitación vigorosa (3) 5 ml de benceno, cuide que la temperatura de la reacción se mantenga entre 40°C (enfríe exteriormente con un baño de hielo si es necesario) Al finalizar la adición del benceno continúe la agitación hasta que cese la reacción exotérmica y en este momento adapte a la boca principal del matraz balón un refrigerante de agua en posición de reflujo (4). Adapte la canasta conectada a un regulador de calentamiento y esta al matraz balón de dos bocas, caliente hasta alcanzar la temperatura de 100 °C por 45 minutos; es conveniente que durante el calentamiento la agitación sea vigorosa para asegurar el contacto entre las dos capas inmiscibles (9). Transcurrido el tiempo de reflujo, vierta lentamente (con agitación) la mezcla de reacción en 150 g de hielo Colecte el m-dinitrobenceno crudo en un embudo buchner y recristalice en etanol, separe el sólido recristalizado por filtración al vacío, seque y pese el m-dinitrobenceno. Calcule rendimiento en base a la reacción. El m-dinitrobenceno tiene un p.f. de 89.5°C. NOTAS (1) El bulbo del termómetro debe estar en contacto con la mezcla de reacción. (2) Agregue el benceno a la mezcla sulfonítrica en porciones de 1-2 ml (3) Debido a que el benceno es poco soluble en la mezcla sulfonítrica se requiere agitación vigorosa. De esta agitación depende el éxito de la nitración (4) Colocar en el refrigerante una trampa con (NaOH lenteja) y canalice a un vaso de precipitado que contenga solución de sosa o potasa. (5) Investigue la densidad del nitrobenceno y del agua, antes de eliminar cualquiera de las fases (6) En caso de que al final de los lavados del nitrobenceno con solución de NaOH al 10%, éste quedará básico, lave con agua hasta pH 7 (7) Caliente a baño María hasta que aclare el nitrobenceno. Elimine el sulfato de sodio o cloruro de calcio anhidro por decantación o filtración (8) Precaución, no destile hasta sequedad, debido a que pueden existir algunos productos de polinitración que sean explosivos. (9) El éxito de la práctica depende de la agitación BIBLIOGRAFÍA R. Q. Brewster y C. A. Vander Werf., Curso Práctico de Química Orgánica, 3ª. Edición, Editorial Alambra, España (1970), Páginas 178-179 J. A. Moore y D. L. Dalrymple, Experimental Methods in Organic Chemistry. 2a. Edición, W. B. Saunders Company, U.S.A. (1976), Páginas 188-194 A. I. Vogel, Text Book Practical Organic Chemistry, 3ª. Edición, Editorial Longmans, Londres (1962), Páginas: 523-527 B. J. Hazzard (Traducción) Organicum. Practical Handbook of Organic Chemistry, 1ª. Edición. Addison-Wesley Publishing Company, Inc., U.S.A., (1973), pp. 306-315 R. T. Morrison y R. N. Boyd., Química Orgánica 3a Edición, Fondo Educativo Interamericano, S. A. México (1976), Páginas: 348-358, 366-374 J. D. Roberts, M. E. Caserio, Química Orgánica, Fondo Educativo Interamericano, S. A. México, (1974), Páginas: 522-526, 531-535 35 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA NITRACIÓN DE BENCENO y m-DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G 36 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO OBJETIVO Efectuar en el laboratorio una reacción de nitración dentro del mecanismo general de sustitución electrofílica aromática SEA. Obtener un derivado dinitrado, partiendo de un sustrato aromático con un grupo desactivador, orto y para orientador. ANTECEDENTES 1. 2. 3. 4. 5. Sustitución electrofílica aromática. Reacciones, mecanismos y fundamento químico de la técnica. Estructura y propiedades de los reactivos involucrados. Purificación por recristalización. Propiedades físicas, químicas y usos de 2,4-dinitroclorobenceno. REACCIÓN MATERIAL 1 Adaptador (tapón de hule con tubo de vidrio) 1 Agitador de vidrio 1 Barra de agitación magnética 1 Buchner con adaptador de hule 1 Embudo de filtración rápida 1 Espátula 1 Manguera de 30 cm 1 Matraz Erlenmeyer de 125 ml 1 Matraz Erlenmeyer de 250 ml 1 Matraz Kitazato de 250 ml con manguera 1 2 1 1 1 1 1 1 1 Parrilla con agitación Pinzas de tres dedos con nuez Pipeta graduada de 10 ml Probeta de 25 ml Recipiente de peltre Recipiente para baño María. Termómetro de -10 a 400 ºC Trampa de humedad. Vaso de precipitado de 250 ml SUSTANCIAS Ácido nítrico concentrado Ácido sulfúrico concentrado Clorobenceno R.A. Etanol Cantidad 15.0 ml 15.0 ml 2.7 ml 25.0 ml (21.0 g) (27.6 g) (3.0 g) (20.3 g) PROCEDIMIENTO Colocar en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, 15 ml ácido nítrico concentrado (d = 1.4). Sobre el ácido nítrico, agregar lentamente y agitando cuidadosamente 15 ml de ácido sulfúrico concentrado. Colocar el matraz en un baño María y agregar gota a gota agitando, 3 g de clorobenceno (2.7 ml)(1). Calentar la mezcla en baño maría durante 30 minutos, sin dejar de agitar constantemente (2). Vaciar el contenido del matraz lentamente a un vaso de precipitado de 250 ml, que contenga alrededor de 50 g de hielo picado (3). Agitar la mezcla vigorosamente y filtrar el precipitado al vacío. Lavar el producto en el embudo con 100 ml de agua helada. Cristalizar de etanol (4). Pesar, calcular rendimiento práctico, determinar punto de fusión y cromatoplaca (5) Suspensión: Sílicagel al 35% en cloroformo: metanol, 3:1 Disolvente: Benceno Eluyente: Benceno 37 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G Revelador: UV, I2 (tenue). NOTAS: (1) El 2,4-dinitroclorobenceno es un producto muy irritante pues reacciona con los grupos amígenos de las proteínas de la piel, por lo cual debe evitarse su contacto. En caso de sentir irritación en alguna parte de la piel, lavar con agua y alcohol. (2) La mezcla de reacción debe ser agitada constantemente con objeto de obtener el compuesto dinitrado. Si no se hace así se obtiene el compuesto mononitrado líquido. (3) Al vaciar la mezcla de reacción sobre hielo picado, debe agitarse vigorosamente, tratando de obtener partículas lo más pequeñas posibles. (4) Al hacer la recristalización del producto, se debe agitar y raspar las paredes del vaso, colocado dentro del hielo, para favorecer la formación de forma alotrópicas alfa (p.f. 53.4°C). Las formas beta y gamma funden a 43° y 27°C respectivamente y en caso de no efectuar correctamente la recristalización, son contaminantes del compuesto alfa. (5) El producto deberá guardarse en un lugar fresco, ya que el calor del ambiente, será suficiente para fundirlo BIBLIOGRAFÍA G. K. Helmkamp & H. W. Johnson Jr, Selectes Experiments in Organic Chemistry, Freeman & Co. Editorial London, 1964. pag. 107 R. T. Morrison y R. N. Boyd., Química Orgánica 3a Edición , Fondo Educativo Interamericano, S. A. México (1976). The Merck Index, 8th Edition, Merck & Co. Inc. Rahway N. J. U.S.A., 1968, página 242 38 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROCLOROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G 39 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p-NITROFENOL Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G o y p-NITROFENOL OBJETIVO Ilustrar la orientación y reactividad de los anillos bencénicos monosustituidos en la sustitución electrófilica aromática Usar métodos de purificación e identificación para los productos obtenidos ANTECEDENTES 1. 2. 3. 4. 5. Sustitución electrofílica aromática. Condiciones experimentales necesarios para realizar la nitración. Variación de las condiciones experimentales en una nitración y sus consecuencias. Métodos de purificación e identificación de los productos aislados. Propiedades físicas de reactivos y productos. REACCIÓN MATERIAL 1 Agitador de vidrio 1 Anillo metálico 1 Buchner con adaptador de hule 1 Colector 1 Embudo de separación con tapón 1 Embudo de vidrio 1 Espátula 1 Matraz Erlenmeyer de 125 ml 2 Matraz Erlenmeyer de 250 ml 1 Matraz Kitazato de 250 ml con manguera 1 Mechero con manguera 2 Pinzas tres dedos con nuez 1 Pipeta graduada de 10 ml 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 Probeta de 25 ml Recipiente de peltre Recipiente para baño María Refrigerante con mangueras Tapón de hule bihoradado para matraz de 250 ml Tela de alambre con asbesto Termómetro de -10 a 400 ºC Tubo de vidrio de 80 cm Tubo de vidrio en “U” de 40 cm Tubo de vidrio en ángulo de 75º Vaso de precipitado de 250 ml Vasos de precipitado de 100 ml Vidrio de reloj. SUSTANCIAS Cantidad 6 ml Ácido nítrico concentrado 2g Carbón activado 4.5 g Fenol PROCEDIMIENTO Coloque en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, 20 ml de agua y agregue poco a poco 6 ml de ácido nítrico concentrado, resbalando por las paredes del matraz y agitando suavemente. Ponga a enfriar en baño de hielo. En un vaso de precipitado de 100 ml pese 4.5 g de fenol, fúndalo a B.M. y adiciónelo gota a gota a la solución de HNO3, agite por 5 minutos dejando que la temperatura llegue a 25 °C. Caliente en B. M. a 45 °C durante 15 minutos agitando constantemente; agregue 25 ml de agua. Transfiera la mezcla de reacción a un embudo de separación y separe las fases orgánica y acuosa (1). Destile la fase orgánica por arrastre de vapor hasta que se observe que condensa solamente agua. Enfríe el destilado en hielo y 40 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p-NITROFENOL Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G separe por filtración al vacío los cristales de o-nitrofenol formados (2). Determine punto de fusión y calcule rendimiento. Pase el residuo de la destilación a un matraz Erlenmeyer y purifique el isómero p-nitrofenol empleando carbón activado. Separe los cristales por filtración al vacío, determine punto de fusión y haga cálculos de rendimiento (3). NOTAS: (1) Tome en cuenta la densidad de las dos fases. Durante todo el proceso de nitración, sea cuidadoso. Use lentes de protección (2) Los cristales de o-nitrofenol pueden secarse en estufa a 30 °C (3) Use poco carbón activado (0.2 g aproximadamente). Los cristales de p-nitrofenol pueden secarse en estufa a 60 °C . BIBLIOGRAFÍA J. A. Moore y D. L. Dalrymple, Experimental Methods in Organic Chemistry. 2a. Edición, W. Saunders Company, Philadelphia (1976), pag. 188 B. Organicum. Practical Handbook of Organic Chemistry, Becker H. et al, English translation by B. J. Hazzard. Pergamon Press Ltd. N.Y. (1973), pag. 312 The Merck Index, 8th Edition. P. G. Steder editor. Merck & Co. Inc. Rahway N. J. U.S.A., 1968. 41 SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p-NITROFENOL Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G 42
