UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN Facultad de Ciencias Naturales y Formales Escuela Profesional de Química Química Orgánica I Informe de Laboratorio N°10 Fenoles Presentado por: Naydaly Gutierrez Sacsara Docente: Dra. María Eleana Vargas de Nieto Grupo: 1 Fecha: 05/07/2021 AREQUIPA – PERU 2021 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I I. INTRODUCCIÓN Los fenoles son alcoholes aromáticos. Están compuestos de moléculas que tienen un grupo -OH unido a un átomo de carbono de un anillo bencénico. La estructura que se encuentra en todos los fenoles es el fenol. Todos los demás fenoles difieren con respecto a los grupos que están unidos al anillo aromático II. OBJETIVOS • Realizar la estructura de los fenoles con su reactividad y la diferencia con los alcoholes • Identificación de las propiedades físicas y químicas de los fenoles III. FUNDAMENTO TEÓRICO Los fenoles se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, y también sirven como intermediarios en la síntesis industrial de productos tan diversos como adhesivos y antisépticos. El fenol es un desinfectante general que se encuentra en el alquitrán de hulla; el salicilato de metilo es un agente saborizante del aceite de gaulteria; y los urusioles son los constituyentes alergénicos del roble venenoso y de la hiedra venenosa. Nótese que la palabra fenol es el nombre del compuesto específico hidroxibenceno y de una clase de compuestos. Los fenoles: son compuestos que presentan uno o más grupos hidroxi (OH) unidos directamente a un anillo aromático . El fenol es el miembro más sencillo de esta serie homóloga y es denominado también hidroxi-benceno. Propiedades de los fenoles Los alcoholes y los fenoles tienen casi la misma geometría del agua alrededor del átomo de oxígeno. El ángulo del enlace R_O_H tiene aproximadamente un valor tetraédrico (por ejemplo, 109° en el metanol), y el átomo de oxígeno tiene hibridación sp3. También como el agua, los alcoholes y los fenoles tienen puntos de ebullición altos que podrían esperarse debido al enlace por puente de hidrógeno. Un átomo de hidrógeno del _OH polarizado positivamente de una molécula es atraído a un par de electrones no enlazado en el átomo de oxígeno electronegativo de la otra molécula, lo que resulta en una fuerza débil que mantiene juntas a las moléculas. Deben superarse estas atracciones intermoleculares para liberarse del líquido y entrar al estado gaseoso, por lo que se incrementa la temperatura de ebullición. Uso • • • • • Resina fenólica para la industria de abrasivos (esmeril, lija). Fabricación de alquil fenoles para aditivos de aceites lubricantes. Adhesivos para la industria maderera y zapatera. Resinas para laminados decorativos e industriales. Curtientes inorgánicos y anilina. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I • • • • • • • • • • Fabricación de nonilfenol y derivados etoxilados. Barnices aislantes de conductores. Abrasivos revestidos. Aditivos conservadores en cosméticos. Fabricación de baquelitas. Loseta para pisos. Fabricación de conservadores de maderas. Resinas para la industria metalúrgica. Fabricación de colorantes. Fabricación de Bisfenol A para resinas epóxicas y policarbonatos. • Fabricación de Caprolactama (nylon). IV. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales • • • • • • • Tubos de ensayo Gradilla Pipeta Luna de reloj Mechero Bunsen Espátulas Vasos precipitados Reactivos • • • • • • • • • • V. Fenol Ácido Clorhídrico Ácido Sulfúrico Hidróxido de sodio Anhídrido ftálico Catecol Molibdato de amonio Cloroformo Hidróxido de potasio Nitrito de sodio PARTE EXPERIMENTAL Experiencia 1: Propiedades Físicas Parámetro Fenol Estado Físico Olor Líquido Característico (dulce y alquitranado) Incoloro Color UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Densidad 1070 Kg/m³ Solubilidad en Agua fría Solubilidad en agua caliente Insoluble 8.3 g/100ml (20°C) Experiencia 2: Propiedades ácidas de los fenoles En dos tubos de ensayo se van agregar 10 gotas de hidróxido de sodio que es un compuesto básico, después se agregar la fenolftaleína para poder mostrar una coloración rosa violeta que va indicar que estamos en presencia de un compuesto básico, luego procedemos que en un tubo de ensayo se añadirá 10 gotas de fenol se observa que se decoloración en la muestra lo que significa que la fenolftaleína dejó de detectar que el compuesto de la solución que se encontraba en el tubo de ensayo era básica porque había una neutralización el pH ácido del fenol ayudado a neutralizar el pH básico del hidróxido de sodio, ahora en el siguiente tubo de ensayo agregar únicamente etanol el cual es un alcohol cantidad de gotas hasta llegar a una decoloración pero como no presenta un carácter ácido como el de los fenoles no vamos a poder observar dicho decoloración Experiencia 3: Reacción con FeCl3 Se pesa 4.16 g de cloruro férrico en una luna de reloj y luego se enjuaga con agua destilada, colocando en un vaso precipitado y se agita la solución. Se agrega en un matraz de 50ml y se afora con agua destilada En un tubo de ensayo se adiciona en fenol y se adiciona agua destilada, se procede agitar la solución y se agrega cloruro férrico que anteriormente hemos preparado y se observa una coloración azul oscuro UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Experiencia 4: Reacción de las ftaleínas (Formación de fenolftaleína) Primero se procede en armar el equipo de baño maría con aceite pues necesitamos tener un control preciso de la temperatura que lo voy a estar hablando acá con un vaso y un termómetro. Entonces en un pequeño recipiente se añade 0.7 gramos de fenol, después se agregar un gramo de anhídrido ftálico y como catalizador se añade ácido sulfúrico se torna una coloración rojiza lo que ocurre es que dos moléculas de fenol van a reaccionar con una de anhídrido ftálico sobre un catalizador a más o menos 180 grados centígrados para darnos nuestros fenolftaleína hay que mantener esta temperatura durante aproximadamente 10 ó 20 minutos, asegúrese de no calentarlo excesivamente ya que puede formar una buena cantidad de subproductos. Una vez frío lo de nuestro crudo de fenolftaleína se observa una solución negro, luego de la reacción vamos a necesitar pasarle un vaso más grande. Así que para hacerlo vamos a estar resolviendo una pequeña cantidad de metanol en este caso es lo está usando casi 15 cm3 de ácido clorhídrico lo que nosotros queremos hacer con esto es precipitar la mayor cantidad de fenolftaleína que podamos la cuestión precipitar como una masa negra grumosa debido a la gran cantidad de subproductos que gastarlo acción una vez que eso ocurre se procede una rápida filtración lo que nosotros queremos ahora es deshacernos de todo el agua y conservar como esa masa negra Primero se necesita una solución de hidróxido de sodio entonces la cual vamos a preparar con 8 g de hidróxido de sodio. En el vaso que está la solución de color negro se le agrega nuestra solución de hidróxido de sodio toma una coloración muy fuerte de color Rosa esto pasa por la formación de fenolftaleína la cual tiene este de color extremadamente fuerte de color rosa con esto vamos a lograr que todo se disuelve en agua. Se procede a filtrar para deshacernos de aquellas partículas que están flotando en suspensión entonces con un equipo de filtración al vacío vamos a realizar una rápida filtración para deshacernos de cualquier resto de partícula insoluble. Después de filtrar se agrega 30 cm cúbicos de ácido muriático lo que nos permite recuperar ese precipitado. Se observa un aspecto de gris está sale extremadamente impura y para nuestro uso vamos a necesitar una serie de purificación UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I vamos a requerir de Carbón activado pulverizado. Se procede armar un pequeño equipo de reflujo para lavar los restos que quedan en el vaso de precipitados usamos más o menos 50 centímetros cúbicos de metano este va ser también nuestra solvencia una vez que tenemos todo esto vamos a agregar el carbón activado pulverizado éste lo que va a hacer va a ser absorbe la materia colorantes Estar en reflujo durante aproximadamente 10 ó 15 minutos para darle tiempo al carbón de absorber la mayor cantidad de subproductos y colorantes. Una vez pasado el tiempo se realiza una filtración para deshacernos de nuestras partículas de Carbón activado se tiene que repetir hasta deshacerse de la mayor cantidad de contaminantes. Una vez ya acabado de filtrar se agrega nueva porción de Carbón activado. El metanol en el agua y se puede observar un precipitado mucho más blanco y más puro se procede a filtrar lo de nuevo. Se obtuvo la fenolftaleína Experiencia 5: Reacción de Sustitución electrofilicas ( Halogenacion) En un tubo de ensayo se agrega fenol y se disuelve con agua destilada, se agita y se observa una solución incolora y se procede agregar agua de bromo se observa un precipitado blanco Experiencia 6: Reacción con molibdato de amonio( para-o-difenoles) En un tubo de ensayo se introduce catecol y una gota de ácido sulfúrico concentrado. Se añade 1ml de solución acuosa de molibdato de amonio el cambio de coloración que pasa de rojo a café indica resultado positivo UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Experiencia 7: Reacción de KOH en presencia de cloroformo Se prepara una solución de 150 g de hidróxido de sodio de agua y agita. Fundir en baño maría 64g de fenol y añadirlo al matraz de reacción luego se añade la solución de hidróxido de sodio preparado, mantener en agitación vigorosa poner en el embudo de adición 50ml de cloroformo. Cuando la temperatura alcanza los 60 grados centígrados dejar caer el cloroformo poco a poco, una vez añadido el cloroformo dejar en agitación y a 60 grados centígrados durante 2 horas, enfriar el conjunto y añadir acido sulfúrico 98% poco a poco con agitación continúa hasta tener un pH ácido. Montar un equipo de destilación por arrastre de vapor y destilar primero el cloroformo sin reaccionar, una vez que no destile cloroformo procedemos a la destilación por arrastre de vapor para obtener el ácido salicílico en forma de aceite insoluble en agua. Se destila hasta que no se aprecie gotas de aceite en el condensador. El destilado se satura con cloruro de sodio, procede a la extracción con éter, extraemos el aldehído con éter, se procede agitar la pera de decantación y liberar el gas. Procede a evaporar el éter en un rotavapor, una vez evaporado se procede a la purificación del aldehído formando un compuesto con meta sulfito de sodio, agitar durante media hora el aldehído con 150 ML de solución saturada de meta sulfito de sodio. Una vez pasado ya el tiempo de agitación se procede filtrar con ayuda de un embudo büchner al vacío con el fin de recoger los productos formados, lavamos los cristales con un poco de éter. Mezclamos los cristales obtenidos con 150 ML de ácido sulfúrico 2 N en un baño de agua tibia, tener buena ventilación pues se produce dióxido de azufre qué es bastante irritante. A la media hora de agitación Se aprecia el aldehído que se separa en forma de UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I aceite, extraemos otra vez el aldehído con éter, repetir dos veces el proceso de agitación con la pera de decantación y abrir la llave para liberación del gas. una vez ya separado procedemos a secar con el sulfato de magnesio anhidro y filtrar. Evaporar al baño maría los últimos indicios de Éter, obteniendo aldehído salicílico bastante puro. Experiencia 8: Reacción de Lieberman Se añade hidróxido de sodio en un vaso precipitado y se añade agua destilada se procede a citar para halla una disolución y se afora a un matraz de 50 ML. Se adiciona un ml de ácido sulfúrico en un tubo de ensayo y se tapa con un algodón, luego se agrega nitrito de sodio al tubo de ensayo y se procede agitar, luego se agrega fenol y se observa una coloración azul intenso, se deposita en un vaso precipitado y se agrega 50 ML de agua destilada se muestra una solución de coloración rojiza, a la solución se le agrega hidróxido de sodio diluido hizo ser buena coloración verde oscuro VI. CONCLUSIONES • Realizamos las estructuras de los fenoles así como su capacidad para reaccionar y sus diferentes aplicaciones. • Determinamos las diferencias químicas de los fenoles y los alcoholes. • Identificamos las principales propiedades físicas y químicas las cuales nos permiten reconocer a estos compuestos CUESTIONARIO 1. funcionan los fenoles en el revelado de las fotografías? UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Entre los agentes reveladores, se encuentran varios compuestos fenólicos como el oaminofenol, p-aminofenol, p-metilaminofenol entre otros. El agente revelador como los compuestos fenólicos, debe reducir el halógeno de plata que contiene la placa fotográfica. Este halógeno de plata es sensible a la luz. Cuando se toma la fotografía, se forma una silueta clara-oscura en donde el agente revelador reduce químicamente los granos de halógeno de plata expuestos, mientras que los que no han sido expuestos a la luz no son modificados 2. ¿Por qué se usa la hidroquinona en la despigmentación de la piel? Se usa para aclarar áreas localizadas de piel oscurecida, ya que es un agente despigmentador débil, es seguro cuando se emplea en concentraciones menores al 2 % es preferible que se empleebajo vigilancia del dermatólogo, que se usa típicamente en el tratamiento del cloasma. 3. Mediante que prueba de laboratorio se diferencia alcoholes de fenoles. REACCIONES DE DIFERENCIACIÓN ENTRE ALCOHOLES Y FENOLES 4. ¿Debido a qué se produce con mayor facilidad las reacciones de halogenación en fenoles que en hidrocarburos aromáticos? Se debe a que reacciona con un catalizador en caso de fenoles, pero frente a derivados del benceno frente a sustratos menos reactivos, es necesario un ácido de Lewis como catalizador. Entre los ácidos de Lewis más usados tenemos al AlCl3, FeCl3, FeBr3 y ZnCl2. Estos actúan formando un gran complejo electrofilico que ataca al anillo del benceno. 5. ¿Cómo influye el radical fenilo y el grupo OH uno sobre el otro? Aumentaría su polaridad, variaría muchas de sus propiedades por el grupo aromático. 6. Hacer la reacción química del líquido que segrega como mecanismo de defensa el escarabajo bombardero. Cuando el escarabajo se siente amenazado se abre una vía entre la cámara que contiene el líquido reactor –compuesto por un 25% de peróxido de hidrógeno y un 10% de hidroquinonas junto a un 10% de alcanos, que hacen las veces de compuesto no reactivo– y la cámara en la que se producirá la reacción. De esta forma, el líquido pasa al segundo habitáculo donde reacciona con una solución de enzimas peroxidasas y catalasas, formando benzoquinonas y liberando calor, oxígeno y vapor de agua en forma de chorro propulsado. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I 7. Hacer la estructura del eugenol (clavo de olor, plátano; empleado para el dolor de muelas) y del urusiol (irritante de la piel, está en la hiedra venenosa). Dar sus nombres según la IUPAC. Eugenol Es un líquido oleoso de color amarillo pálido extraído de ciertos aceites esenciales, especialmente del clavo de olor, la nuez moscada y la canela. Es difícilmente soluble en agua y soluble en solventes orgánicos. Tiene un agradable olor a clavo. * 2 metoxi-4-(2-propenil)fenol Urusiol El urushiol es un aceite que se encuentra en ciertas plantas de la familia de las Anacardiaceae, especialmente el Toxicodendron spp.. Se encuentra también en la piel de los anacardos (Anacardium occidentale), en algunos casos provoca una especie de dermatitis denominada dermatitis de contacto por urushiol. • Orto 3-radical-1,2-dihidroxibenceno 8. Hacer la estructura del tetra hidro canabinol presente en la marihuana. UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I El tetrahidrocannabinol (THC), también conocido como delta-9-tetrahidrocannabinol (Δ9-THC), es el principal constituyente psicoactivo del cannabis. • Tetrahidro-6,6,9-trimetil-3-pentil-6H-dibenceno[b,d]piran-1-ol 9. Hacer las estructuras de los siguientes compuestos fenólicos: ácido elágico (granada), ácido rosmarinico (romero) y la cinarina (alcachofa). Ácido elágico: El ácido elágico es un polifenol que protege a muchas plantas contra la luz ultravioleta, virus, bacterias y parásitos. Ha sido usado como sinapomorfia en taxonomía para reunir a las Fabales orden. como Ácido rosmarinico: Ácido rosmarínico es un ácido cafeico, éster en una variedad de plantas. Tiene propiedades antioxidantes y/o propiedades medicinales. encontrado Cinarina Cinarina es un ácido hidroxicinámico y un componente químico biológicamente activo de la alcachofa. 10. Mencionar que fenoles actúan como antioxidantes en alimentos (grasas - aceites) y cosméticos. • Resveratrol • Antocianidinas • Flavononas • Proantocianidinas • Eugenol • Taninos • Lignanos • Antocianos 11. ¿Qué vitamina tiene grupos fenólicos, que actúa como antioxidante natural?. Haga la estructura. Vitamina E UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Es un antioxidante que se encuentra en las membranas celulares, tiene un proceso de absorción y transporte que está vinculado con los lípidos, además es considerado el protector más importante de las moléculas lipídicas. Es una vitamina muy importante para el ser humano, ya que su carencia en el organismo provoca mala absorción de grasas, incluso provoca enfermedades crónicas de hígado. Su fuente más importante son los aceites vegetales, los aceites de semillas, el germen de trigo y de maíz, las almendras las avellanas, el girasol o la nuez. Vitamina C o ácido ascórbico Es un antioxidante hidrosoluble que actúa aumentando el efecto de otros antioxidantes. No está sintetizado por el organismo, por lo que se precisa que esté incluido en la dieta. Una de las principales consecuencias de la carencia de vitamina C es el escorbuto, enfermedad que en los países occidentales es muy poco común, ya que en sus dietas alimenticias suelen contener la cantidad necesaria para evitar esta enfermedad. Su fuente principal dentro de las verduras es el limón, la lima, la naranja, el mango, el kiwi o la fresa y, en el caso de las verduras, el tomate, las verduras de hojas verdes, el repollo, la coliflor o el brócoli. 12. Realice la estructura de: hexil resorcinol (pastillas); o – fenilfenol (gargarismos); cloroxilenol (pie de atleta). Dar el nombre IUPAC. Hexilresorcinol: Es un compuesto orgánico con propiedades anestésicas , antisépticas y antihelmínticas locales. • 4-hexilbenceno-1,3-diol o – fenilfenol: Se emplea en la industria alimentaria como fungicida de amplio espectro y posee además funciones de antiséptico de carácter preventivo en la industria de recolección de la fruta (generalmente cítricos). Bifenil-2-ol UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Cloroxilenol Al no ser soluble en agua, se vende disuelto en solución acuosa de jabón. También se venden jabones, cremas y otros productos que lo incluyen para-cloro-meta-xilenol 13. Realice el mecanismo de la reacción de Reimer-Tiemann para la experiencia 7. BIBLIOGRAFÍA • • • • • • • HURMAN, E.M., 1985. Organic Geochemistry of Natural Waters. Martinus Nijhoff.http://medicina.usac.edu.gt/quimica/oxigenados/Fenoles.htm#:~:text=Int roducci%C3%B3n,carbono%20de%20un%20anillo%20benc%C3%A9nico.&te xt=Todos%20los%20dem%C3%A1s%20fenoles%20difieren,est%C3%A1n%20 unidos%20al%20anillo%20arom%C3%A1tico. https://brainly.lat/tarea/12128890 "Ueber einige Produkte der Steinkohlendestillation" (On some products of coal distillation), Annalen der Physik und Chemie, 31 : 65-78. On page 69 of volume 31, Runge names phenol "Karbolsäure" (coal-oil-acid, carbolic acid). Runge characterizes phenol in: F. F. Runge (1834) https://cuidateplus.marca.com/alimentacion/nutricion/antioxidantes.html Benito S. Los flavonoides en la protección vascular a través de la dieta en ratas: actividad antioxidante y vasorrelajante. Tesis doctoral. Barcelona: Universidad de Barcelona. Departamento de Nutrición y Bromatología de la Facultad de UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN QUIMICA ORGANICA I Farmacia (División IV) y Departamento de Fisiología de la Facultad de Biología (División III), 2001.
