UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO “Facultad de estudios superior Cuautitlán” QUÍMICA ORGÁNICA II LABORATORIO Informe de trabajo Azocompuestos Licenciatura en Farmacia Grupo 2251 B/D Integrantes: Alvarado Fernández Juan Carlos Pérez Galindo Yeraldi Reyes Barajas Leslie Junith Equipo: 7 Profesores: JUDITH GARCÍA ARELLANES BERNARDO FRANCISCO TORRES Estado de México 26 de octubre del 2021 Objetivos General: Ilustrar en el laboratorio las reacciones de acoplamiento, dentro de las propiedades químicas de las sales de diazonio. Una vez efectuada la reacción de diazoación de la amina, emplear la sal de diazonio obtenida como un intermediario, para formar un colorante. Particular: Emplear la sal de diazonio para formar un colorante Metodología Materiales Anaranjado de metilo Materiales de vidrio ● Vaso de precipitado ● ● ● ● ● Agitador de vidrio Pipeta Vidrio de reloj Matraz erlenmeyer Matraz para filtración al vacío Reactivos ● Ácido clorhídrico ● Carbonato de sodio ● Ácido sulfúrico ● Nitrito de sodio ● N,N-dimetilanilina ● Cloruro de sodio ● Hidróxido de sodio ● Etanol Materiales de metálicos ● Balanza granataria ● Tripoide ● Mechero de bunsen ● Espátula Materiales Rojo Para Materiales de vidrio ● Vaso de precipitado ● ● ● ● ● Agitador de vidrio Pipeta Vidrio de reloj Matraz Erlenmeyer Matraz para filtración al vacío Reactivos ● ● ● ● ● ● ● Ácido sulfúrico p-nitroanilina Nitrito de sodio B-Naftol Carbón activado Acetato de etilo Hidróxido de sodio Materiales de metálicos ● Tripoide ● Mechero de bunsen ● Soporte universal ● Espátula Procedimiento Anaranjado de metilo Diazoación: 1. En un vaso de precipitados de 150 mL se disuelven 0.4 g de Carbonato de sodio en 10 mL de agua y se coloca en baño de hielo-sal. 2. Se agrega 1 g de Ácido sulfanílico, agitándose hasta disolución total. 3. En seguida, se agregan 10 g de hielo picado, 4 mL de solución de Nitrito de sodio al 10% y finalmente 4 mL de HCl al 20% v/v. Al cabo de unos minutos se forma la sal de diazonio. Copulación: 1. En un matraz o vaso pequeño, se disuelven 0.6 mL de N,N-dimetilanilina en 4 mL de HCl diluido al 20% v/v, se enfría en baño de hielo y se vierte sobre la sal de diazonio agitándose constantemente. 2. En seguida se agregan 8 mL de NaOH al 10% y 4 g de NaCl, se calienta casi a ebullición y luego se enfría en baño de hielo hasta precipitación total. 3. Se filtra al vacío, se lava con un poco de Etanol frío, se seca, se pesa y se calcula el rendimiento práctico. Rojo Para 1. Se colocan 0.2 g de p-nitroanilina y 2.5 mL de ácido sulfúrico en un matraz Erlenmeyer. (Si es necesario, se calienta ligeramente la mezcla para disolver la amina, tanto como sea posible). 2. Posteriormente se enfría la mezcla a menos de 10°C en un baño de hielo. 3. A la suspensión resultante de bisulfato de p-nitroanilina, se le agregan lentamente y con agitación una solución de 0.1 g de nitrito de sodio en 1.2 mL de agua fría. No permita que la temperatura sea mayor de 10°C. 4. Se prepara una solución de 0.2g de β-naftol en 4 mL de una solución de hidróxido de sodio al 10 %, calentando ligeramente si es necesario. 5. Se enfría la solución a menos de 10°C y agregarla lentamente y con agitación, a la solución de la sal de diazonio. 6. Se acidifica la mezcla y se colecta el producto por filtración a vacío, a sequedad. 7. El producto se puede recristalizar con tolueno o con acetato de etilo. 8. Se seca y se determina su peso, no determinar el punto de fusión (el rojo para se descompone). 9. Se determinan los rendimientos teórico y experimental del producto final, incluyendo los cálculos. Reacción general Anaranjado de metilo Rojo para Mecanismo de reacción Anaranjado de metilo Diazotación Copulación Rojo Para Cálculos estequiométricos Anaranjado de metilo Diazotación Copulación Rojo Para Resultados Compuesto obtenido Anaranjado de metilo Rojo Para Color Naranja rojo violeta Estado físico Sólido sólido (polvo) P. de Fusión 155 °C No se obtuvo P. de ebullición 176°C 98°C peso 327.33 g/mol 293,08 g/mol Rendimiento teórico 70% 95% Análisis de resultados Para la obtención de anaranjado de metilo se llevaron a cabo dos reacciones, la primera es la diazoación, la cual consiste en la formación de una sal de diazonio y la segunda reacción fue la copulación. Para la formación de la sal de diazonio, en la mezcla de carbonato de sodio y ácido sulfanilico, el carbonato de sodio desprotona el ácido sulfanílico, esto se realizó con hielo y sal para mantener bajas temperaturas. Posteriormente se hacer reaccionar al grupo amino del ácido sulfanílico con nitrito de sodio y ácido clorhídrico como medio ácido, formando ácido nitroso; ocurre un ataque nucleofílico por parte del par de electrones libres del grupo amino hacia el nitrógeno del ácido nitroso, vía ión nitrosonio formando una N-nitrosoamina. El grupo amino pierde un protón, el oxígeno se protona, el nitrógeno vuelve a desprotonarse para compensar la carga positiva del oxígeno, el oxígeno vuelve a protonarse y el nitrogeno introduce su par de electrones para formar el triple enlace y expulsar una molécula de agua y formar el catión diazonio. Está reacción se llevó a cabo a bajas temperaturas, exactamente a menos de 10º C. Se llevó a cabo la segunda reacción, la copulación, que consiste en el acoplamiento diazoico, se realizó una reacción de sustitución electrofílica aromática, que inició con el ataque enlace pi del anillo de la N,N-dimetilanilina a la sal de diazonio, se deslocaliza el par de electrones del sustituyente por medio de resonancia para tener una mayor estabilidad, por último se desprotona agregando hidróxido de sodio para generar la aromaticidad del producto, se calentó hasta casi alcanzar el punto de ebullición para luego enfriar y con esto obtener el precipitado que posteriormente se filtró al vacío y se lavó con poco etanol frío, esto para limpiar de alguna contaminación. En la obtención del rojo para al igual que el anaranjado de metilo, se realizaron dos reacciones, la primera la diazoación y la segunda la copulación de la sal de diazonio. Para la diazoación se utilizó p-nitroanlina y ácido sulfúrico como medio ácido. La mezcla se calentó ligeramente para disolver la amina, y posteriormente se enfrió a menos de 10 ºC, para que posteriormente se pudiera realizar la sal de diazonio ya que es inestable, se le agregó una mezcla de nitrito de sodio y agua fría. Se formó la sal de diazonio. Y de la misma forma que en la diazociación del anaranjado de metilo, el par de electrones libres del grupo amino atacan a el nitrógeno del NO 2, formando un ion N-nitrosoamonio, en el compuesto nitroso el oxígeno se protona, y el nitrógeno pierde un hidrógeno para compensar la carga del oxígeno, el oxígeno se vuelve a protonar, el nitrógeno introduce su par de electrones libres para formar un triple enlace y la molécula de agua formada en la protonación del oxígeno, pueda salir. Todo este proceso se llevó a cabo manteniendo una temperatura no mayor a 10 ° C. Para la copulación, previamente se preparó una disolución de B-naftol e hidróxido de sodio, calentando ligeramente, debido a que el B-naftol no es muy soluble en agua, y nuevamente se enfrió a menos de 10 ° C. Se agregó esta disolución a la sal de diazonio, en la reacción ocurrió una reacción electrofílica aromática, por parte del enlace pi del anillo aromático del B-naftol hacia el catión de diazonio, se deslocalizan los electrones dentro de la molécula para tener más estabilidad, y con la pérdida del protón del ión arenio se obtuvo el producto final.. El precipitado que se obtuvo se filtró al vacío, y el producto que resultó de la filtración se recristalizo para su purificación en nueve pasos como disolvente ideal se utilizó el acetato de etilo. Al obtener nuestro producto purificado, no se obtuvo el punto de fusión porque el rojo para se había desintegrado. Tratamiento de residuos 1. Filtrar las veces necesarias para obtener el producto 2. Los residuos sólidos se cristalizaron. Almacenar y rotular o mandar a incineración 3. Los residuos en fase acuosa (aguas madre) se determinará el pH 4. En seguida se neutralizaran 5. Una vez neutralizados se colocarán en botellas de residuos líquidos Conclusiones Se obtuvieron dos sólidos uno de color naranja y uno de color rojo, mediante dos procesos conocidos como diazotacion y copulacion. La diazotacion consistió en una reacción de una amina primaria aromática y NaNO2 en presencia de HCl o H2SO4 para formar la sal de diazonio. Al formar esta sal de diazonio esta pasara por la copulación formando los colorantes anaranjado de metilo y rojo para. Bibliografía: ● L. G. WADE, JR. (2004). QUÍMICA ORGÁNICA. 5ta edición PEARSON EDUCACIÓN. S. A., Madrid. ● Allinger, N. (1976). Química Orgánica. (7ª ed.). México: Reverté. ● McMurry, J. (2004). Química Orgánica. (12 a ed.). México: McGraw-Hill. ● Groutas, W. C.(2002). Mecanismos de reacción en química orgánica. México:Mc Graw Hill.
