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8/18/2019 Informe 2 Quimica Organica AII
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, Decana de América)
FACULTAD DE Q UÍMICA E ING. Q UÍMICA
E.A.P. Q UÍMICA 07.1DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE Q UÍMICA ORGÁNICA
CURSO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII
PRÁCTICA N° 2: DERIVADOS DE ÁCIDO
HORARIO: SÁBADO 10:00 – 14:00
PROFESOR: LÓPEZ
FECHA DE ELABORACIÓN: 21 DE ABRIL DE 2016
FECHA DE ENTREGA: 23 DE ABRIL DE 2016
INTEGRANTES:
14070112 – ROJAS BARRETO, JAZMÍN
14070083 – MEGO DE LA CRUZ, FROY KEVIN
14070085 – MOULET VALLEJOS, GRACIELA JHULLY
LIMA-PERÚ
2016-1
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO INTRODUCCIÓN
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 2
TABLA DE CONTENIDO
Introducción ....................................................................................................................................................... 3
Marco teórico ..................................................................................................................................................... 4
Anhídrido Maleico .......................................................................................................................................... 4
Ácidos Butanodioicos ..................................................................................................................................... 5
Ácido Maleico ................................................................................................................................................. 6
Ácido Fumárico ............................................................................................................................................... 6
Detalles experimentales ..................................................................................................................................... 7
A. Hidrólisis del anhídro maleico: obtención del ácido maleico ................................................................ 7
Observación ................................................................................................................................................ 7 Resultados .................................................................................................................................................. 7
B. Isomerización ácido-catalizada del ácido maleico: conversión a ácido fumárico ................................. 8
Observación ................................................................................................................................................ 8
Resultados .................................................................................................................................................. 8
Discusión de resultados .............................................................................................................................. 8
C. Comparación de propiedades entre el ácido maleico y el ácido fumárico ......................................... 10
Observaciones .......................................................................................................................................... 10
Resultados ................................................................................................................................................ 11
Discusión de resultados ............................................................................................................................ 11
Conclusiones ..................................................................................................................................................... 13
Recomendaciones ............................................................................................................................................ 13
Referencias ....................................................................................................................................................... 13
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO INTRODUCCIÓN
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 3
INTRODUCCIÓN
Dos sustancias son isómeros cuando poseen la misma fórmula molecular pero difieren en la disposición
espacial de sus átomos. Los ácidos maleico y fumárico pueden obtenerse a partir del ácido málico, ya que
éste se deshidrata en presencia de medio ácido, formándose el carbocatión intermediario. Cuando elproceso se realiza a bajas temperaturas los grupos carboxilo (-COOH) se repelen mutuamente; en
consecuencia, el enlace sigma (σ) gira de tal modo que al formase el doble enlace estos grupos quedan
ubicados en lados opuestos del enlace (π), obteniéndose el ácido fumárico (isómero trans). Cuando la
reacción se realiza a mayor temperatura, los grupos carboxilo pueden vencer la mutua repulsión y al
formarse el doble enlace tales grupos quedan ubicados del mismo lado del doble enlace ( π), obteniéndose
así el ácido maleico (isómero cis)
En la práctica de “DERIVADOS DE ÁCIDO” se procederá a la hidrólisis del anhídrido maleico, produciendo el
ácido maleico, que posteriormente se convertirá en ácido fumárico mediante una hidrólisis ácida. El objetivo
de es efectuar un estudio comparativo de algunas de sus propiedades entre ambos isómeros ya que el ácido
maleico es cisy el ácido fumárico es trans. Al tener al isómero transse concluye que éste es más estable yaque al hacer las pruebas respectivas, este reacciona pero en menor grado, mientras que el isómero cis
reacciona con bastante rapidez, lo cual verifica la teoría sobre isómeros geométricos en el que en el isómero
cis los sustituyentes están en el mismo lado del doble enlace los cuales hacen que hayan repulsión entre
dichos grupos sustituyentes. Además el isómero trans los sustituyentes en el que están en el lado opuesto
del doble enlace haciendo que no haya repulsión incrementando la estabilidad y disminuyendo la
reactividad.
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO MARCO teórico
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 4
MARCO TEÓRICO
Gran parte de la química de los derivados de ácidos involucra su interconversión y la reconversión en el
ácido matriz. Además, cada derivado tiene ciertas reacciones características propias.
Los derivados, como los propios ácidos, contienen el grupo carbonilo, C=O, el cual es retenido en los
productos de la mayoría de sus reacciones y no sufre cambios permanentes. Sin embargo, su presencia en la
molécula determina la reactividad característica de estos compuestos, y es la clave para comprender su
química. Por ello si analizamos estructuralmente a los aldehídos y cetonas podemos observar que ambos
poseen un grupo carbonilo, este a su vez cumplen dos funciones importantes: (a) proporciona un sitio para
el ataque nucleofílico y (b) aumenta la acidez de los hidrógenos unidos al carbono alfa.
ANHÍDRIDO MALEICO
Si lo encontramos en su forma pura, el anhídrido maleico es un
sólido cristalino blanco, irritante y muy corrosivo. En solución con
agua es un ácido fuerte que reacciona de forma violenta con
bases y oxidantes fuertes. Esta sustancia se comercializa en
forma de sólidos cristalinos con una pureza de 99,50%.
El anhídrido maleico es un producto estable en condiciones
ordinarias de uso y almacenamiento; aunque se sublima
fácilmente y reacciona con la humedad, cuando esto ocurre se
descompone lentamente formando ácido maleico, que es un ácido fuerte aún disuelto en agua; por lo tanto
sedebe mantener el envase que lo contiene bien cerrado, para prevenir la absorción de humedad. La alta
reactividad del anhídrido maleico se debe a la presencia del doble enlode en su estructura. El anhídrido
maleico tiene un peso molecular de 98,1 g/mol, punto de fusión 53°C, es soluble en agua.
En la industria el anhídrido maleico se produce por medio de una oxidación catalítica de hidrocarburos en
fase gaseosa. Unode los materiales de mayor utilización para tal fin es el benceno, sin embargo
recientemente el uso de sustancias como hidrocarburos de cuatro carbonos ha tomado mayor importancia.
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO MARCO teórico
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 5
ÁCIDOS BUTANODIOICOS
Los dos compuestos más importantes de esta clase son los ácidos maleico y fumárico, en los que Willicenus
estudió por primera vez la isomería cis-trans. La ordenación estérica de ambos ácidos se pudo demostrar
solo porque el acidomaleico (forma Z), como consecuencia de la proximidad espacial de ambos grupo
carboxilo, forma un anhídrido cíclico, con desprendimiento de agua, por calentamiento rápido,especialmente en presencia de anhídrido acético.
Por calentamiento prolongado a 150°C (423K), se isomeriza el ácido maleico a ácido fumárico, más estable(forma E):
La reacción inversa no se puede llevar a cabo de forma directa. Si se calienta el ácido fumárico a
temperatura suficientemente alta (alrededor de 300°C=573K) tiene lugar la isomerización, pero
inmediatamente se forma, con desprendimiento de agua, el anhídrido maleico.
El ácido maleico no se ha encontrado en la naturaleza. Su nombre se deriva del ácido málico (acidum
malicum), del que se obtiene por eliminación del agua. El ácido fumárico se encuentra en una serie de
plantas, por ejemplo, en la fumaria (Fumaria officinalis), en los líquenes de Islandia, como en los hongos.
También lo podemos encontrar en el ciclo del ácido cítrico se produce como producto intermedio en la
deshidrogenación del ácido succínico.
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO MARCO teórico
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 6
ÁCIDO MALEICO
También conocido como ácido cis-butenodioico, el ácido
maleico es un sólido cristalino de color blanco, cuyo punto
de fusión es 130,5°C; es soluble en agua. El ácido maleico,
se obtiene por hidrólisis a partir del anhídrido maleico;este ácido se utiliza en el campo de la síntesis como
componente en la fabricación de resinas alquídicas, la cual
tiene múltiples aplicaciones, como pueden ser en la
elaboración de botes, muebles de baño, bases de cocina,
sillas, concreto polimérico, losetas, autopartes, tuberías,
tanques de almacenamiento. Fabricación de resina
alquidal, que es la base de las pinturas alquidálicas que se
aplican en pinturas automotrices y arquitectónicas,
elaboración de fertilizantes y agroquímicos, tales como el
ácido fumárico. El ácido maleico es una materia prima
industrial para la producción de ácido glioxílico por ozonólisis. También se utiliza mucho en síntesis químicade Diels-Alder.
ÁCIDO FUMÁRICO
También conocido como ácidotrans-butenodioico, el
ácidofumárico es un sólido cristalino de color blanco, cuyo
punto de fusión es 302°C; no es soluble en agua, se obtiene por
hidrólisis ácida del ácido maleico. El ácido fumárico, es un ácido
de origen natural presente en muchas frutas y vegetales.Comercialmente se obtiene por síntesis química o a través de la
fermentación del azúcar con hongos. Forma parte de las rutas
metabólicas de todas las células vivas. Utilizado como ácido y
estabilizador estructural en una amplia variedad de productos
También es usado como una fuente de ácido en el polvo para
hornear, la ingesta máxima diaria es ilimitada. Se forma en la
piel durante la exposición a la luz solar, y también está
disponible como suplemento oral y como preparación para uso
tópico.
Forma cis del Ácido Butenodioico(Ácido Maleico)
Forma t rans del Ácido Butenodioico(Ácido Fumárico)
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 7
DETALLES EXPERIMENTALES
A. HIDRÓLISIS DEL ANHÍDRO MALEICO: OBTENCIÓN DEL ÁCIDO MALEICO
MATERIALES:
2 vasos de precipitados de 50ml
Probeta graduada de 5 ó 10 ml
Manta eléctrica o cocinita eléctrica
Olla de baño de hielo
Embudo Büchner y kitasato
Papel filtro
REACTIVOS:
Anhídrido maleico
Agua
Hielo
PROCEDIMIENTO
OBSERVACIÓN
A través de este proceso se logró observar un sólido color blanquecino.
RESULTADOS
El anhídrido maleico se ha hidrolizado formando así el ácido maleico en un enfriamiento y posterior
filtración.
1
23
4 5 6 7
89
1 1
0
23
45 6 7
89
11
Enfriar en
filtrar
2,5 g AnhidridoMaléico + 5mlagua (ebullir por 1´)
Acido Maleico
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 8
B. ISOMERIZACIÓN ÁCIDO-CATALIZADA DEL ÁCIDO MALEICO: CONVERSIÓN A ÁCIDO
FUMÁRICO
MATERIALES:
2 vasos de precipitados de 50ml Probeta graduada de 5 ó 10 ml
Manta eléctrica o cocinita eléctrica
Olla de baño de hielo
Embudo Büchner y kitasato
Papel filtro
REACTIVOS:
Ácido clorhídrico concetrado
Hielo
PROCEDIMIENTO
2,5 ml de HCl(cc)
1
23
4 5 6 789
1 1
0
23
4 5 6 789
11
OBSERVACIÓN
Se observó la formación de unos cristales blancos.
RESULTADOS
El ácido fumárico se formó mediante un calentamiento a partir de las aguas madres obtenidas de lafiltración del ácido maleico.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El ácido maleico se convirtió en ácido fumárico mediante una reacción de isomerización catalizada en medio
ácido, ya que estos dos son isómeros geométricos siendo el ácido maleico cis y el ácido fumárico trans.
enfriarfiltrar
Ebullición(cristalización)
Acidofumárico
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
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MECANISMO DE REACCIÓN
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 10
C. COMPARACIÓN DE PROPIEDADES ENTRE EL ÁCIDO MALEICO Y EL ÁCIDO
FUMÁRICO
MATERIALES:
Tubos de ensayo
REACTIVOS:
Agua
Agua de bromo al 1%
Solución de permanganato de potasio al 1%
PROCEDIMIENTO
Se disolvió una pizca de ácido maleico y evaluar su solubilidad en agua. Se repitió la prueba con ácido
fumárico. Fig1
Se disolvió una pizca de ácido maleico y añadir unas gotas de solución acuosa de bromo al 1%.Se
repitió la prueba con ácido fumárico. Fig2
Se disolvió una pizca de ácido maleico y añadir unas gotas de permanganato de potasio.Se repitió la
prueba con ácido fumárico. Fig3
OBSERVACIONES
Ácido maleico Ácido fumárico
Agua Al agitar se observó una solofase
Al agitar aún se observaba el ácidofumárico (pequeños sólidos)
Agua de bromo Se observa un color amarillopálido
Se observa un color amarillo pálidoaunque ligeramente con mayortonalidad comparado con el ácidomaleico
Permanganato de potasio Decoloro rápidamente.Se observó precipitado blanco
Al principio se observa de colormarrón pero en el transcurso deltiempo se decoloro y se observaprecipitado
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
UNMSM – FQIQ – LABORATORIO DE Q UÍMICA ORGÁNICA AII PÁGINA 11
Ácido maleico Ácido fumarico Ácido maleico Ácido Fumarico Ácido maleico Ácido fumarico
FIGURA 1 FIGURA 2 FIGURA 3
RESULTADOS
Ácido maleico Ácido fumarico
SOLUBILIDAD SI NO
REACTIVIDAD ++++ ++
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El ácido maleico y el ácido fumárico son isómeros geométricos:
El ácido fumárico tiene la configuración trans, mientras que el ácido maleico posee la configuración
cis.
El ácido fumárico es apolar por lo tanto no será soluble en agua ya que lo semejante disuelve a lo
semejante, en el caso del ácido maleico este si es soluble en agua ya que es polar.
El ácido maleico, que tiene los dos grupos –COOH del mismo lado de la molécula, puede formar unenlace hidrogeno intramolecular por molécula y por lo tanto, solo forma medio enlace hidrogeno
intermolecular por molécula. la estructura cristalina que resulta es menos fuerte por lo tanto el
punto de fusión es menor, el cristal es menos estable y por lo tanto la solubilidad en agua es mayor
.El ácido fumárico solo forma enlaces intermoleculares.
La forma trans, más extendida, probablemente destruye los enlaces hidrogeno estables del agua
más que la forma sic-, más compacta. En consecuencia la solubilidad de la forma tras- seria menor.
Por otra parte la estructura trans es capaz de formar una red más extensa de enlaces hidrogeno
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO DETALLES experimentales
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porque los dos grupos que pueden formar estos enlaces están expuestos. Este factor favorece una
mayor solubilidad de la forma trans, es decir tiene un efecto contrario al anterior . El efecto que
predomina es la posibilidad de formar enlaces hidrogeno en los cristales.
La configuración trans es más simétrica por lo tanto más estable que la cis, y menos reactiva que
esta y lo pudimos corroborar al agregar agua de bromo y permanganato de potasio ya que la
reactividad es mayor con el ácido maleico (cis), al agregar el permanganato de potasio se decolo
rápidamente mientras que con el ácido fumárico tuvo que pasar un tiempo hasta que se decoloreya que al principio se observa color marrón (Mn
+4).
Al agregarle agua de bromo probamos la presencia de instauración del ácido maleico como del
ácido fumárico, en su estructura cuentan con un doble enlace C=C. al adicionarle agua de bromo se
produce una adición electrofilica, rompiéndose su doble enlace C=C, generando un compuesto
dIalogenado, se observó una decoloración para ambas muestras pero en una se observó la
decoloración un poco más rápido , que fue con el ácido maleico ya que se observó un color
amarillo más pálido que el que se observó con el ácido fumárico.
En el caso de la prueba con permanganato de potasio el cambio de color se debe a que los
compuestos insaturados decoloran el KMnO4, debido a que se rompe el doble enlace y forma oxido
de magnesio.
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PRÁCTICA 02 – DERIVADOS DE ÁCIDO CONCLUSIONES
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CONCLUSIONES
El ácido maleico es una molécula menos estable que el ácido fumárico. Las propiedades del ácido
maleico puede explicarse en razón de la vinculación del hidrógeno intermolecular que tiene lugar a
expensas de las interacciones moleculares (Isomerización).
Un compuesto que presenta isomería geométrica cis/trans, va a presentar diferentes propiedadescomo: punto de fusión, reactividad, formación de nuevos compuestos.
RECOMENDACIONES
En la hidrólisis del anhídrido maleico se debe de tener cuidado al momento de filtrar. Se debe de
colocar bien el papel filtro de modo que quede bien adherido al embudo, ya que si esto no fuese así, el
sólido obtenido podría pasar a la solución filtrada y no se obtendrían los productos deseados.
Al momento de comparar las propiedades entre el ácido maleico y el ácido fumárico, debemos de
agregar la misma cantidad de sólido en cada tubo de ensayo, para lograr una mejor observación.
Cuando se calienta el licor madre con el HCl, se deberá tener cuidado debido a que éste procedimiento
genera la emanación de vapores de ácido fumárico. Además el HCl concentrado de por sí emanavapores tóxicos ya que además en dicha reacción se podría generar Cloro gaseoso.
En las pruebas de identificación con bromo se recomienda probar al mismo tiempo los dos isómeros
para comparar la intensidad de los colores.
REFERENCIAS
ÁVILA. Química Orgánica: experimentos con un enfoque ecológica.México: Editorial UNAM.2011
MC MURRY, J. Química Orgánica. 6ta Edicion. México D.F.: Editorial Thomson.
BEYER, WALTER. Manual de Química Orgánica. 19ava Edición. España: Editorial Reverté. 1987.
Páginas consultadas: 357-359
PARRY, STEINER, TELLEFSEN, DIETZ. Química fundamentos experimentales. España: Editorial Reverté.
1974.
Página consultada: 483
FIESER. Química orgánica fundamental. España: Editorial Reverté. 1985.
Página consultada: 264
KLAGES. Tratado de química orgánica. Tomo I. España: Editorial Reverté. 1968.
Páginas consultadas: 491-492
GARCÍA, MIGUEL. Manual de prácticas de Química Orgánica I. 1era Edición. México: Editorial UNAM.
2002.
Páginas consultadas: 67-70