8vo Informe de Organica 2[4]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil

ÍNDICE

I.- OBJETIVOS……………………………………………..1

II.- FUNDAMENTO TEÓRICO…………………………….1

III.- DATOS Y GRÁFICOS…………………………………4

IV.- REACCIONES Y MECANISMOS DE REACCIÓN…………………………………..………….9

V.- DIAGRAMA DE FLUJO………………………………..12

VI.- DIAGNÓSTICO DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS..14

VII.- OBSERVACIONES…………………………………….

VIII.- CONCLUSIONES……………………………………..

IX.- APLICACIONES………………………………………

X.- BIBLIOGRAFÍA…………………………………………

Laboratorio de Química Orgánica II 0


ALDEHÍDOS Y CETONAS II

I.- OBJETIVOS:

Estudiar las características que presenta el grupo carbonilo en los aldehídos y las cetonas.

Analizar las reacciones de los hidrógenos α de los aldehídos y cetonas Revisar y estudiar las técnicas y procedimientos de síntesis de

compuestos carbonílicos.

II.- FUNDAMENTO TEÓRICO:

2.1.- Compuestos Carbonílicos:

Además de utilizarse como reactivos y disolventes, forman parte de los tejidos, saborizantes, plásticos y medicamentos. Los más simples son las cetonas y los aldehídos. Las cetonas tienen dos grupos alquilo unidos al átomo de carbono carbonílico. Los aldehídos tienen un grupo alquilo o arilo y un átomo de hidrógeno enlazado al átomo de carbono carbonílico.

Son similares en estructura y tienen propiedades parecidas, pero tienen diferencias en su reactividad, especialmente con los oxidantes y con los nucleófilos. Mayormente los aldehídos son más reactivos que las cetonas.

En las cetonas hay una mayor estabilización de la carga positiva, lo que hace estable a la molécula, y en consecuencia menos reactiva. En los aldehídos hay una menor estabilización de la carga positiva, por lo que la molécula se hace menos estable y por lo tanto más reactiva

El grupo carbonilo en los aldehídos está directamente unido a un átomo de hidrógeno, mientras que en las cetonas está unido a dos grupos alquilo o arilo. Esta diferencia afecta a las propiedades de dos formas:

Los aldehídos se oxidan con facilidad, en tanto que las cetonas no lo hacen o requieren de condiciones más enérgicas.

Laboratorio de Química Orgánica II

Figura 2.1: Grupos Carbonilos

más comunes

1


Los aldehídos son más reactivos frente a las reacciones de adición electrofílica.

2.2.- Reacciones químicas:

Brevemente describiremos las reacciones en el laboratorio: Reacción del haloformo, reacción de Cannizaro, condensaciones aldólicas.

2.2.1.- Reacción del Haloformo.:

Este tipo de reacciones ocurren en dos etapas. La primera consta de la formación del trihalometil cetona que se lleva a cabo por la reacción de una metil cetona (en la mayoría de veces) junto al halógeno en medio básico. Las metil cetonas tienen tres protones en α en el carbono del grupo metilo, por lo que una vez iniciada la halogenación, ésta no cesará hasta que ingresen tres halógenos a esta posición. Esto se resume a continuación:

La segunda etapa consta de una sustitución nucleofílica: el grupo OH−

ingresa a la molécula trihalometil cetona y luego, como trihalometil es un buen grupo saliente, se desplaza de la molécula y por transferencia de protones se obtienen los productos, el ión carboxilato y el haloformo.


Reacción global de Haloformo

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2.2.2.- Reacción de Cannizaro:

Es una reacción específica para aldehídos, en donde se aprovecha la ausencia de hidrógenos α en la estructura de algunos aldehídos para realizar una autoxidación-reducción a través de un álcali o base fuerte. Las condiciones de operación de esta reacción están dadas a una temperatura ambiental, usar un solvente como hidróxido acuoso o alcohólico concentrado. A estas condiciones, un aldehído con hidrógenos α reaccionaría rápidamente con el mecanismo de condensación aldólica.

2.2.3.- Condensaciones Aldólicas:

Son una de las reacciones mas importantes de los enolatos. Se combinan varias moléculas, en las que una de ellas debe ser una cetona o aldehído y la otra un ion enolato que ingresa a la molécula inicial. El medio es básico (funciona como catalizador y es usado en la mayor parte de este tipo de reacciones) y los productos de este tipo de reacciones son aldoles que luego de una deshidratación con un aumento de temperatura generan una cetona o

aldehído α ,β insaturado.Existen dos tipos de condensaciones: Condensación aldólica simple y condensación aldólica cruzada.

Condensación aldólica simple.- En condiciones básicas y empleando ya sea cetona o aldehído, este tipo de condensaciones se producen por la adición nucleofílica del ión enolato a un grupo carbonilo. Luego de ello, con una protonación adecuada se llega al aldol. La condensación aldólica es reversible, estableciéndose un equilibrio entre los reactivos y productos.



Condensación aldólica cruzada.- A comparación de la condensación aldólica simple, este tipo de reacción emplea un ión enolato proveniente de una molécula con grupo carbonilo diferente de la otra.En este tipo de condensaciones se debe seleccionar cuidadosamente los compuestos ya que de otro modo, darían una mezcla de varios productos, que en la práctica no es lo que se busca. Algunos criterios que se manejan para la obtención de un solo producto son los siguientes:

i. Utilizar reactivos de modo que sólo uno de ellos tenga hidrógenos α en su estructura. De esa manera, sólo este reactivo podrá formar ion enolato y de esa manera, reaccionar directamente con el otro reactante.

ii. Si el reactivo que carece de hidrógenos α se encuentra en exceso, la reacción con el ion enolato se llevará a cabo favorablemente.

iii. Se debe adicionar lentamente el compuesto con los hidrógenos α a una solución básica del compuesto que no tiene hidrógenosα .

III.- DATOS Y GRÁFICOS:

3.1.- DATOS:

3.1.1.- DATOS EXPERIMENTALES:

3.1.1.1.- Reacción del Haloformo:

Reactivo Prueba de Haloformo

Formaldehido No reacciona

acetaldehido Color amarillo en todi el liquido

Acetona Aparición de un precipitado amarillo

Benzaldehído No reacciona

3.1.1.2.- Reacción de Cannizaro:Laboratorio de Química Orgánica II 4


Reactivos Reacción de CannizaroNaOH, H2O, C6H5CHO, CH3CH2OCH2CH3, HCl

La reacción produjo un precipitado blanco en forma de pequeños cristales, el cual es C6H5COOH.

3.1.1.3.- Condensación Aldólica:

El compuesto que se obtuvo de esta reacción es la Benzalacetona.

3.2.- PROPIEDADES FISICO QUIMICAS:

3.2.1.- Benzaldehído.-

Propiedad ValorMasa molar 106.46 g/mol

Temperatura de fusión -56º CDensidad 1.05 g/cm3 (20º C)

Punto de ebullición.- 179º C (1013 hPa)Presión de vapor 1 hPa (26º C)

Temperatura de inflamabilidad 62º C

Sustancia y preparado que por inhalación, ingestión o penetración cutánea puedan entrañar riesgos de gravedad limitada.

Nocivo por ingestión. En casto de ingerir, beber agua abundante. Provocar el vómito. Pedir atención médica.

Produce irritación al contacto con la piel, inhalación, también irrita la vista.

3.2.2.- Acetona.-


Temperatura de fusión -94º CDensidad 0.791 g/cm3 (20º C)

Punto de ebullición.- 56.5º C (1013 hPa)Presión de vapor 233 hPa (20º C)

Temperatura de inflamabilidad -20º CSolubilidad en agua Soluble (20º C)

Fácilmente inflamable, irrita los ojos. La exposición repetida puede provocar sequedad o formación de grietas

en la piel. La inhalación de vapores puede provocar somnolencia y vértigo.

En caso de ingestión, beber agua abundante. Evitar el vómito.( Riesgo de aspiración.) Pedir atención médica. Administrar solución de carbón



activo de uso médico. Laxantes: sulfato sódico (1 cucharada sopera en 250 ml de agua). No beber leche. No administrar aceites digestivos.

3.2.3 FormaldehidoPropiedad Valor

Masa molar 30.026g/molTemperatura de fusión -92°C

Densidad 820kg/ m3

Punto de ebullición.- -21°CPresión de vapor 47mmHg

Temperatura de inflamabilidad 50°C

Fácilmente inflamable, irrita los ojos. La exposición repetida puede provocar irritación y enrojecimiento en la

piel . En caso de ingestión,lavar la boca con agua. Si est{a conciente ,

suministrar abundante agua. No inducir el vomito.Si esto ocurre por instinto, haga que se incline hacia adelante para reducir el riesgo de la broncoaspiracion.

Efectos crónicos, la exposición crónica al vapor causa irritación respiratoria, obstruccion de las vías respiratorias y daños funcionales del pulmon.

3.2.4 AcetaldehidoPropiedad Valor

Masa molar 44.05g/molTemperatura de fusión -123°C

Densidad 788kg/ m3

Punto de ebullición.- 20°CPresión de vapor 101kPa

Temperatura de inflamabilidad -39°C

En altas concentraciones irrita las membranas mucosas. El contacto del liquido con la piel disuelve las grasas y produce

quemaduras. El mayor peligro del producto es su inflamabilidad, y para él hay que

tomar precauciones especiales. En casos de ingestión dar de beber agua o leche. No induzca vomitos.



Se recomienda usar lentes de protección química.

3.2.5- Alcohol Etílico:


Temperatura de fusión -114.5º CDensidad 0.79 g/cm3 (20º C)

Punto de ebullición.- 78.3º CPresión de vapor 59 hPa (20º C)

Temperatura de inflamabilidad 12º C

Fácilmente inflamable. Por inhalación de vapores, ocasiona leve irritación nasal Por contacto ocular puede ocasionar irritaciones leves. Por ingestión provoca nauseas y vómitos.

3.2.6.- Hidróxido de Sodio:

Propiedad ValorMasa molar 40 g/mol

Temperatura de fusión 318°CDensidad Relativa (agua = 1): 2.1

Punto de ebullición.- 1390°CPresión de vapor En kPa a 739°C: 0.13

Solubilidad en Agua (g/100mL) A 20°C: 109

Quemaduras en las mucosas por inhalación. Quemaduras por contacto con la piel. Quemaduras oculares por contacto con los ojos. Se debe tener mucha precaución con este reactivo en altas

concentraciones.

3.2.7.- Ácido Clorhídrico:

Propiedad Valor



Masa molar 36.5 g/molTemperatura de fusión -25.4º C

Densidad 1.11 g/mL (20º C)Punto de ebullición.- 50.5º C

Presión de vapor 100 mbar (20º C)Temperatura de inflamabilidad No inflamable

Irritación en vías respiratorias por inhalación de vapores concentrados. Quemaduras por contacto ocular. Quemaduras severas en el aparato digestivo por ingestión.

3.2.8.- Éter Etílico Etílico:


Temperatura de fusión -116.3 °CDensidad 0.71 g/cm3

Punto de ebullición.- 34.6 °C (1013 hPa)Presión de vapor 587 hPa (20 °C)

Temperatura de inflamabilidad -40 °C

Extremadamente inflamable, nocivo. Puede formar peróxidos explosivos. Nocivo por ingestión. La exposición repetida puede provocar sequedad o formación de grietas

en la piel. La inhalación de vapores puede provocar somnolencia y vértigo. Manténgase el recipiente en lugar bien ventilado. Conservar alejado de toda llama o fuente de chispas. No fumar. No tirar los residuos por el desagüe.

Evítese la acumulación de cargas electroestáticas.

IV.- REACCIONES Y MECANISMOS DE REACCIÓN:

REACCION DE YODOFORMO

Formación de yodoformo a partir de acetona



Mecanismo de reacción:

REACCIÓN DE CANNIZARO

Mecanismo de reaccion



Mecanismo de disolución de la sal con HCl (concentrado)

CONDENSACIÓN ALDOLICA SIMPLE

mecanismo de reacción

ETAPA 1.- Formación del enolato.

ETAPA 2.- Ataque nucleófilo.Laboratorio de Química Orgánica II 10


ETAPA 3.- Protonación.

V.- DIAGRAMA DE FLUJO

REACCIÓN DE HALOFORMO



REACCIÓN ALDOLICA SIMPLE

REACCION DE CANIZZARO



VI.- DIAGNÓSTICO DE LA GESTIÓN DE RESIDUOS:

Residuos de Alcohol Bencílico: 3

Reactivos orgánicos líquidos relativamente inertes desde el punto de vista químico: Recipiente colector A. Si contienen halógenos. Recipiente colector B. Residuos sólidos: Recipiente colector C.

Residuos de la fase acuosa de Ácido Benzoico: 3

Reactivos orgánicos líquidos relativamente inertes desde el punto de vista químico: Recipiente colector A. Si contienen halógenos. Recipiente colector B. Residuos sólidos: Recipiente colector C.

Residuos de Éter Etílico: 1

Disolventes orgánicos sin halógenos y disoluciones de sustancias orgánicas muy sucios, situados fuera de las especificaciones de retrologística: Categoría A.VII.- OBSERVACIONES:

Reacción de Haloformo Mezclamos NaOH con acetona(1ra mezlca), luego se añadió solución de KI, esto hasta que la coloración del yodo persista,dando una solución blancuzca después del calentamiento se forma un precipitado blanco. Cuando hicimos lo mismo con acetaldehído y se formo una solucion amarilla,después del calentamiento se torno anaranjada. En cambio al mezclar el formaldehido y el benzaldehído la coloración del yodo no persistía a ningún volumen añadido.

Reacción de Cannizaro

Condensación aldólica simple

VIII.- CONCLUSIONES:La reacción de la acetona y acetaldehido con la



Reacción de Haloformo solución de yodo persistió en comparación con los otros porque esta (la acetona y acetaldehido) cuentan con hidrógenos α necesarios para esta reacción de haloformo.

Reacción de Cannizaro

Condensación aldólica cruzada

IV.- APLICACIONES:

Un Método para obtener Trioxano, trímero del Formaldehído

Un proceso de ahorro de energía para la producción de trioxano que consiste en formar una solución acuosa de formaldehído, sintetizar trioxano a partir de formaldehído en la solución acuosa en presencia de un catalizador acídico sólido y extraer trioxano a partir de la solución acuosa, caracterizado en que previamente a cualquier etapa de destilación la solución acuosa que contiene trioxano entra en contacto con un solvente orgánico hidrosoluble que tiene un punto de ebullición mayor que el de trioxano y que esta libre de cualquier composición azeotrópica con trioxano de manera a formar una fase orgánica que contiene trioxano u una fase acuosa que contiene formaldehído residual, y después de esto la fase orgánica se separa dentro del trioxano y el solvente orgánico por destilación, el solvente orgánico se recicla para efectuar además la extracción de trioxano y la fase acuosa se recicla para la reconcentración en contenido de formaldehído para su reutilización en la síntesis de trioxano.

Comentario:

El formaldehído y el acetaldehído que son sustancias gaseosas o líquidos volátiles, al ser tratados con trazas de agua y ácido, polimerizan formando compuestos sólidos que son mucho más manejables, los cuales por calentamiento pueden descomponerse para regenerar el correspondiente formaldehído o acetaldehído. Mayormente, esta aplicación se encuentra en lo que es el transporte del formaldehído como formol (40 %), el cual ocasiona mucho más gasto al ser trasladado como solución. Debido a esto se polimeriza en el trímero, Trioxano para aminorar los gastos de transporte.

X.- BIBLIOGRAFÍA:


Figura 7.1: Estructura del

Trioxano

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10.1.- Bibliografía textual:

Wade Jr – Química Orgánica – Pearson Educación S.A. - 5ta. Edición – España - Año 2004 – Pág: 1009-1020

10.2.- Bibliografía virtual:

http://www.merck-chemicals.com www.panreac.com http://132.248.103.112/organica/qo1/ok/alde/alde14.htm


http://132.248.103.112/organica/qo1/ok/alde/alde14.htm

http://www.panreac.com/

http://www.merck-chemicals.com/

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