Práctica 6. Síntesis de Indoles de Fischer: Obtención de 1, 2, 3, 4-tetrahidrocarbazol

Resultados.Tabla 1. Cantidad y rendimientos obtenidos de la reacción de Fischer para síntesis de Indoles

EquipoCantidad obtenida de 1,

2,3,4-tetrahidrocarbazol (g) P.f (°C) Rendimiento1 0.64 119 87.222 0.76 118-119 103.583 0.94 116-118 128.114 0.47 117-119 64.055 1.43 114-115 194.896 0.49 115-116 66.787 0.54 119-120 73.598 0.57 115-116 77.689 0.66 115-116 89.9510 0.41 116 55.8811  -  - 0.0012 0.61 113-115 83.1313 0.72 117-119 98.1214 0.45 118-120 61.3315 1.26 114-116 171.7216 0.67 119-120 91.3117 1.47 113-115 200.3418 1.31 - -19 0.94 112-115 128.1120 0.89 112 121.29

*Equipo 11 y 18 no reportaron datos

Tabla 2. Cantidad y rendimiento obtenido de la síntesis de índoles de Fischer por el equipo 7

cantidad 1,2,3,4 - tetrahidrocarbazol

(g)

cantidad 1,2,3,4 - tetrahidrocarbazol

(mmol) p.f (°C) %RObservaciones

0.54 3.1535 119 - 120 73.59Compuesto   blanquesino   de cristales muy delgados.

Reacción llevada a cabo.

Mecanismo de reacción.

Algoritmo de cálculos.

Fenilhidrazina Ciclohexanona* 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazolMasa Molar (g/mol) 108.14 98.14 171.24Cantidad Inicial (ml) 0.5 0.5 ---

Cantidad Inicial (mmol) 5.081 4.285 ---Cantidad teórica de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol obtenida

(mmol)

----- ------4.285

*El reactivo limitante la ciclohexanona

Cantidad (mol) teórica de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol

4.285mmolciclohexanona×1mmol1,2,3,4−tetrahidrocarbazol

1mmol ciclohexanona=4.285mmol1,2,3,4−tetrahidrocarbazol

Cantidad experimental (mol) de 1, 2,3,4-tetrahidrocarbazol

0.54 g×1mol171.24 g

×1000mmol1mol

=3.1535mmol

% Rendimiento

%R=3.1535mmol4.285mmol

×100%=73.59%

Análisis de Resultados.

La   síntesis   de   Fischer  consistió   en   someter   a   calentamiento   fenilhidrazonas   de   cetonas   o aldehídos,   con   ácido   acético   glacial   como   catalizador,   para   producir   indoles.   Ocurre   una transposición,  catalizada por ácidos,  de una fenilhidrazona con eliminación de agua y NH3.  De acuerdo a la Tabla 1, se observa que los rendimientos obtenidos por los distintos equipos son muy buenos, pues se hallan por arriba del 50%, lo que nos indica que la síntesis de Indoles de Fischer es una reacción muy cuantitativa, cabe mencionar que los equipos que obtuvieron un rendimiento por arriba del 100% puede deberse a que hayan pesado el producto húmedo, lo que modificó considerablemente la masa reportada. 

Aunque los puntos de fusión reportados se hallan cercanos al punto de fusión reportado por la literatura (116°C), podemos ver que los equipos 6, 8, 9,10 y 15 obtuvieron un compuesto puro; mientras que el resto de los equipos, su producto aún pudo presentar impurezas dado la variación de los rangos de sus temperaturas.

Recomendaciones.

Para   una  mejor   identificación   del   compuesto   obtenido,   se   recomienda   realizar   una cromatografía por capa fina.

Es importante verificar que el producto obtenido se halle libre de impurezas mediante una recristalización.

Pesar el producto cuando realmente este seco para obtener resultados adecuados.

Conclusiones.

La química del grupo carbonilo es muy importante, gracias a compuestos como la ciclohexanona y la   fenilhidrazina,  se pueden  llevar  a  cabo síntesis  de  índoles de Fischer;  este  método es  muy factible a usar en el   laboratorio,  pues se trata de una reacción cuantitativa y muy rápida. Los índoles  son de  gran  interés  químico  y  bioquímico,  pues  el   sistema de anillos  del   indol  se  ha encontrado en muchos compuestos naturales, como lo es el triptófano, un aminoácido esencial; el índigo, un colorante y el ácido indolil-3-acético, una hormona de crecimiento vegetal.  De igual manera, muchos de ellos tienen aplicación farmacológica.

Cuestionario.

1. Proponga el mecanismo de formación de la fenilhidrazona que se forma durante la reacción.

2. De los 3 métodos de síntesis de índoles mencionados en los antecedentes: Madelung, Bischler, y Fisher ¿Cuál es el más adecuado para realizarse en su laboratorio? 

El más adecuado es el método de Fischer, pues sus condiciones de reacción son poco exigentes a comparación de la de Madelung que requiere una atmósfera de nitrógeno a 350 -360°C; o la de Bischler que tiene condiciones violentas de reacción.

3. Si ya tiene una fenilhidrazona, que pasos seguiría para obtener el indol correspondiente. Describa el protocolo de trabajo.

Una vez obtenida la fenilhidrazona, el medio ácido generado por la adición del ácido acético va a ocasionar que uno de los nitrógenos de la fenilhidrazona se protone y se pueda dar la ciclación por medio de un ataque electrofílico del anillo que correspondía al de la fenilhidrazina hacia el que pertenecía la ciclohexanona; el calor suministrado durante la reacción favorece a la reacción. Una vez terminada la reacción se realizaron los lavados en agua fría para favorecer la precipitación del producto, dado que éste es insoluble en agua.

4. La hidracina y sus derivados son tóxicos. Cuando es usada como reactivo ¿cómo asegura que no quede un exceso?

Adicionando algún compuesto carbonílico como un aldehído o cetona, para formar una hidrazona, al formarse ésta precipitará y así podremos observar si quedó un exceso o no de hidracina.

5. ¿Puede ser utilizado el clorhidrato de fenilhidrazina y no directamente la fenilhidracina, en esta síntesis? Explique brevemente.

No, dado que el ion cloruro es un grupo electroatractor y dificultaría la ciclación; además de que el clorhidrato de fenilhidrazina es un reactivo muy peligroso: el contacto con esta sustancia puede irritar  y  quemar   la  piel  y   los  ojos,   irritar  nariz,  garganta,  pulmones;  puede causar  dolores  de cabeza, vómitos, sensación de desmayo, temblores, ataques y coma.

Bibliografía.

- Bailey,  Philip.   (1998).  Química  Orgánica:  Conceptos  y  Aplicaciones.  Pearson Education. México. pp. 554

- S/A.(n/d).   Síntesis   de   Indoles.   Obtenida   el   1   de   octubre   de   2013   de http://www.quimicaorganica.org/sintesis-organica/633-sintesis-de-indoles.html