_________________________________________________________________________________ UNI/FC- EPQ/ CQ-342-P.L. N

LABORATORIO N 6REACCIONES DE SUSTITUCIN AROMTICA ELECTROFLICASntesis de la p-Nitrooacetanilida

A. Orientacin en las Reacciones de Sustitucin Aromtica Electroflica. Sntesis de la p-nitroacetanilida.

1. Objetivo de la practica Sintetizar la p-Nitroacetanilida a partir de una reaccin de sustitucin aromtica electrofilia orientada.

2. Propiedades fsico-qumicas de reactantes y productos & subproductos:

Tabla N1. Propiedades fisicoqumicas del reactante, producto y subproducto orgnico. [2]NOMBREESTRUCTURA

Densidad

P.f.

P.e.

Solubilidad en 100 partes de Solubilidad en 100 partes de

Acetanilida

135,1631,2115114,3304Poco SolubleSoluble

p-nitroacetanilida

180,16--215--Poco SolubleMuy soluble

Parte Experimental3. Diagrama del proceso qumico [1]

Acetanilida

1. Reaccin qumica

i. + H2SO4 concentradoii. + HNO3 y H2SO4 al 50% v/v, Tamb., 5 iii. + agua y hielo, 5

Mezcla Reaccionalp-nitroacetanilida+ Impurezas

2. Separacin

Impurezas(cido sulfrico)

i. Filtrar al vaco.

ii. Punto de fusin C.

p-nitroacetanilida(S) impura

3. Purificacin

i. Recristalizar con etanolii. Punto de fusin C.

p-Nitroacetanilida cristales puros

4. Observaciones experimentales1. Condiciones de reaccin. Cantidades de reactantes, tiempo y temperatura de la reaccin, etc.Los reactantes usados en esta prueba fueron:1. Acetanilida, 2.25 g1. cido sulfrico, 5.0 mL1. cido ntrico, 2mL1. Solucin de HNO3(ac) y HSO4(cc), al 50%: 2mL 1. Tiempo de reaccin: min1. Temperatura de reaccin: C

1. Producto Obtenido: p NitroacetanilidaCaractersticas,cantidad y Pto. F.i. Caractersticas: Slido ligeramente amarillo a temperatura ambiente.ii. Cantidad: 2.10 giii. Punto de Fusin:

1. Rendimiento porcentual de la reaccin

1. DatosTenemos que la masa de la acetanilida es; macetanilida = 2.25g De la ecuacin tenemos la relacin de moles de reactivos y producto: =

Nmero de moles de los reactivos: = = = 0.0166 mol

1. Masa de producto terico ():S: = =0.0166 mol Hallando la masa del producto:= . p-nitroacetanilidaReemplazando datos tenemos:= (0.0166 mol) x () = 2.990 g1. Masa de producto experimental (mexp):Adems, tenemos que la masa experimental obtenida;mexp= = 2.10 g1. Rendimiento, RnEl rendimiento porcentual se calcula usando: . 100%

Reemplazando la masa experimental y terica: .100% ->5. Recristalizacin del producto obtenido.(Separacin del p- y o-nitroacetanilida)a) Procedimiento (por etapas; referencia consultada, solvente utilizado) [3]

1. Con la ayuda de una esptula se trasvasa el slido a un vaso de 50 mL limpio.1. Con ayuda de un gotero se adiciona etanol caliente (solvente) sobre el p-nitroacetanilida (slido), agitando para ayudar a su disolucin. 1. En caso de que quedara an slido sin disolver, se decanta la disolucin orgnica a otro vaso de 50mL limpio y seco: cuidando de no verter el slido y se adiciona sobre el slido remanente 1 a 2 mL de solvente caliente. Si todava quedaron residuos slidos estos se consideraran impurezas no solubles en el solvente caliente.1. Se deja la solucin en reposo a temperatura ambiente durante 10 a 15 minutos. La disolucin que contiene el slido da lugar a la formacin de los cristales al enfriarse.1. Finalmente, se coloca el vaso de 50 mL en un bao de hielo y se dej en reposo durante unos 15 minutos. 1. Cuando se da por concluido el proceso de recristalizacin se procede a recuperar el slido: se filtra, con ayuda de un gotero sobre papel de filtro lento, colocado sobre un vaso de 50 mL que recibe la solucin residual se encuentra unembudo de vidrio.1. Se lava el vaso de 50 mL que tena el producto recristalizado y el gotero que sirvi para trasvasarlo al embudo, con solvente helado, de modo de recuperar cualquier resto de producto que quedar en ellos.1. Se coloca el papel filtro que contiene el slido recristalizado sobre una luna de reloj limpia y seca, y se dispone el conjunto en la estufa, a temperatura (), durante 15 a 20 minutos.

b) Producto recristalizado: Caractersticas (color, punto de fusin).i. Caractersticas: Cristales amarillo patito a temperatura ambiente. Cantidad de producto: 1.01g

c) Comparacin del Punto de fusin del Producto obtenido (bruto) (Sec. 4), producto recristalizado y el indicado en a bibliografa. Comentarios.

i. Punto de fusin del producto bruto: 190Cii. Punto de fusin del producto recristalizado: 198 Ciii. Punto de fusin segn la referencia: 215 C [2]Notamos que el punto de fusin del producto recristalizado se acerca mucho ms al punto de fusin del producto terico, esto confirma que el solvente utilizado, etanol, fue el adecuado para realizar el proceso de recristalizacin.

Aspectos Tericos de la Prctica De Laboratorio6. Ecuacin qumica de la reaccin:[1]

7. Mecanismo de la reaccin (por etapas): []

SULFANACION

i.

ii.

iii.

iv.

v.

NITRACIN

vi.

vii.

INVERSA DE LA SULFONACIN

viii.

ix.

8. Explique por qu se obtiene principalmente el ismero para en comparacin con el ismero orto []El grupo -NHCOCH3 es un activador moderado que favorece las orientaciones para y orto.

Resonancia para orientaciones Para:

El estado de resonancia ms estable estabiliza los estados resonantes disminuyendo la energa de activacin, favoreciendo las orientaciones para.

B. Reactividad relativa en las reacciones de Sustitucin Aromtica Electroflica.1. Objetivo de la prcticaObservar y reconocer la reactividad dada en diferentes soluciones.Observaciones Experimentales2. Tiempos de reaccin comparativos

3. Indique el color de la mezcla de reaccin al trmino de la prueba

En cinco tubos hicimos reaccionar tolueno, fenol, cido acetilsaliclico, cido benzoico y acetanilida con una solucin de bromo; y las respectivas coloraciones de los tubos son:i. La coloracin final de la reaccin de tolueno y bromo fue de un color. ii. La coloracin final de la reaccin de fenol y bromo es incolora.iii. La coloracin final de la reaccin de cido acetilsaliclico y bromo es iv. La coloracin final de la reaccin de cido benzoico y bromo esv. La coloracin final de la reaccin de acetanilida y bromo es amarillo clara.

4. Establezca el orden de reactividad de los cinco compuestos ensayados, as por ejemplo:Tiempos:

TOLUENO >>> FENOL> ACETANILIDA>> CIDO BENZOICO> CIDO ACETILSALICLICO

Aspectos Tericos (Cuestionario)A. Comparacin de la reactividad entre el fenol y Tolueno:P1. Para cada compuesto proponga reacciones comparativas (de la bibliografa o de notas del curso) que guarden relacin directa con los resultados obtenidos en el laboratorio []i. Reaccin del fenol

ii. Reaccin del tolueno [4]

P2. Para cada uno de los compuestos comparados, indique los dos factores que influyen en la reactividad del sistema aromtico. []

P3. Indique cul de dichos factores es el que predomina en la reactividad del compuesto, y qu es lo que hace a uno de ellos ms reactivo que al otro. []

B. Bromacin de la aspirina.P4. Indique el ismero que se forma y explique por qu se produce de preferencia a los otros.

P5. Comparacin de la reactividad entre la aspirina y cido benzoico:ACIDO ACETILSALICILICOACIDO BENZOICO

a) Para cada uno de los dos compuestos comparados, indique los factores que influyen en la reactividad del sistema aromtico.

1. Efecto inductivo: Depende de la electronegatividad de los sustituyentes, S.

El efecto inductivo del sustituyente vara de acuerdo a su electronegatividad: S ms electronegativo que C, para el cido acetilsaliclico (aspirina) el grupo sustituyente S=CH3COO, el grupo S recibe densidad electrnica del anillo aromtico, debido a que el oxgeno es el que esta enlazado directamente al carbono, y este es ms electronegativo. Luego la reaccin de sustitucin aromtica electroflica ser ms difcil. En cambio en el caso del cido benzoico, el grupo sustituyente S=COOH, en el que el enlace se da por C-C, e incluso tienen la misma hibridacin sp2 por ello no se puede hacer notorio el efecto inductivo en el cido benzoico.2. Efecto resonante: Se basa en la participacin de los electrones libres de S, para el sustituyente del cido benzoico no hay electrones libres, en cambio para el sustituyente del cido acetilsaliclico en el enlace C-O el oxgeno tiene electrones libres lo cual le hace presentar efecto resonante, segn:

9. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

[1]Reyna, Victor. Gua de Laboratorio N 6 de Qumica Orgnica 2, Lima, 2014.[2] Grace Baysinger, lev I. Berger, Robert N. Goldberg, Henry V. kehiaian, of chemistry and physics; editorial advisory board; New York; 2005; patina 431, 427,467,503,647.[3] Reyna, Victor. Compendio de Qumica Orgnica Experimental I, EditorialUniversitaria, Per 2012. Pg. 59-62[4] Solomons, T.W.G., Qumica Orgnica, Ed. Limusa, Mxico, 1981 (c. 1971), Pg.491[5][6][7][8][9]

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