Reporte SS, Miguel

7/23/2019 Reporte SS, Miguel

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUATITLN

Nombre:Ortiz Mandujano Miguel ngel

Carrera:Qumica Industrial

Nmero de cuenta:305209025

Correo electrnico:[email protected]

Dependencia:Facultad de Estudios Superiores Cuautitln UNAM

Nombre del programa:Sntesis y caracterizacin de sistemas tridentados derivados de

arilhidrazonas

Clave del programa:201212 / 411453

Responsable:Dr. Fernando Ortega Jimnez

Fecha de inicio y trmino:5 de noviembre de 2012 al 5 de mayo de 2013


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INTRODUCCIN

La Facultad de Estudios Superiores Cuautitln, como entidad acadmica de la UNAM, tiene como

funcin impartir docencia a nivel de licenciatura y posgrado en las reas de las Ciencias Qumicas,

Ingenieras, Administracin, Agropecuarias y en Artes y Humanidades para instruir, educar y formar

profesionales de alto nivel, de fcil insercin laboral, con un claro proyecto de vida y vocacin de

servicio a su comunidad y al pas.

Para lo cual se sigue enfocando de manera fundamental a cubrir los objetivos que corresponden a una

entidad multidisciplinaria, apegada a los lineamientos de la UNAM, partiendo siempre del concepto

del conocimiento y desarrollo con calidad, cuyo reto fundamental es ensear, educar y formar recursos

humanos con actitud emprendedora e innovadora, con compromiso social y alta calidad humana,

tanto en sus licenciaturas, como en sus posgrados.

En este contexto, la seccin de qumica orgnica del departamento de ciencias qumicas de la FES

Cuautitln se ha enfocado a contribuir y apoyar el fortalecimiento de programas de investigacin,

utilizando experimentos con fundamentos adecuados que conlleven al desarrollo de estrategias

sintticas en la obtencin de compuestos orgnicos de inters sinttico. Estos programas se realizan

en laboratorios que contienen espacios fsicos adecuados; los laboratorios cuenta con campanas de

extraccin, material de uso comn, equipos de laboratorio (rotavapores, balanzas, cmara de UV, etc),

material de vidrio y reactivos. Adicionalmente la FES Cuautitln cuenta con dos equipos de Resonancia

Magntica Nuclear de 1H y 13C (RMN Varian Gemini de 200 y 300 MHz) y un equipo de

espectrofotometra de Infrarrojo, que son de suma importancia para la caracterizacin y elucidacin

de las molculas.

Por otro lado y en relacin al presente trabajo de informe de servicio social, es necesario ubicar ciertos

conceptos que fueron de suma importancia para el desarrollo del trabajo, los cuales se describe a

continuacin.

Aldehdos y cetonas

Los aldehdos y las cetonas se encuentran entre los compuestos ms comunes en la naturaleza y la

industria qumica. Estos compuestos contienen uno de los grupos funcionales ms importantes en

qumica orgnica; el grupo carbonilo C=O, y a menudo se denominan colectivamente compuestos

carbonlicos (Figura 1

).

Figura 1

No es de sorprender que aldehdos y cetonas se asemejen en la mayora de sus propiedades. No

obstante, el grupo carbonlo de los aldehdos contiene un hidrgeno, mientras que el de las cetonas

dos grupos R. Esta diferencia estructural afecta a sus propiedades de dos formas:


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Los aldehdos se oxidan con mayor facilidad que las cetonas

Los aldehdos suelen ser ms reactivos que las cetonas en reacciones de adicin nucleoflica.

El grupo carbonlo C=O es quien rige la qumica de los aldehdos y las cetonas, este grupo contiene un

doble enlace carbono-oxgeno, el cual es similar en muchos aspectos al doble enlace carbono-carbono

de los alquenos. El tomo de carbono carbonlico presenta una hibridacin sp2 y forma tres enlaces .

El cuarto electrn de valencia permanece en un orbital p del carbono y forma un enlace con el

oxgeno por traslape con un orbital p del oxgeno (Figura 2).

Figura 2

El doble enlace carbono-oxgeno del grupo carbonilo esta polarizado debido a la elevada

electronegatividad del oxgeno en relacin con el carbono. El efecto ms importante de la polarizacin

del grupo carbonilo est en la reactividad qumica del doble enlace C=O. Debido a que el carbono

carbonlico lleva una carga positiva parcial, es un sitio electroflico y reacciona con nuclefilos. A la

inversa, el oxgeno lleva una carga negativa parcial, por lo que es un sitio nucleoflico y reacciona con

electrfilos.

Por ser plano, la parte de la molcula que contiene al grupo carbonilo queda abierta al ataque ya sea

por arriba y por abajo en direccin perpendicular al plano del grupo, por lo que no es de sorprenderse

que este grupo polarizado sea muy reactivo.

La reaccin ms comn de los aldehdos y cetonas es la adicin nucleoflica, en la cual un nuclefilo,

Nu, se adiciona al carbono electroflico del grupo carbonilo.

Hidrazonas y derivados

Las hidrazonas son derivados nitrogenados de grupos carbonilo (aldehdos y cetonas). Las hidrazonas

cuya estructura se muestra en la Figura3contienen un doble enlace carbono nitrgeno.

Figura 3

Estos compuestos pueden ser clasificadas de acuerdo a la combinacin de los grupos R sobre el tomo

de nitrgeno; de esta manera se hace referencia a hidrazonas (R2 = R3 = H), hidrazonas N-sustituidas

(R2 = H y R3 = alquilo o arilo) e hidrazonas N,N-disustituidas (R2 = R3 = alquilo o arilo).

Las hidrazonas pueden prepararse por una condensacin simple entre la hidracina y un aldehdo o

cetona, o bien, en un caso muy particular para las fenilhidrazonas, por reacciones de acoplamiento

entre sales de diazonio y un metileno activado.


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Formacin de hidrazonas

Apartirdealdehdosycetonas

La formacin de hidrazonas a partir de aldehdos o cetonas es generalmente una reaccin sencilla. Con

muchos aldehdos, se requiere nicamente agitacin a temperatura ambiente y la presencia de un

agente desecante.

Sin embargo con las cetonas la reaccin requiere de un calentamiento o bien de una catlisis cida. Laformacin de dimetilhidrazonas (a y b), hidrazonas quirales (c) y de difenilhidrazonas (d) son un

ejemplo tpico de lo antes mencionado (figura 4).

figura 4

Apartirdesalesdediazonioymetilenosactivados

Los compuestos alifticos que contiene un grupo metileno activado se acoplan con sales de diazonio

para formar arilhidrazonas. La reaccin es generada por un ataque nucleoflico de un carboanin

derivado del grupo metileno sobre la sal de diazonio, para formar un azocompuesto inestable, el cual

espontneamente se tautomeriza conduciendo a la hidrazona (figura 5).

Figura 5

La reaccin se lleva a cabo usualmente en una solucin buffer de acetato de sodio/cido actico.

Huning y Boes definen el efecto del grupo sustituyente (X e Y) sobre la reactividad en la reaccin de

acoplamiento en orden decreciente.

Aplicaciones

Las hidrazonas son molculas de suma importancia en la sntesis orgnica, son intermediarios

sintticos verstiles usados en la preparacin de diazo compuestos, yoduros vinlicos, seleniuros, gem

dialuros y son sustratos de la reduccin de Wolff-Kishner. Adems son una importante clase de

intermediarios, que pueden actuar como electrfilos y como nuclefilos en reacciones tipo Mannich,

reacciones Mitsunobu, hidrocianacin asimtrica y alilacin.


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Este tipo de molculas no solo son intermediarios de reaccin si no que se ha encontrado que la

estructura misma presenta diferentes actividades farmacolgicas por lo que han sido empleadas como

agentes antimicrobianos, antituberculoso, anticonvulsivo y antiinflamatorio.

Por otro, debido a sus caractersticas estructurales han tenido un uso importante como ligantes bi o

tridentados en qumica organometlica, para la formacin de diferentes compuestos ciclometalados,

lo que ha permitido la formacin de complejos ciclopaladados de inters sinttico y cataltico.

OBJETIVO GENERAL DEL PROGRAMA

Llevar a cabo la obtencin y caracterizacin de novedosos sistemas tridentados [C,N,N] derivados de

arilhidrazonas.

OBJETIVO ESPECFICO DEL ALUMNO EN EL PROGRAMA DE SERVICIO SOCIAL

Desarrollar los conocimientos y mtodos que le permitan realizar la sntesis y caracterizacin de una

serie de compuestos orgnicos de caractersticas estructurales definidas capaces de actuar como

sistemas tridentados [C,N,N].

DESCRIPCIN DEL PROGRAMA EN QUE SE PREST EL SERVICIO SOCIAL

Realizar una bsqueda bibliogrfica relacionada con la obtencin y especificaciones generales de

sistemas tridentados [C,N,N] derivados de arilhidrazonas, para plantear y desarrollar una serie de

reacciones qumicas que permitan la sntesis de estos mismos y finalmente realizar la caracterizacin

de los compuestos por medio de tcnicas espectroscpicas comunes en qumica orgnica tales como

Espectrometra de Masas y Resonancia Magntica Nuclear de 1H y 13C.

Metodologa experimental

Sntesis de Arilhidrazona compuesto1 y 2

En un matraz de bola de 50mL equipado con una barra magntica, se adiciona 1 mmol de 1-metil-1H-

imidazol2-carbaldehido, con 1 mmol de la arilhidrazina correspondiente (para el compuesto 1

fenilhidrazina,para el compuesto 2difenilhidrazina) en 10 mL de metanol. La mezcla de reaccin se

lleva a cabo a temperatura ambiente durante 24 hrs, finalizado el tiempo se elimina el disolvente

(etanol) con un rotavapor (destilacin a presin reducida), al residuo del matraz se le adiciona 10 mL

de agua y se realiza una extraccin liquido-liquido empleando acetato de etilo (4 x 10 mL), la fase

orgnica extrada se pasa por sulfato de sodio para eliminar el exceso de agua, finalmente se elimina

el acetato de etilo con el rotavapor.


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RESULTADOS

En la tabla 1se presentan los resultados obtenidos en el presente proyecto que son el resultado de la

reaccin entre 1-metil-1H-imidazol2-carbaldehido con fenilhidrazona y difenilhidrazona que dieron

origen a los compuestos 1y 2.

Tabla 1.Resultadosdelasntesisdeloscompuestos1y2

Compuesto R Nombre Punto de fusin (C) Rendimiento ( )

1

(E)-2-((2,2-difenilhidrazono)metil)-1-metil-1H-imidazol

2H

(E)-1-metil-2-((2-fenilhidrazono)metil)-1H-imidazol

Estos compuestos fueron caracterizados con tcnicas espectroscpicas de espectrometra de masas

(EM), resonancia magntica nuclear de 1H y 13C (RMN 1H y 13C) y espectrofotometra de infrarrojo (IR).

El anlisis espectroscpico para la (E)2((2,2difenilhidrazono)metil)-1-metil-1H-imidazol se presenta a

continuacin.

El espectro de EM (Figura 6) muestra el ion molecular en 276 m/z correspondiente al peso molecular

del compuesto esperado como pico base con una abundancia relativa del 100%, se encuentra otro ion

en 167 m/z que corresponde al fragmento [C12H10N]+con una abundancia relativa del 60%, se observa

en 108 m/z un pico correspondiente al fragmento [C5H6N3]+con una abundancia relativa del 4% y se

observa un ion en 77 m/z correspondiente al fragmento [C6H5]+con una abundancia relativa del 10%.

Figura 6

.EspectrometradeMasas(I.E.)paraelcompuesto1


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En el espectro de RMN 1H (Figura 7 ) se aprecia a campo alto con un desplazamiento qumico de 3.10

ppm un singulete que integra para 3 hidrgenos que corresponden al metilo (N-CH3), a campo mas bajootra seal simple en 6.89 ppm que integra para 1 hidrogeno debido al H-a, se observa en 7.01 ppm un singulete

que integra para 1 hidrogeno correspondiente al H-b, seguido de una seal doble en 7.14 ppm que integra

para 4 hidrogenos que son debidas a los hidrogenos en las posiciones ortode los anillos aromaticos (H-f), se

aprecia otra seal triple en 7.19 ppm que integra para 2 hidrogenos que corresponden a los hidrogenos en a las

posiciones parade los anillos aromaticos (H-h), despues aparece un singulete en 7.31 ppm que integra para 1

hidrogeno debido al H-d, y finalmente otra seal triple en 7.44 ppm que integra para 4 hidrogenoscorrespondientes a los hidrogenos en las posiciones metade los anillos aromaticos (H-g).

Figura7

.ResonanciaMagnticaNuclearde1H(DMSO,300MHz)paraelcompuesto1

En el espectro de RMN 13C (Figura 8 ) para el compuesto 1muestra 8 seales correspondientes a los tomos de

carbono que posee la molcula, a campo alto en 35.93 ppm debido al carbono del metilo (N-CH 3), con un

desplazamiento a campo bajo se encuentran una serie de seales con los siguientes desplazamientos qumicos

en 122.25, 123.37, 124.76, 128.46, 129.05, 142.72, y 143.46 (ppm) correspondientes a los carbonos C-f, C-a, C-

h, C-b, C-d, C-g, C-c y C-5 respectivamente.


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Figura 8

.ResonanciaMagnticaNuclearde13C(DMSO,75MHz)paraelcompuesto1

La asignacin de las seales del espectro RMN de 13C para el compuesto 1pueden elucidarse

con ayuda de un espectro de pulso de secuencia Hetcor (Figura 9

) donde se muestran las

correlaciones entre los tomos de hidrgeno y su respectivo tomo de carbono.

Figura 9. Espectro de Pulso de Secuencia Hetcor para el compuesto 1


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En el espectro de Infrarrojo (Figura 10) aplicado en pastilla (KBr), se pueden apreciar las bandas

caractersticas del grupo metilo (N-CH3) teniendo tres bandas una en 2925 cm-1debida a la vibracin

de tensin simtrica entre el carbono e hidrogeno, otra banda del grupo metilo aproximada en 2858

cm-1debida a la vibracin de tensin asimtrica entre el carbono e hidrogeno y otra banda del grupo

metilo en 1447 cm-1debida a la vibracin de deformacin asimtrica entre el carbono e hidrogeno.

Tambin se logran observar bandas caractersticas del grupo fenilo, una bandas debida a las

vibraciones de tensin entre los carbonos y los hidrgenos aparece en un numero de onda de 3024

cm-1y otras dos bandas caractersticas del grupo fenilo debidas a la tensin C=C del esqueleto en 1585

y 1490 cm-1, Otra banda importante que se logran observar en 1717 cm-1debida a la vibracin de

tensin simtrica entre el enlace carbono y nitrgeno (C=N).

Figura1 .EspectrofotometradeInfrarrojo(pastilla)paraelcompuesto1

Todas las interpretaciones realizadas a las informaciones arrojadas por los espectros pueden

verse resumidas en las tablas 2y 3para los compuestos1y 2respectivamente.

Tabla2.Resumendeanlisisespectroscpicoparaelcompuesto1

Molcula

Nombre: (E)-2-((2,2-difenilhidrazono)metil)-1-metil-1H-imidazol

E.M. (IE) m/z (a. r. ): 276 [M]+(100), 167 [C12H10N]+(60), 108 [C5H6N3]+(4), 77 [C6H5]+(17)

RMN

1

H (300 MHz, CDCl

3

): 4.10(s, 3H, N-CH3); 6.89 (s, 1H, H-a); 7.01 (s,1H, H-b); 7.14 (d, 4H, H-

f); 7.19 (t, 2H, H-h); 7.31 (s, 1H, H-d); 7.44 (t, 4H, H-g)


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RMN

13

C (35 MHz, CDCl

3

): 35.93 (N-CH3), 122.25 (C-f), 123.37 (C-a), 124.76 (C-h), 128.46 (C-b),

129.05 (C-d), 142.72 (C-c), 143.46 (C-e).

IR (pastilla) (cm

-1

): 2925 (s, C-H, CH3); 2858 (as, C-H, CH3); 1447 (as, C-H, CH3); 3024

(s, C-H, Ar) ; 1585-1490 (es, C=C, Ar; 1717 (s, C=N, C-d).

Tabla3.Resumendeanlisisespectroscpicoparaelcompuesto2

Molcula

Nombre: (E)-1-metil-2-((2-fenilhidrazono)metil)-1H-imidazol

E.M. (IE) m/z (a. r. ): 200 [M]+(100), 123 [C5H7N4]+(9), 108 [C5H6N3]+(10), 77 [C6H5]+(17)

RMN

1

H (300 MHz, CDCl

3

): 3.86(s, 3H, N-CH3); 6.71 (d, 2H, H-a, H-b); 6.93 (t,2H, H-f, H-h); 7.18

(t, 1H, H-g); 7.73 (s, 1H, H-d); 8.73 (s, 1H, N-H)

RMN

13

C (35 MHz, CDCl

3

): 35.61 (N-CH3), 112.39 (C-f), 119.89 (C-b), 123.52 (C-a), 128.54 (C-h),

129.48 (C-d), 142.84 (C-c), 144.41 (C-e).

IR (pastilla) (cm

-1

): 2944 (s, C-H, CH3); 2856 (as, C-H, CH3); 3017 (s, C-H, Ar) ; 1588-

1490 (es, C=C, Ar; 1719 (s, C=N, C-d).

RESULTADOS EN BENEFICIO A LA SOCIEDAD

La realizacin del proyecto de servicio social permiti contribuir al apoyo y fortalecimiento de

programas de investigacin en el rea de la qumica orgnica que se han desarrollado en la FES-

Cuautitln UNAM, por medio de la elaboracin y diseo de experimentos que tienen fundamentos

adecuados los cuales conllevan al desarrollo de estrategias sintticas en la obtencin de compuestos

orgnicos de inters sinttico. Logrando con esto el inters y apoyo de la comunidad universitaria hacia

la participacin en los proyectos de investigacin que se realizan en la FES-Cuautitln UNAM, en

beneficio a la sociedad.

RESULTADOS EN CUANTO A LA FORMACIN PERSONAL

Los resultados obtenidos en cuanto a mi formacin personal son muy satisfactorios ya que la

realizacin de este programa de servicio social implico poner en prctica los conocimientos adquiridos

a lo largo de mi formacin acadmica en algunas materias como en qumica general y principalmente

en qumica orgnica para poder lograr el objetivo de sintetizar sistemas tridentados [C,N,N] derivados


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de arilhidrazonas. Por otra parte me permiti adentrarme profundamente en la espectroscopia como

herramienta de caracterizacin de los compuestos sintetizados, lo que es muy importante ya que el

manejo de conocimientos de espectroscopia son necesarios para mi formacin como Qumico

Industrial.

CONCLUSIONES

Se logr la sntesis de dos nuevos sistemas tridentados [C,N,N] derivados de arilhidrazonas en

buenos rendimientos, compuestos 1 y 2.

Estos sistemas se caracterizaron mediante tcnicas espectroscpicas de Resonancia Magntica

Nuclear de 1H y 13C, espectrometra de masas y espectrofotometra de infrarrojo.

El programa desarrollado en el servicio social cubri mis expectativas, desde la

experimentacin e interpretacin de los resultados.

Se logr obtener la informacin y asesora adecuada que coadyuvo al buen desarrollo del

programa.

En relacin a la capacitacin para la realizacin del programa fue la adecuada y en general las

condiciones de trabajo fueron las apropiadas para su realizacin.

BIBLIOGRAFA

1.

WNIGROVE; Qumica Orgnica, Harla, New York, 1981.

2.

MORRISON, R. T.; Boyd, R.N.; Qumica Orgnica, 5a, Ed Pearson, Mxico, 1998. p 1474.

3. MCMURRY, J.; Qumica Orgnica, 5a, Ed Thomson, Mxico, 2000, p1284.

4. NATHAN, P. J.; Daz, E.; Introduccin a la Resonancia Magntica Nuclear. Ed Limusa, Mxico,

1980. p 190.

5.

RALPH J. Fesenden; Qumica Orgnica, Iberoamericana, Mxico D.F., 1982.

Cuautitln Izcalli, Estado de Mxico a 16 de mayo de 2013.

Dr. Fernando Ortega Jimnez

Responsable del Programa

Miguel ngel Ortiz Mandujano

Prestador del servicio social

Vo. Bo. Servicio Soc

Reporte SS, Miguel

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