Trabajo Práctico V

Síntesis de m-dinitrobenceno

• Chagaray, Alejandro• Galarza, Julio Ignacio• Pastor, María Victoria

Objetivos

El objetivo de este trabajo fue la síntesis de m-dinitrobenceno a partir del nitrobenceno.

Introducción teórica

• La reacción que se lleva a cabo es una Sustitución Electrofílica Aromática.

• Estas reacciones se llevan a cabo en dos etapas. En la primera, se forma un carbocatión. Estas reacciones son catalizadas con un acido de Lewis.

• El carbocatión es muy inestable, debido a la carga sobre la molécula. Pero se estabiliza por medio de resonancia.

• En la segunda etapa, la base conjugada del acido, arranca el H+ del C que había sufrido el ataque del electrófilo, y los electrones que compartía el átomo de hidrógeno vuelven al sistema π recuperándose la aromaticidad.

El grupo –NO2, es un grupo desactivante. Estos, son los que cuya presencia disminuyen la reactividad y la

velocidad de reacción, del anillo aromático frente a la SEA respecto a cuando ese grupo está ausente. Por lo tanto la introducción de un grupo desactivante en un compuesto aromático no sustituido hará más difícil,

una segunda sustitución. La disminución de la velocidad de reacción se debe a que estos grupos

desestabilizan al intermediario. Esto es así debido a que son grupos que retiran densidad electrónica del sistema aromático, ya sea por efecto inductivo o por

efecto resonante.

En el caso de una molécula de benceno con un único sustituyente, por ejemplo, nitrobenceno, existen tres posiciones donde puede producirse la sustitución electrofílica:

ORTO ORTO

META META

PARA

Dependiendo del sustituyente presente en la molécula de benceno, la SEA se orientará en alguna de las tres posiciones.Si el sustituyente es dador de electrones, la reacción dará una mezcla de productos orto y para.En cambio, si el grupo es aceptor de electrones, orientan a meta.

Experiencia ISíntesis del m-dinitrobenceno

Materiales• Balón de destilación• Pipetas• Tubo refrigerante• Pie Universal• Agarraderas• Vaso precipitados• Placa calefactora• Recipiente metálico• Varilla de vidrio• Aro metálico• Kitasato• Papel de Filtro• Termómetro• Buchner• Nitrobenceno• Acido Sulfúrico• Acido Nítrico

Dispositivo utilizado

Bajo campana, en el balón seco y sumergido en hielo, se cargan:• 10 ml de H2SO4

• 7 ml de HNO3

• 3 ml de nitrobenceno

Se agita bien el balón y se lo conecta al dispositivo ya armado en un baño de agua a 80ºC.

• Se mantiene la solución en el baño por 45 minutos.• Se retira del dispositivo y se deja enfriar.• Se trasvasa a un vaso de precipitados que contiene 60

ml de H2O y hielo.• Se agita con la varilla de vidrio para evitar formación

de grumos.

Filtración al vacío

• Se lava el sólido obtenido con NaHCO3, para neutralizar aguas madres. Este lavado se detiene cuando el burbujeo cesa, momento en el cual, el pH deja de ser acido.

Purificación

• El producto obtenido de la destilación, esta impurificado, ya que se obtienen las dos posibilidades: m-dinitrobenceno y m-trinitrobenceno.

• Para purificarlo, primero, se separa un porción del total, que luego se utilizará para medir su punto de fusión y corroborar que es impuro.

• Se arma el destilador de reflujo nuevamente.• En el balón se coloca el resto del solido

agregando etanol hasta cubrirlo, y plato poroso.

• Se lo calienta hasta disolverlo. Luego se apaga la placa calefactora.

• Por la parte superior del tubo refrigerante, se agrega agua hasta observar turbidez permanente.

• Se lo vuelve a calentar hasta notar translucida la solución.

• Se lo retira del destilador.

• Se deja enfriar y se filtra al vacío.

• Se le toma una muestra para determinación del punto de fusión del solido recristalizado.

Determinación del punto de fusión

• El punto de fusión determina la pureza del producto.

• Para esto, se miden los puntos de fusión del sólido obtenido en la primer destilación y del producto obtenido después de la purificación para verificar los procedimientos.

Para esto, se utilizaron aparatos para determinar el punto de fusión:

¿Cómo se utiliza?

• Primero, cerrar un capilar.• Llenarlo con el sólido.• Se lo coloca en la ranura que se ubica arriba

del visor.• Indicar un rango de temperatura en el aparato.• Observar por el visor.• Establecer el rango de temperaturas de fusión

del sólido.

El momento en el cual el sólido esta pasando a líquido, por medio del aparato, se observa así:

En trabajos prácticos anteriores vimos otras formas de determinar el punto de fusión de un sólido.Y sabemos, que no se requiere de ningún aparato en especial para determinarlo.Es por esto, que dejamos un video que nos mejora la visión del momento en el cual se da ese cambio de estado.No necesitamos más que un celular con zoom.

Experiencia II (mostrativa)

Extractor Soxhlet

• Se utiliza para la determinación de lípidos en los alimentos.

• En este caso, se desea medir la cantidad de grasas que tienen las galletitas de agua.

• Las galletitas se muelen, y se colocan en el cartucho poroso.•El solvente utilizado es el hexano, debido a que los lípidos se disuelven en solventes no polares.

El hexano se calienta, se evapora y se dirige al tubo refrigerante, por los tubos laterales, condensa, y comienza a llenar el tubo donde se encuentran las galletitas, hasta llegar a un punto donde se produce un efecto sifón y cae al balón con los lípidos disueltos en él.

Destilación en el rotavapor

• A lo obtenido después de la extracción, se lo destila en el rotavapor.

• Sirve para eliminar el solvente de la muestra. Lo que hace es evaporarlo más rápido que con el mechero ya que, al estar conectado a una bomba de vacio, baja la presión, y por ende, el punto de ebullición del solvente.

• Encima de una placa calefactora, se conecta el balón al rotavapor.

• Se enciende la maquina y el balón comienza a girar. Esto provoca que aumente la superficie del líquido, evaporándose más rápido, y luego se colecta en un recipiente.

• Así se obtiene, el hexano en un recipiente, y las grasas en el balón.

• Se pesa el lípido obtenido y se determina el porcentaje de grasas en las galletitas.

Conclusión

• El –NO2, al ser un grupo aceptor de electrones, solo permite que la SEA oriente otros grupos a las posiciones meta.

• Al ser, además desactivante, la reacción es muy lenta. Es por eso, que se debe dejar bastante tiempo en el destilador a reflujo. Debido a esto, obtenemos una mezcla de productos.

• El punto de fusión del primer sólido obtenido, dio entre un rango de 78-94ºC. Es un dato correcto, debido a que ese esta compuesto por la mezcla del m- dinitrobeceno y del 1,3,5- trinitrobenceno. Al estar impurificado, el punto de fusión desciende y el rango es más grande. Siendo el punto de fusión del purificado de 90ºC.