OXIDACION DE n-BUTANOL A n-BUTIRALDEHIDO________________________________________________________________________________

Daniela Santoyo Alemn; Jhon Edinson Glvez; Sara Natalia MoyaUniversidad del QuindoFacultad de Ciencias Bsicas y TecnologasPrograma de Qumica29 de Abril de 2014

RESUMEN

Esta prctica de laboratorio tiene como objetivo principal obtener el n-butiraldehido a partir de la oxidacin de un alcohol primario utilizando como agente oxidante el cido crmico (H2CrO4). La oxidacin de un alcohol primario, en nuestro caso el butanol, produce un aldehdo, sus principales usos son la fabricacin de resinas, plsticos, perfumes, esencias, pinturas, entre otros. En el mecanismo de eliminacin con cido crmico se forma inicialmente un ster crmico el cual experimenta despus una eliminacin bimolecular produciendo el doble enlace del grupo carbonilo. En esta prctica se determin que el compuesto obtenido no era un aldehdo, ya que al agregar 2,4-dinitrofenilhidrazina al destilado no se observ la formacin del precipitado color amarillo.

RESULTADOS Y CLCULOS

El color caracterstico del dicromato de potasio es anaranjado rojizo, al agregar un poco de ste al butanol presente en el baln, las paredes del baln se calientan, indicndonos que la reaccin es exotrmica. El dicromato se torna verde, indicando la oxidacin del alcohol, observndose en el baln dos capas, la capa inferior es la solucin crmica junto con el butanol que ha reaccionado y la capa superior el butanol sin reaccionar.A medida que la reaccin transcurre agregando lentamente la solucin oxidante y aplicando calor, la mezcla del baln se torna verde intenso indicndonos que est ocurriendo la oxidacin del alcohol, la temperatura de inicio de la destilacin fue de 90 C.ANALISIS DE RESULTADOS Y DISCUSINEste tipo de reaccin es una oxidacin de alcoholes primarios a aldehdos, en la cual dependiendo del reactivo que se utilice, ser distinto el mecanismo. El cido crmico o mezcla crmica inicialmente produce un ster crmico entre el cido crmico y el butanol.Figura 1. Formacin del ster cromato.Este seguidamente experimenta una eliminacin bimolecular (E2), produciendo una expulsin del cromo como grupo saliente y este produce el doble enlace C=O o compuesto carbonlico, ya que el carbono carbinol retiene su tomo de oxgeno, pero pierde su hidrgeno. Aunque usualmente se piensa en las reacciones E2, como un medio de generar un doble enlace carbono-carbono eliminando el grupo halogenuro que sale, la reaccin tambin es til para generar un doble enlace carbono-oxgeno por eliminacin de un metal como el grupo saliente. [1]Figura 2. Eliminacin del ster y oxidacin del carbono carbinol.

Los alcoholes primarios pueden ser oxidados a aldehdos, sin embargo, este proceso presenta el inconveniente de que el aldehdospuede serfcilmente oxidado a cido carboxlico, por lo cual se emplean oxidantes especficos como son el complejo formado por CrO3 con piridina y HCl (clorocromato de piridinio) o una variante del mismo que es el Reactivo de Collins (CrO3 con piridina), utilizando normalmente elCH2Cl2 como disolvente.

Figura 3. Reaccin de oxidacin de un alcohol primario con un oxidante fuerte.

La obtencin de un aldehdo suele ser difcil, ya que la mayora de agentes oxidantes que oxidan los alcoholes tambin oxidan los aldehdos. El cido crmico normalmente oxida un alcohol primario hasta cido carboxlico.Debido a que en esta prctica se utiliz cido crmico como oxidante y este es muy fuerte para la oxidacin de un alcohol primario, y otros factores como el tiempo y la temperatura de destilacin fueron ms elevados de lo que deban ser, el butanol se oxid directamente a un cido carboxlico por lo que no se pudo obtener el butiraldehdo deseado. [2]El color verde que toma el dicromato se debe a que el ste en presencia de alcohol se reduce a iones Cr +3 que son de color verde y el alcohol se oxida. Esto tambin se puede notar en la prueba de alcoholemia, ocurre exactamente lo mismo con el dicromato y el etanol.Como se mencion anteriormente, la oxidacin de alcoholes primarios forma inicialmente aldehdos, los cuales fcilmente se oxidan hasta cidos carboxlicos. Para obtener el aldehdo a partir de un alcohol se debe controlar la oxidacin del compuesto formado.Para separar el n-butiraldehido de la mezcla de reaccin se usa la tcnica de destilacin, ya que los aldehdos tienen temperaturas de ebullicin ms baja que los alcoholes de peso molecular semejantes. Esto se debe a que los aldehdos, a diferencia de los alcoholes, no tienen enlaces OH, y por tanto, sus molculas no pueden formar puentes de hidrgeno entre s.Se utiliz una columna de destilacin fraccionada, para lograr, una mayor superficie de intercambio de calor en las condiciones de equilibrio, entre el vapor ascendente, rico en butiraldehdo y el lquido descendente, rico en agua y butanol.Cuando el lquido en un punto de la columna toma calor del vapor, parte es evaporado de nuevo y el vapor formado es ms rico en butiraldehdo. Al mismo tiempo, cuando el vapor cede calor al lquido, parte de ste se condensa, teniendo una mayor composicin de agua y butanol que el vapor con el que est en equilibrio.

A lo largo de la columna, existe un gradiente de temperatura, el cual representa una serie de equilibrios, entre el lquido y el vapor en los que la concentracin de butiraldehido aumenta progresivamente desde el fondo hasta el tope de la columna. [3]Para comprobar la presencia del grupo carbonilo del butiraldehido, se realiz un anlisis orgnico cualitativo. Para tal fin, se realiz la prueba de la 2,4-dinitrofenilhidrazina.La formacin del precipitado amarillo intenso, indica la presencia de un grupo carbonilo de aldehdos y cetonas. Debido a que lo que se obtuvo no fue un aldehdo no se present la presencia del precipitado.

ESPECTRO INFRAROJO: n-butiraldehdo

cm-1ENLACE

1463.03Tensin carbonilo C=O

3447.10Tensin enlace C-OH

2974.86Tensin enlace C-H

CONCLUSIONES

La reaccin del dicromato de potasio (en solucin con el cido sulfrico y agua) y el butanol es exotrmica, esto se observ debido al calentamiento del baln al agregar la solucin oxidante al butanol.

Para obtener un aldehdo oxidando un alcohol primario se debe utilizar un oxidante suave el cual no oxide el aldehdo como lo es el clorocromato de piridinio (PCC).

El cambio de color de la mezcla reaccionante, de anaranjado rojizo a verde, se debi a la oxidacin del butanol y a la reduccin del cromo, el cual pas de Cr (VI) a Cr (III).

En este tipo de oxidaciones, adems del oxidante que se utilice, otro factor importante es la temperatura a la que se inicie la destilacin, ya que sta se debe controlar para que no ocurra la oxidacin del aldehdo, como ocurri en nuestro caso.

Esta es una reaccin de xido-reduccin donde se produce la oxidacin del alcohol y la reduccin del cromo para formar as un doble enlace caracterstico del grupo carbonilo (el del aldehdo).

BIBLIOGRAFIA [1] McMurry, J. Qumica Orgnica. Grupo Editorial Iberoamerica (1993).

[2] Wade L.G, Jr (2004). Qumica orgnica, 5a ed. Pearson Prentice Hall, Madrid, 2004. p. 1296.[3] H. Dupont Durst; George W. Gokel, Qumica Orgnica Experimental, editorial Revert, 2007. p. 600.