Equipo 5

1. Equipo 5 Síntesis de ácido bencílico en tres etapas:3ª etapa transposición del bencilo.

2. Preparación de ácido bencílico La Transposición de ácido bencílico es una reacción orgánica que consiste en la conversión de la 1,2-difeniletanodiona (ó Bencilo) al ácido 2,2-difenil-2-hidroxietanoico (Ácido bencílico) en presencia de hidróxido de potasio. Descrita por primera vez por Justus Liebig en 1838,este tipo de reacción aplica para 1,2-diarilcetonas en general para obtener ácidos α-hidroxicarboxílicos. Esta reacción de dicetonas está relacionada con otras transposiciones, tales como la reacción de Cannizzaro y la transposición pinacólica.

3. Un anión hidróxido ataca uno de los grupos cetónicos en una adición nucleofílica (1) para dar el hidroxialcóxido (2). El siguiente paso requiere una rotación de enlaces de tal manera que se obtenga el confórmero 3, el donde el grupo R se encuentra colocado en una posición favorable para el ataque sobre el grupo carbonilo en un segundo paso concertado con la reversión del grupo hidroxilo al grupo carbonilo. Esta secuencia se asemeja a una sustitución nucleófilaacílica. Los cálculos demuestran que cuando R es metilo la carga acumulación de este grupo en el estado de transición puede ser tan alto como 0.22 y que el grupo metilo se coloca entre el carbono central de carbono en una separación de 209 pm. El ácido carboxílico del intermediario 4 es menos básico que el anión hidroxilo y por lo tanto la transferencia de protones se realiza al intermediario 5, que puede ser protonado para obtener el producto final, el ácido α-hidroxicarboxílico 6. Los cálculos muestran que con una descripción precisa de la secuencia de la reacción es posible con la participación de cuatro moléculas de agua que estabilicen la acumulación de carga. También facilitan el traslado eficiente de un protón en la formación del intermedio 5.Desde un punto de vista de orbitales moleculares esta transposición no es obvia. Contrariamente a una transposición carbocatiónica, en donde el orbital vacío del carbocation interactúa positivamente y con la simetría permitida HOMO (orbital pi-ocupado) en el enlace central C-C un orbital carbaniónico ocupado con un par electrónico no debería poder evolucionar a un traslape de orbital molecular de simetría prohibida con el orbital LUMO, el cual es el orbital pi antienlazante vacío que tiene un nodo. En otras palabras, los estados de transición de la transposición bencílica obedecen las reglas de Woodward-Hoffmann, debido a que 6 electrones están involucrados según la regla de Hückel.

5. OBJETIVO • En la práctica se obtendrá un ácido α-hidroxicarboxílico aromático como resultado del reagrupamiento de un grupo fenilo por la acción de la base.

6. MATERIAL REACTIVOS • 1 Balanza analítica (Para todo el grupo) • 1 Caja petri chica • 1 Equipo de micrométodos • 1 Parrilla eléctrica • 1 Pinzas para matraz • 1 Pinzas para refrigerante • 2 Pipeta graduada de 10 mL • 1 Trampa de vacío • 1 Piseta con agua • 1 Propipeta • 1 Soporte universal • Mangueras • Papel filtro (para todo el grupo) • Ácido clorhídrico • Agua destilada • Bencilo • Etanol • Hidróxido de potasio • Hielo frapé

8. 0 3 1 0 1 0 BENCILO ETANOL 0 0 3 2 3 1 E ÁCIDO CLORHÍDRICO HIDRÓXIDO DE POTASIO

9. METODOLOGÍA ETAPA 1: REFLUJO En un matraz redondo de 10 mL colocar 1 g de KOH, 2 mL de agua y adicionar 3 mL de etanol con agitación; posteriormente agregamos 1 g de bencilo. Reflujarla mezcla de reacción en un baño de arena por 15 minutos. Al finalizar el reflujo, continuamos a la etapa 2: opción 1 u opción 2 según sea el caso.

10. ETAPA 2: OPCIÓN 1 Al terminar el reflujo (si no hay precipitado sólido en el matraz redondo) pasar la mezcla de reacción a un vaso de precipitados de 50 mL. A continuación acidificamos gradualmente la mezcla de reacción con HCl concentrado hasta obtener un pH ácido, verificamos esto con papel indicador. Filtramos el precipitado de ácido bencílico utilizando vacío; lavar éste con agua fría (para remover el NaCl).

11. ETAPA 2: OPCIÓN 2 Al terminar el reflujo (si hay precipitado sólido en el matraz redondo) filtrar el contenido del matraz utilizando un embudo Büchner con vacío. Disolver el residuo que quedó en el embudo Büchner en un vaso de precipitados de 50 mL con 10 mL de agua fría y adicionar HCl con agitación hasta pH ácido. Filtramos el precipitado de ácido bencílico utilizando vacío; lavar éste con agua fría (para remover el NaCl).

12. Equipo 5

13. CUESTIONARIO

14. 1.- Escriba el mecanismo de la reacción para la obtención del ácido bencílico a partir del bencilo.

15. 2.- Explique que se entiende por una transposición y mediante un esquema explique la transposición tipo SN1 y la SN2. Los carbocationes tienden a transponerse tanto por desplazamiento de hidrógeno como de cadenas carbonadas, generando carbocationes de mayor estabilidad que posteriormente reaccionan mediante mecanismos SN1 y E1. Mecanismo de la transposición Cuando en el carbono contiguo al positivo no hay hidrógenos la transposición puede tener lugar con grupos alquilo.

16. Transposición de tipo SN1 y tipo SN2

17. 4.- Consultando la bibliografía, haga una lista de las propiedades fisicoquímicas, el uso y precauciones que se deben de tener con los reactivos que se utilizaron en la práctica. Para la parte relacionada con el uso y precauciones de los reactivos utilizados en la práctica, consultar los cuadros de la NFPA (NOTA QUÍMICA). ÁCIDO CLORHÍDRICO • FORMULA: HCl • PESO MOLECULAR: 36.46 g/mol • COMPOSICION: Cl: 97.23 % y H: 2.76 %. • Propiedades físicas • Puntos de ebullición de disoluciones acuosas: 48.72 ºC (50.25 mm de Hg y 23.42 % en peso); 81.21 • ºC (247.5 mm de Hg y 21.88 % en peso); 97.58 ºC (495 mm de Hg y 20.92 % en peso); 106,42 ºC • (697.5 mm de Hg y 20.36 % en peso) y 108.58 ºC (757.5 mm de Hg y 20.22 % en peso) Propiedades químicas • Productos de descomposición de este compuesto: cloruro de hidrógeno. • Reacciona con la mayoría de metales desprendiendo hidrógeno. • Con agentes oxidantes como peróxido de hidrógeno, ácido selénico y pentóxido de vanadio, genera cloro, el cual es muy peligroso.

18. BENCILO • Propiedades físicas: Punto de inflamabilidadEl punto de inflamabilidad de una sustancia generalmente de un combustible es la temperatura más baja en la que puede formarse una mezcla inflamable en contacto con el aire. 148 °C Masa molecularUMA Unidad de Masa Atómica, Dalton 212.25 g/mol. Punto de ebulliciónTemperatura que debe alcanzar una substancia para pasar del estado líquido al estado gaseoso. 324 °C Punto de fusiónTemperatura del momento en el cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido. 21 °C Densidad del BENZOATO DE BENCILO1.1 g/cm 3 • Propiedades químicas: Materiales que deben precalentarse antes de que ocurra la ignición, cuyo punto de inflamabilidad es superior a 93°C (200°F). Normalmente es estables aún en condiciones de incendio y que no reaccionan con el agua.

19. ETANOL • El etanol es un compuesto químico que también se conoce bajo el nombre de alcohol etílico, el cual es un líquido sin color ni olor, bastante inflamable que posee un punto de ebullición en torno a 78ºC. • Su fórmula es CH3-CH2-OH, tratándose del principal producto que forma parte de la composición de las bebidas alcohólicas, incluyendo el vino, con un porcentaje de alrededor de un 13%, pero puede superar el 50% en numerosos tipos de licores. • El etanol, como ya hemos mencionado, es un líquido incoloro, y altamente volátil, que está presente en la mayoría de las bebidas fermentadas. Desde antaño se producía etanol a través de la fermentación anaeróbica y posterior destilación de las disoluciones que contenían en su composición azúcar y levadura. • Según el tipo de bebida alcohólica que contenga el etanol, éste se encontrará acompañado de diversos elementos químicos, que le proporcionan olor, sabor, etc. • Cuando el etanol se necesita para uso industrial, se suele sintetizar a través de hidratación catalítica de etileno junto con ácido sulfúrico, que participa como catalizador. El etileno es un compuesto derivado del etano o también de nafta (que es un derivado del petróleo). Una vez sintetizado, se obtiene una mezcla compuesta por etanol y agua que deberá ser purificada posteriormente mediante diferentes procesos. Se suele decir que este tipo de proceso es menos costoso que la fermentación tradicional, aunque en la actualidad solo represente a un total del 5% de la producción mundial de etanol. • En la industria química, el etanol viene utilizado como compuesto del cual parte la síntesis de numerosos productos, como por ejemplo el acetato de etilo, el cual es utilizado como disolvente. • Cabe destacar el uso de este compuesto químico como combustible, ya sea industrial o doméstico. Estudios aseguran que el uso de etanol como combustible en automóviles reduce enormemente, casi en un 85%, la producción de gases de tipo invernadero. • En cuanto a las propiedades físicas del etanol, podemos destacar su estado de agregación, que es líquido, su apariencia, la cual es incolora, así como su masa molar, que es de 46.07 g/mol. En cuanto al punto de fusión y ebullición, sus valores son de -114.3 ºC y 78.4 ºC respectivamente.

20. BIBLIOGRAFÍA http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/3hshcl.pdf http://www.cosmos.com.mx/h/tec/44hp.htm http://www.wikipedia.com