Sustitucion Electrofilica

Introducción

Los compuestos aromáticos tienen una gran estabilidad debido a la energía de resonancia que estos presentan. Sin embargo, esta acumulación de electrones hace que reaccionen fácilmente con varios tipos de agentes y tanto mejor cuando no se pierda el carácter aromático. (Primo, 1996). Bruice (2008) explica que los compuestos aromáticos como el benceno experimentan reacciones de sustitución electrofílica aromática: un electrófilo sustituye a uno de los hidrógenos unidos al anillo de benceno.

La nube de electrones π arriba y abajo del plano del anillo determina que el benceno sea un nucleófilo, consecuentemente reaccionará con un compuesto electrófilo, formando un carbocatión intermediario. Si el carbocatión que se forma después de la reacción del benceno con el electrófilo, reaccionara con un nucleófilo, el producto de adición no sería un compuesto aromático. Pero el carbocatión pierde un protón del sitio de ataque electrofílico, restaurándose la aromaticidad del ciclo de benceno.

El benceno presenta reacciones de sustitución electrofílicas que conservan la aromaticidad, en vista de que el producto aromático de sustitución es mucho más estable que el producto no aromático de la adición.

Figura 1. Yodación de Vainillina

En la yodación de vainillina (Figura 1), el Yodo (I) es el electrófilo, que es activado gracias a su interacción con el NaOCl. La vainillina pierde entonces un hidrógeno que es sustituido por un Yodo, pero si hay exceso de Yodo es posible que la reacción se lleve a cabo por segunda ocasión y el producto sea disustituido.

El objetivo de la práctica es determinar que producto se formo y debido a que razones es posible explicar dicho resultado.

Resultados y Observaciones

El procedimiento se tomó del Manual de Laboratorio de Química Orgánica II QU-215 (Artavia .et Al, 2012). Previo a la práctica se realizo los cálculos necesarios para predecir la cantidad de producto esperado en la yodación de Vainillina, dichos cálculos se reúnen en el cuadro 1, con dichos valores fue posible calcular el porcentaje de rendimiento de la práctica.

La recristalización se realizó con 10ml de acetato de etilo y se realizó debido a filtración por gravedad y filtración al vacío.

Cuadro I. Síntesis de Yodovainillina

Fórmula C8H8O3 KI NaOCl C8H7O3I

Estructura

Masa Molar 152,150 166,003 74,440 278,045

Masa (g) 1 1,3 12,21 1,83

Densidad (g/ml) 1,056 3,12 1,11 -

Volumen (ml) 0,9470 0,4167 11,00 -

Moles 0,00657 0,00783 0,1640 0,00657

La masa del producto se determina por la cantidad de moles del reactivo limitante

Cuadro 2. Masas, porcentajes de rendimiento y puntos de fusión de los productos obtenidos.

Producto Impuro Puro

Masa del producto impuro (g)

Porcentaje de rendimiento (%)

Punto de Fusión (°C) 1,06

57,92

166,60 0,47

25,68

182,4-183,1

Cuadro 3. Puntos de fusión de los posibles productos de la yodación de vainillina

Compuesto Punto de Fusión (°C)

144

168

183

172

192

Al empezar a añadir NaOCl, la disolución incolora pasó a un color café, luego paso a ser rojizo para terminar en un tono mostaza. Debido a la alta concentración de Yodo, fue necesario añadir 6ml de Bisulfito de Sodio en lugar de 2ml y para que la solución se encontrara en medio ácido se agregó HCl abundantemente.

Discusión

Según Weininger & Stermitz (1988), cuando se lleva a cabo una sustitución sobre anillos bencílicos ya sustituidos, el sustituyente en el anillo puede afectar la reactividad del mismo. En general se puede concluir que los grupos activadores van a dirigir al sustituyente en las posiciones orto-para, por lo general estos son los que cuentan con electrones desapareados enlazados directamente con el anillo, introduciendo electrones por resonancia. Por otra parte los grupos desactivadores dirigen al sustituyente a las posiciones meta.

Para la práctica realizada en el laboratorio, se puede apreciar que la vainillina posee tres grupos unidos a su anillo de benceno, y cada uno de ellos, por consiguiente ejercen su influencia durante la sustitución electrofílica. El grupo OH y el OCH3 son grupos fuertemente activadores, y por ende son directores orto-para, es decir, el OH favorece la posición 1 (ver figura 2) y el OCH3 favorece las posiciones 2 y 3. Lo que respecta al tercer grupo, un grupo aldehído, es un desactivador moderado, es decir favorece la posición 1. Es por esta razón que se puede observar que el producto mayoritario de la yodación de vainillina es el que sitúa el Yodo en la posición 1, ya que se encuentra doblemente favorecido.

Figura 2. Posiciones favorecidas para la yodación de vainillina

Pese a que las posiciones de sustitución

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