La acetilación de la p-toluidina es un mecanismo utilizado para proteger el grupo amino del compuesto. En la práctica se logró sintetizar cristales de N-acetil-p-toluidina, mediante un choque térmico, utilizando como reactivos de partida la p-toluidin

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Universidad Simón Bolívar

Departamento de Química

Laboratorio de Química Orgánica

QM-2681

Síntesis: Acetilación de la p-toluidina

Yoselin Jara 10-11087

Resumen

La acetilación de la p-toluidina es un mecanismo utilizado para proteger el grupo amino del compuesto. En la práctica se logró sintetizar cristales de N-acetil-p-toluidina, mediante un choque térmico, utilizando como reactivos de partida la p-toluidina y el anhídrido acético. A través del proceso de acetilación de 1.002g de P-toluidina se obtuvieron 0.816 g de la amida N-acetil-p-toluidina, arrojando un porcentaje de rendimiento en la síntesis de: 70.7%. Los cristales obtenidos se purificaron implementando la técnica de recristalizacion, utilizando etanol como solvente. Se midieron los intervalos de fusión para los cristales recristalizados y no recristalizados, los cuales fueron: (146-151) ºC y (136-148)  ºC, respectivamente. Se usó el rango de fusión tabulado para la N-acetil-p-toluidina (149°C-151°C) como referencia de la pureza del compuesto.

Introducción

   Las amidas se forman por reacción de ácidos carboxílicos con amoniaco, aminas primarias y secundarias.  La reacción se realiza bajo calefacción. El mecanismo comienza con el ataque de la amina al carbono carbonilo. Unos equilibrios ácido-base permiten la protonación del -OH que se va de la molécula ayudado por la cesión del par electrónico del segundo grupo hidroxilo.
El mecanismo de la reacción es reversible y se puede invertir con ácidos o bases en caliente obteniéndose de nuevo el ácido y la amina. [1]

   La acetilación es una reacción química que introduce un grupo acetilo en un compuesto. Es utilizada convenientemente para proteger grupos funcionales en aminas primarias y secundarias.

Las amidas secundarias y terciarias son las que se obtienen con mejor rendimiento por la acetilación de una amina primaria o secundaria con anhídrido acético o cloruro de acetilo, cambiando un hidrogeno del grupo amino por un grupo acetilo. [2] 

   El anhídrido acético es un compuesto barato y fácil de usar que se emplea en la acetilación de aminas ya que, comparado con otros compuestos como el cloruro de acetilo, suele dar mejores rendimientos.

   En la reacción con una amina primaria como la p-toluidina se pierde una de las moléculas de acetato en el intermediario tetraédrico y se obtienen cristales de N-acetil-p-toluidina más ácido acético. [3]

Figura1. Síntesis de N-acetil-p-

toluidina a partir de p-toluidina.

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Referencia: Lista de Reacciones- Laboratorio de Quimica Organica III- H1 (Sintesis dirigida de compuestos organicos) [on line]: ciencias.uis.edu.co/~jurbina/docencia/LQO3/pdf/i2011_LQO3_H1_rxs_list.pdf

El producto puede arrastrar impurezas por coprecipitación, adsorción en la superficie de los cristales o atrapamiento mecánico. Una forma sencilla y efectiva para la purificación de cristales es la recristalización. Esta técnica se basa en el hecho de que a altas temperaturas aumenta la solubilidad de los cristales en un solvente  adecuado o una mezcla de solventes mientras que la bajara la temperatura disminuye la solubilidad del compuesto induciendo la recristalización del mismo. [4]  En otras palabras, la recristalizacion consiste en disolver el compuesto cristalino en un solvente adecuado para luego dar a paso al enfriamiento de la solución favoreciendo de esta manera la recristaliacion del compuesto, seguidamente se procede a filtrar la solución con la finalidad de separar los cristales de la solución madre y por último se secan los cristales y se prueba la pureza del producto midiendo su punto de fusión.  

   El punto de fusión es una de las propiedades físicas más importantes y fáciles de determinar en un compuesto, es la temperatura en que un sólido se vuelve líquido a una presión determinada. Para determinar el punto de fusión existen diversos equipos, todos poseen unos orificios para introducir el capilar con la muestra, el cual es observado con la ayuda de una lupa. La mayoría de los aparatos permiten introducir varios capilares de manera que se puede determinar el punto de fusión de varias muestras de forma simultánea. La velocidad de calentamiento se controla con un reóstato. [5]

Otra manera de comprobar la pureza de un compuesto sería a través del IR (Figura2). Si el producto coincide con los espectros implica un producto puro.

Figura 2. IR de N-acetil-p-toluidina

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   Referencia: SDBS Information. [on line]:  sbds.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi

Procedimiento Experimental.

Recristalizacion: con sumo cuidado y con la ayuda de una espátula, se recogió una pequeña cantidad de cristales del papel de filtro, los cuales fueron traspasados a un beaker de 30 mL. Seguidamente se le adicionaron unas gotas de etanol para favorecer la disolución de los cristales. Luego se procedió a introducir de nuevo la solución en un baño de hielo. Al cabo de unos cuantos minutos se observó nuevamente la formación de los cristales. Por último, se procedió a filtrar al vacío a través de un embudo Buchner (figura 3) para separar el producto del solvente con las impurezas. Las muestras de cristales se dejaron secar en una cápsula por tres días, para luego pesar la cantidad de compuesto obtenido y así evaluar el rendimiento de la síntesis.

Una pequeña porción de los cristales se tomó para medir el punto de fusión del producto antes y después de la recristalización.

Figura3. Embudo Buchner.

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 Observaciones Experimentales

Al momento de disolver 1 g de p-toluidina con H2O y HCl, fue necesario recurrir a un baño de vapor para facilitar con mayor rapidez su disolución. El HCl se añadió con el fin de proporcionar el medio ácido para favorecer la reacción de la p-toluidina con el acetato de sodio.

No hizo falta agregarle el carbón activado ya que la solución no mostro una apariencia turbia.

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