Laboratorio de química orgánica II LQU2041

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Universidad de las Américas Puebla

 Departamento de Ciencias Químico-Biológicas

Laboratorio de química orgánica II LQU2041

Dra. Gabriela Huelgas Saavedra

Práctica# 5: AMINAS: Obtención de

p- Nitroanilina

Stephanie M. Hernández Sánchez 140209

Guillermo Iván Jiménez Flores 150583

Otoño 2016

PRÁCTICA 5. AMINAS: OBTENCIÓN DE P- NITROANILINA 

OBJETIVOS

Comprobar   cómo   se   puede

• Aprender experimentalmente la técnica para sintetizar un producto orgánico.
• Realizar la síntesis de la p-Nitroacetanilida
• Conocer el mecanismo de nitración y obtener la nitración de la acetanilida.
• Obtención de p- Nitroanilina

INTRODUCCIÓN

La nitración es la adición del ácido nítrico concentrado sobre un compuesto orgánico. En las reacciones de nitración se sustituye un átomo de hidrógeno por un grupo NO2, obteniéndose nitro derivados, RNO2, en los que el grupo NO2 está unido a un carbono de un compuesto alifático o aromático mediante el átomo de nitrógeno.

El benceno y sus derivados reaccionan más fácilmente con el ácido nítrico para formar nitrocompuestos aromáticos. A veces basta con utilizar sólo ácido nítrico, pero, en general, se añade ácido sulfúrico concentrado para absorber el agua formada en la reacción. El electrófilo es el ión nitronio (NO2+). Este catión se genera por la acción del ácido sulfúrico sobre el ácido nítrico. El ácido sulfúrico actúa como un ácido protonando al ácido nítrico según el equilibrio:

                H2SO4 + HNO3  ↔ H2NO3+ + H2SO4-

El ión nitronio se produce porque el ácido sulfúrico es más fuerte que el ácido nítrico y por eso puede protonarlo. Lo que ocurre es que se forma y luego pierde agua. La adición de la mezcla sulfonítrica debe hacerse lentamente y cuidando que la temperatura no sobrepase los 25 °C, por eso se realiza en un baño de hielo. Cuando es nitrado el compuesto se obtiene el isómero para:[pic 2]

Debido a que la reacción se hace en medio ácido lo más probable es que parte de p-nitroacetamida esté en su especie protonada por lo que se debe de añadir agua para realizar la hidrólisis correspondiente. En ese  momento se recoge  la p-nitroacetanilida en un Büchner mediante una filtración a vacío. Posteriormente se comienza  la desprotección del grupo amino.

Una hidrólisis es la reacción que tiene lugar entre una sustancia, normalmente una sal, y una molécula de agua. Las sustancias, al ser disueltas en agua se ionizan y se pueden combinar con los iones procedentes del agua: los hidroxilos (OH-) y los hidronios (H3O+).

H2O↔ H+ + OH-

Las amidas se convierten por hidrólisis en ácidos carboxílicos. Esta clase de reacción se puede realizar tanto en medios ácidos como en básicos siempre que estén fuertemente concentrados y se necesita tiempo para reposar. Esto es así por la escasa reactividad de las amidas frente a ataques nucleófilos por la cesión del par solitario del nitrógeno. La hidrólisis se puede considerar la reacción inversa a la condensación, reacción en la que dos moléculas se ensamblan. El mecanismo de la reacción es el que se describe a continuación:

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MATERIALES Y REACTIVOS

METODOLOGÍA

1. NITRACIÓN DE ACETANILIDA

1. Colocar 1.25 ml de acido acetico glacial en un vaso de precipitado de 20 ml.
2. Adicionar 1.25 g de acetanilida.
3. Se agita constantemente y se adiciona 2.5 ml de ácido sulfúrico concentrado, enfriando la mezcla en un baño de hielo, hasta obtener la temperatura de 0 a 5 °C.
4. Posteriormente se le agrega lentamente gota a gota y con agitación  0.75 ml de H2NO3. Cuidando que la temperatura no suba más de 25 °C.
5. Esperar a que la temperatura descienda para sacar la mezcla del hielo, y se deja a temperatura ambiente por 10 min aproximadamente, cuidando que la temperatura no suba más de 18 °C.
6. Se vierte la solución en un vaso, con 25 ml de agua.
7. Se precipita el producto como un polvo amarillo cristalino
8. Se filtra, se lava y se seca.  

1. HIDROLISIS DE LA P-NITROACETANILIDA

1. Los cristales obtenidos en la nitración, se colocan en un matraz de una boca y se agregan 6 ml de etanol  y una solución de 1.5 g de hidróxido de sodio en 4 ml de agua.
2. Se coloca el condensador en posición de reflujo y se calienta a baño maría por 10 minutos.
3. La solución se torna amarilla clara.
4. Se vierte la solución en un vaso de precipitados con 20- 30 g de hielo y se enfría en baño de hielo con lo que se cristaliza la p-nitroanilina.
5. Se filtra y se baja con las aguas madres el sólido que quedo en el recipiente.
6. Se lava con un poco de agua helada, se seca y se recristaliza en etanol-agua.

OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO

• NITRACIÓN DE ACETANILIDA

La primera parte de la práctica consistió en colocar en un vaso de precipitado  1.25 ml de ácido acético glacial y 1.25 g de acetanilida, se agito constantemente y se le adiciono 2.5 ml de ácido sulfúrico concentrado y se observó la dilución de la acetanilida y la formación de una solución de color amarilla.  Se enfrió la mezcla en un baño con hielo,  y se logró obtener una temperatura de 8 °C. Posteriormente se añadió despacio, y gota a gota  0.75 ml de ácido nítrico, y no se observó ningún cambio en el  color de la solución. Cabe mencionar que no se dejó de agitar con la varilla de vidrio para facilitar la reacción. Además se cuidó que la temperatura no subiera los 25 °C.

Al terminar de añadirle el ácido nítrico, se observó que la temperatura comenzó a descender notablemente hasta alcanzar 12 °C, por lo cual se retiró la mezcla de reacción del hielo y la dejamos reposar a temperatura ambiente por 10 minutos aproximadamente, revisando que la temperatura no subiera los 18 °C, sin embargo como la temperatura comenzó a subir, se tuvo que colocar la mezcla nuevamente en hielo para mantener la temperatura baja. Finalizados los 10 minutos se vertió la solución en un vaso de precipitado con 25 ml de agua, lo que logro la precipitación del producto, creando una emulsión de color más  amarillenta. Posteriormente se recogió la p- nitroacetalinida por filtración a vacío en  Büchner, dando como resultado unos cristales de color amarillo cristalino. El producto obtenido de p-nitroacetanilida, lo guardamos en una caja Petri sellada con parafilm, para poder realizar la segunda parte de la práctica.

• HIDROLISIS DE LA P-NITROACETANILIDA

La segunda parte de la práctica tuvo  como objetivo fundamental obtener la p- Nitroanilina. Los cristales amarillos obtenidos en la sesión anterior, los colocamos en un matraz, donde se les adiciono 6 ml de etanol y una solución de 1.5 g de hidróxido de sodio en 4 ml de agua.  Posteriormente se colocó el condensador en posición de reflujo  y se calentó a baño maría por 12 min aproximadamente. La solución cambio de color, y se tornó amarilla clara, se vertió en un vaso de precipitados con hielo, y se cristalizó la p-nitroanilina al ponerla en un baño de hielo en el mortero. Para finalizar se filtró la solución y se bajó con las aguas madres el precipitado que quedo adherido en el vaso de precipitado. Se lavó con agua helada, se secó y se recristalizo en etanol-agua. Tras esto, llevamos se llevó a cabo el análisis para determinar su punto de fusión.

Además en esta práctica se logró observar que la síntesis de la p-Nitroacetanilida es un proceso muy tardado, por lo cual tuvimos que realizar la practica en dos sesiones, en las cuales pudimos transformar la acetanilida en un polvo en forma de  cristales de color amarillo. Durante todo el proceso se recalcó la importancia de una agitación constante, la importancia de la agregación de las gotas de la mezcla sulfonítrica, y la importancia del control de las temperaturas  para que las reacciones se dieran  correctamente.

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