Previo Furfural Heterociclica

OBTENCIÓN DE FURFURAL.

OBJETIVOS

• Obtener un compuesto heterocíclico de cinco miembros y un solo heteroátomo a partir de diferentes productos naturales con alto contenido de.

• Obtener furfural y conocer sus características y formas de obtención.

• Entender en qué consiste la reacción de Cannizzaro.

INTRODUCCIÓN.

Los compuestos de cinco miembros que tienen un solo heteroátomo en el sistema anular son uno de los grupos de heterociclos más importantes, los más comunes entre ellos son el pirrol (1), el furano (2) y el tiofeno (3). Se puede considerar que estos compuestos son aromáticos, en mayor o menor grado de acuerdo a sus propiedades físicas y sus energías de resonancia; todos ellos poseen un exceso de electrones π, puesto que tiene 6 electrones distribuidos entre 5 átomos. Debido a esto, su química presenta cierto parecido con los compuestos aromáticos bencénicos nucleofílicos, como el fenol y la anilina.

En semejanza con la anilina y el fenol es más estrecho en el caso del pirrol, que posee una energía de resonancia apreciable y sufre reacciones de sustitución electrofílica con facilidad. Por otra parte, el furano tiene una energía de resonancia muy baja, y su química se asemeja más a la de un dieno núcleo filo que a la de un compuesto aromático bencenico. El tiofeno también es apreciablemente aromático y sufre reacciones de sustitución con electrófilos, aunque no tan fácil como el pirrol.

El sistema anular del furano se encuentra en muchos compuestos naturales, ya sea como estructura totalmente insaturada o en forma completa o parcialmente reducida. El furan-2-carboxaldehído (furfural) está disponible a bajo costo y a gran escala, gracias a la hidrólisis catalizada por ácidos de desechos de cereales. Los carbohidratos de materiales como el olote del maíz se hidrolizan con ácido para dar pentosas, las que a su vez se convierten por acción del ácido en furfural, que es la materia prima empleada normalmente para preparar otros furanos sencillos.

Preguntas previas

La deshidratación de alcoholes sigue un mecanismo E1 y por tanto el paso que determina la velocidad del proceso es el de la formación del carbocatión. Esto necesariamente implica que la facilidad de deshidratación de alcoholes en medio ácido, sigue el mismo orden que la estabilidad de los carbocationes. Alcoholes terciarios deshidratan más fácilmente que los secundarios y a su vez, que los primarios:

Los alcoholes pueden ser convertidos a olefinas en medio básico, simplemente formando el tosilato (Ts) o mesilato (Ms) y calentándose. En estos casos la reacción de deshidratación sigue un mecanismo E2.

Consiste en la pérdida de una molécula de agua por parte del alcohol para dar lugar a la formación de un doble enlace. La deshidratación requiere la presencia de un ácido y calor, en general se procede calentando el alcohol en medio ácido. El doble enlace puede formarse en una posición alejada del átomo de carbono que originalmente portaba el grupo hidroxilo, de modo que para tener seguridad en la ubicación del doble enlace, en la formación de alquenos a menudo se prefiere la reacción de deshidrohalogenación.

¿Como se lleva a cabo la síntesis de furano a partir de furfural?

El furano se obtiene de forma económica de su derivado 2 – aldehído, el furfural, que a su vez se obtiene con facilidad por hidrólisis de polisacáridos de cáscaras de avena o de otras sustancias naturales que contienen fragmentos de pentosa, como mazorcas de maíz y paja. Al hacer pasar el aldehído en fase de vapor a través de catalizadores como níquel o cal se obtienen altos rendimientos de furano. Otra alternativa es convertir el furfural en ácido furóico mediante la reacción de Cannizzaro, o de preferencia mediante oxidación atmosférica en presencia de sales cuprosas y de plata en medio alcalino. Posteriormente, se puede realizar una descarboxilación térmica del ácido a furano:

Otra forma de obtención del Furano sobre todo industrialmente es mediante la descarbonilación catalítica del furfural en estado gaseoso. Se puede utilizar Paladio como catalizador o algún otro.

Análisis de la técnica empleada.

Al inicio de la experimentación se puede utilizar diversas aldopentosas, como ejemplo se usará la avena, esta se triturara con el fin de a través de este proceso obtener los pentosanos , los cuales por medio de adición de agua y un medio ácido producirán una pentosa (que se trata de la forma abierta de los pentosanos), y para posteriormente por medio de una

destilación se logrará la obtención de furfural.

Reacción

Mecanismo de reacción

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Propiedades de Reactivos Y Productos

Furfural

Líquido incoloro de olor a almendras y picante.

P.M. 96.08g/mol

P.E 162°C

P.F -39°C

DENSIDAD 1.16g/mL

SOLUBILIDAD Soluble en etanol, éter, acetona y cloroformo

Nocivo al contacto con la piel, irrita vías respiratorias y los ojos, tóxico por inhalación e ingestión. Tiene efectos cancerígenos.

Uso de bata, lentes de seguridad,respirador y guantes. 2,4-dinitrofenilhidracina

Polvo cristalino,color naranja de aspecto húmedo..

P.M 198.14 g/mol

P.F 194°C

DENSIDAD 1.16g/mL

Poco soluble en agua.

Al inhalarse causa cianosis al igual que por ingestión;causa irritación y enrojecimiento al contacto con la piel al igual que al contacto con los ojos.

Anilina

Líquido incoloro, aceitoso, con olor característico; cuando se expone a la luz se torna marrón

P.M 93.1883 g/mol

P.E 184°C

P.F -6°C

DENSIDAD 1.02g/mL

Por inhalación se pueden tener labios,uñas y piel azulados vértigo;por ingestión produce vómito y dolores de cabeza; por al contacto con la piel se absorbe y provoca enrojecimiento;al contacto con los ojos provoca enrojecimiento y dolor;por ingestión produce vómito. Ácido Sulfúrico H2SO4

Líquido incoloro aceitoso

P.M 98.1g/mol

P.E 337°C

P.F 10°C

Densidad 1.8 g/mL

Soluble en agua

Corrosivo para la piel,ojos e inhalación,sensación

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