Práctica 2: Obtención del furfural y reacción de Cannizzaro.

Práctica 2: Obtención del furfural y reacción de Cannizzaro.

Introducción.

El furfural, Furfuraldehído o 2-furanocarboxialdehído, es el aldehído más simple derivado del furano. El compuesto furfural es un aldehído derivado de varios subproductos de la agricultura (maíz, avena, trigo, etc.). El nombre furfural es por la palabra latina "furfur" "salvado", en referencia a su fuente común de obtención. Es un aldehído aromático, con una estructura en anillo. Es un líquido incoloro de punto de ebullición 161.7ºC (a 760mm Hg), más denso que el agua (d = 1.15), miscible con disolventes orgánicos y con una solubilidad de 8.3% en agua. Es arrastrable por vapor formando un azeótropo binario con agua (35% de furfural y 65% de agua) de punto de ebullición 97.5ºC (a 760 mm Hg). Otras características físicas del furfural son: cuando se acaba de destilar tiene un olor aromático agradable que recuerda a las almendras; de hecho, es uno de los compuestos entre los más de 50 componentes identificados en la fracción volátil que constituye el "aroma" del pan caliente. Aunque el furfural es incoloro, se oscurece apreciablemente al exponerse al aire y a la luz y llega a resinificarse. Sin embargo, el furfural tiene una excelente estabilidad térmica en ausencia de oxígeno. Para que en estas condiciones se observen cambios detectables en sus propiedades físicas debe ser expuesto por varias horas a temperaturas de 230°C. El furfural tiene propiedades excepcionales como disolvente, con una viscosidad baja en un rango amplio de temperatura. Es miscible en los solventes orgánicos más comunes y un poco soluble en compuestos con hidrocarburos saturados. Eso lo convierte en un solvente selectivo muy útil para algunos usos industriales. (Wittcoff & Reuben, 1985)

El furfural es un líquido y, dada la pequeña cantidad que se obtiene y su punto de ebullición relativamente alto, es difícil destilarlo eficientemente para purificarlo y comprobar, mediante el punto de ebullición, que realmente se obtuvo este producto. Por esto, para verificar que realmente se obtuvo furfural es necesario identificarlo adecuadamente mediante algunas pruebas y formación de derivados sólidos. Las pruebas de identificación dan información sobre la presencia de algún grupo funcional pero no indican el compuesto específico del que se trata. Entre estas pruebas está la formación de una solución o cristales de color naranja intenso con 2,4- dinitrofenilhidracina; esta prueba es positiva cuando hay un grupo carbonilo (ya sea aldehído o cetona) en el compuesto. Si estos cristales naranjas del derivado (2,4-dinitrofenilhidrazona) se aíslan y se les determina el punto de fusión, puede identificarse el compuesto específico de acuerdo a tablas de puntos de fusión de derivados reportadas en libros de análisis funcional orgánico. (Eaton, 1989)

Reacción de Cannizzaro.

La adición de bases diluidas a aldehídos o cetonas conduce a la formación de β- hidroxialdehídos o β-hidroxicetonas a través de una condensación aldólica. Si el aldehído o la cetona no posee hidrógenos en α, la condensación aldólica no tienen lugar. Sin embargo, los aldehídos que no poseen hidrógenos experimentan autooxidación-reducción en presencia de álcalis concentrados para dar una mezcla equimolecular del alcohol y de la sal del correspondiente ácido. El mecanismo del proceso de auto-oxidación-reducción descrito anteriormente implica la transferencia de ion hidruro desde el intermedio de reacción, resultante del ataque de OH al carbonilo, hasta una segunda molécula de aldehído. (Devore, 1992)

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Imagen 1: Reacción general de Cannizzaro (http://www.ugr.es/~quiored/p4.pdf)

Discusión y análisis de resultados.

Como ya se mencionó, la síntesis del furfural se lleva a cabo a partir de una fuente natural rica en aldopentosas, en este caso se ocupó la avena.

Al realizar el reflujo a los 5g de avena, se logró romper las moléculas de carbohidratos por hidrólisis ácida. Con esto la destilación se logró de forma eficiente la destilación obteniendo así el furfural. Esto se logró comprobar gracias a las pruebas de identificación con dos tipos de nucleófilos, la anilina (nucleófilo fuerte, (imagen 2)) y la 2,4-dinitrodinitrofenilhidrazina (nucleófilo débil, (imagen 3)).

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Imagen 2: Estructura de la anilina (https://es.wikipedia.org/wiki/Anilina)

Imagen 3: Estructura de la 2,4-dinitrohidrazina (https://es.wikipedia.org/wiki/2,4-dinitrofenilhidrazina)

Para poder realizar dichas pruebas fue necesario activar el aldehído con H2SO4. Como se sabe, el aldehído puede entrar en resonancia (imagen 4) gracias a sus componentes, de esta forma el papel del ácido como donador de protón, impide que el aldehído pueda continuar dicha resonancia, generando un carbocatión en el carbono carbonilo. De esta forma, la especie al entrar en contacto con cualquiera de los nucleófilos antes mencionados se adiciona gracias al par de electrones libres de los N, a la parte electrofílica del aldehído activado.

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