Manual Quimica Organica
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I
CONTENIDO
I PREFACIO viii
1 INTRODUCCION AL LABORATORIO D~ QUIMICA ORGANICA 1INTRODUCCION 1
ASPECTOS DE SEGURIDAD 1
LlBRETA DE LABORATORIO 11
APARATOS DE LABORATORIO 25
PARTE I: EXPERIMENTOS DE CONOCIMIENTOS
BAslCOS Y TECNICAS DE PURIFICACION
29~
VISUALIZANDO LA TRIDIMENSIONALIDAD
r DE LAS MOLECULAS 31
I A. SIMETRfA 31
B. METANO Y SUS DERIVADOS 34
C. ISOMEROS CONFORMACIONALES 40
D. ISOMEROS CONFIGURACIONALES 47
E. ALOUENOS 47
F. CICLOALCANOS 50
G. ENANTIOMERISMO 59
H. OTROS ENANTIOMEROS 61
I. SISTEMA CAHN-INGOLD-PRELOG 62
J. MOLECULAS CON MAs DE UN CENTRO ASIMETRICO 64
EJERCICIOS 68
IGUAL DISUELVE IGUAL 77
RECRISTALIZACION DE ACETANILIDA Y DETERMINACION
DE PUNTO DE FUSION 83
GA DONDE SE FUE? 95
GDONDE SE ABSORBEN LOS ANALGESICOS EN EL TRACTO
GASTROI NTESTI NAL?
EXTRACCION, RECRISTALIZACION Y PUNTO DE FUSION 99
DESTILACION 116
GCOMO SEPARAMOS LlOUIDOS? 124
CROMATOGRAFfA 130
v
PARTE III: EXPERIMENOS TRADICIONALES 221
SUSTITUCION ELECTROFILICA AROMATICA: ALQUILACION
FRIEDEL-CRAFTS DE p- DIMETOXIBENCENO 223
SfNTESIS DE ASPIRINA: ANALGESICOS 229
SAPONIFICACION: PREPARACION DE JABON 234
REDUCCION DE VANILINA 242
SfNTESIS DE DIBENZALACETONA:
CONDENSACION TIPO ALDOL (TRADICIONAL) 249
PARTE II: EXPERIMENTOS TIPO INVESTIGATIVO
GCUAL ES EL MECANISMO?
141
143
GCUAL ES EL EFECTO DEL CATION EN UN MECANISMO SN2? 146
GCUAL ES LA MEJOR RUTA SINTETICA? 157
ANALISIS CUALITATIVO ORGANICO 166
ENFOQUE DE QUfMICA VERDE PARA SINTETIZAR
ASPIRINA UTILIZANDO IRRADIACION POR MICROONDAS 187
GQUE EFECTO TIENEN LOS SUSTITUYENTES EN
BENCENO EN UNA REACCION DE CONDENSACION
TI PO ALDOL? 200
GES LA REDUCCION DE GRUPOS CARBONILO
ESTEREOSELECTIVA? 207
Libreta de laboratorio
Para poder entender la quimica, el investigador debe lIevar a cabo experimentos y
registrar 0 interpretar los resultados de estos experimentos. La libreta de laboratorio es
una de las herramientas de mas valor para un cientifico. Esta contiene el registro
escrito permanente de las actividades fisicas y mentales producto de la
experirnentacion y observacion de un cientifico. EI investigador observa y luego
registra estas observaciones en su libreta. Antes de escribir en la libreta el investigador
debe hacer un alto y pensar sobre 10 que esta haciendo en el laboratorio.
La libreta se usa para preservar datos y observaciones que forman parte de una
investiqacion cientifica. Las notas tomadas deben ser claras, concisas y completas.
No debe existir ambigUedad en estas, 0 sea, la persona que lea estas notas podra
interpretarlas de una sola manera. Estas deben informar tanto los exitos como los
fracasos y deben constituir una aseveracion clara de la verdad tal y como es observada
por el investigador. Es fundamental que otra persona pueda repetir el trabajo
informado por un investigador en una libreta basado en las descripciones escritas yhacer las mismas observaciones que se registraron original mente.
Llevar correctamente una libreta de laboratorio es una destreza adquirida que Ie podra
ser de gran beneficia en cualquier profesion. Si desarrolla bien esta destreza mientras
es estudiante, la toma de notas se convertira en un habito en lugar de una tarea.
Escribir notas con correccion requiere disciplina y practice.
Luego que los datos son registrados por el investigador, este puede estudiarlos. Por 10tanto la libreta provee un foro en el cual datos y observaciones se analizan, se
discuten, se evaluan y se interpretan. Una libreta de laboratorio bien lIevada constituye
para el estudiante su fuente principal de informacion requerida para escribir sus
informes, luego su tesis y publicaciones. Si trabaja correctamente en su libreta, Ie sera
mucho mas facil revisar y evaluar el progreso de su investiqacion, Ie ayudara a evitar
repetir errores y Ie sera tarnblen mas facil informar sus resultados.
En este curso la libreta de laboratorio es esencial para registrar directamente las
observaciones que hara durante cada experimento. Se recomienda lIevar la libreta de
laboratorio como se presenta a continuacion. Se recomienda una libreta del tipo cosida
(Composition) y las paqinas deben ser enumeradas de antemano en tinta. Las
primeras tres (3) paqinas se utilizaran para identificacion e indices. Las anotaciones
del laboratorio deben hacerse directamente en la libreta en tinta negra 0 azul y las
paqinas dariadas no pod ran ser arrancadas.
Se presentara el experimento utilizando el siguiente bosquejo:
I.
II.
III.
IV.
Titulo y fecha
Objetivos
Reacciones y tabla de Propiedades Fisicas
Calculos de rendimiento teorico
11
V. Procedimiento, observaciones y datosVI. Computes (si aplica)
VII. Discusion de resultados
VIII. Conclusion '
IX. Referencias
Se recomienda que haga las asignaciones (Pre-lab), lea la teoria y procedimiento
completo y que luego proceda a preparar el bosquejo hasta completar el procedimiento.
1;:1 estudiante debe presentarse al laboratorio con el bosquejo preparado hasta el
procedimiento. De no estar completo no podra hacer el experimento. Durante el
periodo de laboratorio procedera a registrar las observaciones y datos. Dependiendo
del tiempo disponible en el laboratorio se cornpletara el trabajo en la libreta, 0 sea,
computes, discusion y conclusion". Lo que les falte se cornpletara en sus casas (antes
de proceder con el proximo experimento).
I. Orqanizacion de la informacion
A. Fecha - Se refiere a la fecha en que se esta escribiendo enla libreta. Si el
laboratorio duro mas de una semana escriba la nueva fecha justa don de cornenzara a
escribir la informacion de ese dia.
B. Titulo - Escriba el titulo completo.
Ej.: Extraccion de cafeina del cafe, en vez de Extraccion. No abrevie.
C. Objetivos - ~Para que se hace el experimento? ~Que se espera que aprenda?
Escrlbalo en una 0 mas oraciones. No escriba en frases. Si son varios objetivos podra
enumerarlos si 10 prefiere.
D. Reacciones - Si el experimento que llevara a cabo es uno donde ocurnran
reacciones quimicas, escriba las ecuaciones quimicas para ellas. Si estara lIevando a
cabo un experimento de sintesis, escriba la reaccion principal que llevara a cabo y las
reacciones secundarias importantes. Conviene conocer el mecanismo de la reaccion
para de esa manera poder saber cuales son las reacciones secundarias. ~Para que
deseamos saber estas reacciones? Pues una vez preparemos nuestro producto
tenemos que purificarlo, 0 sea, separarlo del material de partida que quede sin
reaccionar y de otros productos que se hayan formado. Debemos saber cuales son los
contaminantes de nuestro producto para poder discriminar entre las posibles tecnicas
de purificacion.
E. Tabla de Propiedades Fisicas - Si esta Ilevando a cabo un experimento sobre
una tecnica de laboratorio (destilacion, recristalizacion, extraccion) prepare una lista de
los compuestos quimicos importantes que usara. Si el experimento es de sintesis, la
lista consistira unicamente de los reactivos y productos (principal y secundarios). Los
compuestos y soluciones que utilizara en los pasos de purificacion y los solventes no
fiquraran en esta tabla. Para cada compuesto buscara las propiedades flsicas que Ie
podran ser relevantes en el experimento: fQrmula molecular, peso molecular, punta de-12
~n, punto de ebullicion, densidad, solubilidad en diferente$ solventes y cualquier
informacion adicional que Ie pueda ser util en el desempefio del experimento.
Recuerde, a usted Ie interesa saber con que sustancias estara trabajando; es muy
importante conocer sobre su peligrosidad. Por 10 tanto usted debe buscar esa
informacion antes de Ilevar a cabo el-experimento. Tambien es importante conocer si
son solidos, liquidos 0 volatiles y cualquier otra caracteristica que Ie permita trabajar
con conocimiento y seguridad. La lista de compuestos con sus propiedades fiquraran
en una tabla que preparara. Esta informacion la podra obtener de una de las
referencias indicadas mas adelante.
13
F. Calculos de Rendimiento Teorico - Si esta Ilevando a cabo un experimento de
sintesis, es muy importante que calcule el rendimiento tea rico de la reaccion. ~Por
que? Usted quiere saber que cantidad de producto se forrnara. Para hacer esto puede
utilizar la tabla de propiedades fisicas que prepare. Calcule los moles que utilizara de
cada reactivo y determine cual de ellos es el reactivo limitante. Con esta informacion
calcule el nurnero de moles de producto esperado y la masa de este. Esta masa de
producto es el rendimiento teorico expresado en gramos.
G. Procedimiento - Escriba un procedimiento completo de modo que pueda hacer
el experimento con su libreta, sin necesidad de utilizar el manual de laboratorio. Si 10cree necesario dibuje 0 describa con detalle cualquier equipo que utilizara. Haga
anotaciones sobre las precauciones que debe de tener con determinados compuestos
'0 pasos del experimento.
H. Observaciones y Datos - Escriba en la libreta 10 que usted hizo y observe. Esto
debe hacerse mientras esta haciendo e/ experimento. Escriba todas /as
observaciones que haga. Note los cambios en color, aumento en temperatura,forrnacion de un precipitado 0 cualquier cosa que ocurra. Cualquier rnodificacion al
experimento 0 errores cometidos deben ser indicados. Usted retetsre /0 que
hizo y observe usando e/ tiempo pasado. Las observaciones y datos seren
en forma narrativa segun /0 que hizo y observe. AI terminar se debe preguntar: ~si
esta libreta fuese de otra persona, podria yo reproducir los resultados obtenidos?
Recuerde que esta informacion la utilizara para analizar sus resultados experimentales.
I. Graficas - Debe usar papel de qrafica. Deben estar en tinta, tener titulo y ejes
identificados. Deben ocupar el maximo de papel que sea posible. Debe trazar la mejor
curva.
J. Discusion de resultados - Discutir y explicar, ~como comparan los resultados
obtenidos con los esperados? Si no hay informacion teorica para comparar, debe
especificarlo asl. Discutir la informacion que se Ie puede extraer alas qraficas, Discutir
todas las posibles fuentes de error. Si cornetio alqun error en el experimento, explicar
como afecto ese error sus resultados. Si sus resultados no concuerdan con 10esperado, presente ideas 0 explicaciones para dicha diferencia. Cualquier comentario
del rnetodo, sugerencias, etc., que quieran hacer pueden incluirlos en esta seccion
siempre y cuando sean de caracter cientifico.
K. Conclusion - Escriba un parrafo corto (una 0 dos oraciones) cerrando la
discusion del experimento. Puede usar como guia las siguientes preguntas: Gse
lograron los objetivos? GQue alcance tiene el rnetodo? GEs confiable?
L. Referencias - Escrlbalas en el orden en que aparecen en el manuscrito,
indicando el nurnero en el mismo, entre corchetes (eg[1]). EI formato a seguir es:
Autor, Titulo, Edicion, Editorial, Ciudad, publicacion y paqinas utilizadas.
En ocasiones debera consultar otras referencias en adicion al manual de
laboratorio. Por ejemplo, si desea buscar el mecanismo de una reaccion 0 si necesita
buscar propiedades flsicas de las sustancias con las cuales trabajara. Las referencias
que resultan mas utiles para buscar propiedades flsicas son las siguientes:
1. CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida.
2. Lange's Handbook of Chemistry, McGraw Book Company, New York, New York.
3. The Merk Index, Merck & Co., Inc., Rahway, New Jersey.
4. The Aldrich Catalog, Aldrich Chemical Co., Inc., Milwaukee, Wisconsin.
II. Normas Generales
1. No borrar, no hacer "overwrite", tache sus errores con una sola linea (de
modo que se pueda leer' 10 tachado).
2. No dejar espacios 0 paqinas en blanco. AI finalizar un experimento, si
queda un espacio, trazar una linea diagonal a traves de el espacio disponible.
Escriba sus iniciales y fecha al finalizar cada experimento.
EI instructor de laboratorio revisara su libreta peri6dicamente durante el semestre.
Adernas firmara su libreta al finalizar cada periodo de laboratorio. Los puntos mas
importantes que observara el instructor al revisar su libreta seran los siguientes:
1. GUs6 tinta azul 0 negra?
2. GEs su escritura clara y legible?
3. GEsta el indice al dia?
4. GEsta el trabajo de cada dia firmado y fechado por el estudiante?
5. GTiene cada secci6n un encabezamiento que describa el trabajo informado?
6. GSe describe el trabajo completamente de modo que se pueda entender sin
explicaci6n adicional?
7. GEsta el estudiante "pensando" en la libreta? GFueron las ideas yobservaciones anotadas inmediatamente?
8. GComplet6 el estudiante la discusi6n y conclusi6n del experimento anterior?
A continuaci6n se muestran dos ejemplos del modo en que se debe trabajar en su
libreta de laboratorio. Se presentan dos experimentos hasta la secci6n de datos y
observaciones. La discusi6n, conclusi6n y referencias no estan incluidas en estos
ejemplos.
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Lo des-T,/Q6~ e:!> LArK) de. Los me-}-odos ~ 'Sepc/ooo:, y 'PUri-F:ca~
.~ t/'qu..idos. ~ ~ ~(}~~9a.rd u.1 i/EftA:lds 1.Ir'Ja ~da liqu..:do:c::k..scot7oc..idG to C!.u.al :se~().ro.~«tOS ~r ch4-i loc..i~ .
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'Se o-scu.rc ad .
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23
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1'7. B'j
3(12.103
//Hz
24
Aparatos Comunes:
embudo
Aparatos de laboratorio
embudo de Buchner embudo de polvo
matraz de Erlenmeyer matraz de filtraci6n gotero
bane Marfa plancha de calentamiento
agitador
~c::==t __ •
aro de hierro
25
J
probeta vaso
calentador
>
gato de laboratorio
grapa
Aparatos con uniones de vidrio esmerilado:
condensador
Liebig
embudo de
separaci6ncondensador
West
matraces de fondo redondo
adaptador
Claisen
cabezote de
destilaci6n
26
adaptadorde vacio
matraz de fondo redondo
de tres cuellos
,B Btapa adaptador
de term6metro
Aparatos para micro escala:
Durante los ultirnos arias se ha despertado la conciencia de todos can respecto a la
importancia de la seguridad personal en el laboratorio y sabre los peligros a los que
estamos expuestos si seguimos contaminando nuestro ambiente. Como consecuencia
de los excesos cometidos contra el ambiente se han establecido nuevas leyes para
reglamentar el usa de sustancias quimicas. Las instituciones educativas como
consecuencia de esto se han estado ocupando de reducir las cantidades de sustancias
quimicas a usarse en los experimentos de quimica. Para poder realizar estos
experimentos can cantidades pequerias se han diseriado aparatos can las dimensiones
apropiadas. Los profesores Dana Mayo de Borudoin College y Kenneth Williamson de
Mount Holyoke College han producido estos aparatos para trabajar en micro escala.
Algunos de los experimentos que ustedes realizaran seran can la tecnica de micro
escala la cual utiliza aproximadamente 0.19 de material. Se utilizara equipo diseriado
par Kenneth Williamson.
27
PARTE I: EXPERIMENTOSDE
CONOCIMIENTOS BAsICOS Y
TECNICAS DE PURIFICACION
29
Visualizando la tridimensionalidad de las rnoleculas
EI objetivo de este ejercicio es fam.iliarizar al estudiante con la tridimensionalidad de las
rnoleculas. Estudiaremos primeramente (Parte A) los elementos de simetria: eje de
rotacion (en) Y plano de simetria (0). Luego de conocer estos conceptos y aplicarlos a
rnoleculas sencillas, estudiaremos la simetria de metano y sus derivados (Parte B).
Tarnbien nos familiarizaremos con la idea de que los enlaces pueden (en la gran
mayoria de los casos) girar libremente produciendo isorneros conformacionales (Parte
e). Luego estudiaremos isorneros configuracionales (Parte D) e isomerismo
qeornetrico de alquenos (Parte E). La experiencia adquirida se aplicara a los
compuestos ciclicos (Parte F) y final mente exploraremos los conceptos de adividad
optica y la clasificacion de enantiomeros y diastereorneros (Partes G-J).
Inspeccione su caja de modelos moleculares. Familiaricese con los diferentes
componentes que se utilizaran para armar los modelos de molecules.
Ademas Ie estamos proveyendo una hoja que contiene un circulo mostrando diferentes
anqulos, Este Ie sera de gran ayuda cuando tenga que rotar los modelos.
A. SIMETRiA
Decimos que una rnolecula posee simetria cuando tiene dos 0 mas orientaciones en el
espacio que no se pueden distinguir una de la otra. La operacion por la cual una
orientacion se cambia a otra equivalente (indistinguible) se conoce como operacion de
simetria. Estas operaciones de simetria (rotacion, reflexion, inversion) se lIevan a cabo
a traves de un elemento de simetria (punto 0 centro, eje, plano).
Generalmente se usan los siguientes elementos de simetria para describir la simetria
de una rnolecula: eje de rotacion (en)' plano de simetria (0), centro de simetria (i) 0
inversion, eje de rotacion-reflexion e identidad (E). A continuacion se presenta el eje de
rotacion, el plano de simetria y la identidad.
1. Eje de rotaci6n (en)
Si al rotar una rnolecula a traves de un eje por un anqulo de 360o/n, donde n es
un nurnero natural, se produce una orientacion de sus atornos indistinguible de
31
la original, se dice que la rnolecula posee un eje de rotaci6n de orden .0.;un eje
Cn. La operaci6n de sirnetrla es rotaci6n. AI eje de orden mayor se Ie llama eje
principal. En este caso, el arden da el nurnero de operaciones consecutivas que
produce la orientaci6n original (identidad). Cuando el anqulo es 3600 el orden es
1; decimos que la rnolecula no posee este elemento de sirnetria porque como es
de suponer, toda rnolecula que se rota 3600 alrededor de un eje va a tener una
orientaci6n de sus atornos en el espacio indistinguible a la que tenia antes de la
rotaci6n.
Ejemplos:
a. H2 La linea entrecortada corresponde a un eje de orden ~,o sea, un
eje C2 debido a que debemos rotar a la molecule par 10 menos 1800 para obtener una
orientaci6n de los atomos indistinguible de la orientaci6n que tenlan antes de rotar.
GTendra otro eje de simetrla?
rotaciOn de 1800
------ ..
BCI3 tiene una geometrfa trigonal plana. AI rotar 1200 a traves de un eje que pasa por
el atorno de boro perpendicular al plano de la molecula obtenemos a la molecule con
una orientaci6n de sus atomos indistinguible de la original. Si repetimos la operaci6n
de rotaci6n obtenemos nuevamente una orientaci6n indistinguible de la original. Si
volvierarnos a rotar se obtendria a la rnolecula con la misma orientaci6n que tenia
originalmente. Vemos que al rotar 120 0 tres veces consecutivas obtenemos la
orientaci6n original. En resumen, la rnolecula tiene un eje C3.
32
Tendra ejes C2? _
GCuantos?
Ahora trabaje del, mismo modo algunas de las siguientes molecules:
BCIF(Br)
2. Plano de Simetria (0, Sigma)
Es un plano imaginario que pasa a traves de una rnolecula de tal forma que la
parte que queda en uno de los lados de dicho plano es la imagen especular (el
reflejo) de la parte que queda en el otro lado. La operaci6n de simetrfa es de
reflexi6n.
Ejemplos:
a) H2
Plano de simetrfa
GHay alqun otro en esta rnolecula? _
llustrelots) _
b) GTiene esta molecule otros pianos de simetrfa?
llustrelots)
B_C1, ~
----CI3/'
Busque los pianos que poseen las moleculas NF3 y H20. Debe hacer y/o dibujar el
modelo mostrando la geometrfa molecular.
3. Identidad (E)
Lo posee la molecule cuando se produce una orientaci6n identica a la original.
Toda rnolecula posee este elemento de simetrfa.
33
B. METANO (CH4) Y SUS DERIVADOS
Haga el modele molecular de metano. Para esto use un tetraedro negro, cuatro
enlaces y cuatro esferas blancas. Note que el carbono central tiene hibridaci6n sp3 y.el arreglo espacial de estos orbitales forma un tetraedro.
Coloque el modele al frente suyo de manera que este orientado igual que en la Figura.
Recuerde que las Ifneas rectas ( __ ) indican enlaces orientados en el plano del
papel, las lineas entrecortadas C·'''IIIII) indican enlaces hacia detras del papel y las
curias (~) indican enlaces hacia el frente del papel. Este sistema es lIamado
Sistema de Caballete 0 de cunas y Ifneas entrecortadas. Coloque su modelo de metano
sobre la hoja provista con el cfrculo. Coloque la hoja al nivel de sus ojos como se
ilustra a continuaci6n;
Gire su modele al frente suyo (girando alrededor del enlace C-H1 en la misma direcci6n
que el movimiento de las manecillas del reloj) de manera que quede orientado de las
siguientes formas:
34
a b
Dibuje usted en el espacio provisto las figuras b, c y d.H1
~ gire 30°H /C'"I/~ ------.-2 H3
. e 30°gp.: --~ . e 60°-~---.-
a b c d
Aprenda a visualizar la rnolecula en tres dirnensiones' al inspeccionar las figuras en dos
dimensiones a-d. Note que es la misma rnolecula vista de anqulos diferentes. Para
pasar de a-b-e-d no se tienen que romper ni formar enlaces, solo reorientar la rnolecula
en el espacio.
Para que pueda familiarizarse mejor con la tridimensionalidad de metano busque ahora
el (Ios) eje (s) de rotacion Cn que tiene la molecule. Como ya ha visto, el eje de
rotacion (Cn) es una linea imaginaria, a traves de la cual, giramos por un anqulo de
360° In grados, y observamos que la orientacion de los atornos en el espacio es
indistinguible de la orientacion original (n es lIamado el orden de rotacion). Le sigerimos
que coloque al modelo de metano sobre el circulo y comience lentamente a rotar
alrededor del enlace mismo C-H a traves del cual rota anteriormente. Comience a rotar
y vaya observando: ~cuando es que la orientacion espacial de la molecule es
indistinguible de la original: a los 10°, 30°, 60°,90° 0 120°? Note que la rnolecula de
metano tiene ejes C3' 0 sea, despues de rotar 360°/3 = 120° la orientacion de sus
atornos es indistinguible de la orientacion que tenlan antes de lIevar a cabo la rotacion.
-~--------~~--------------------------~~----~~-------
---~
Algil'ar lZOo
La molecula de metana tiene 4 ejes C3. Uno a traves del enlace C-H1 y los otros tres a
traves de los enlaces C-H2' C-H3 Y C-H4. La molecule de metana tambien tiene 3 ejes
C2. Estos son un poco mas diffciles de ver. Localice estos 3 ejes.
Busque ahara los planes de simetrla (0). Como ha vista, el plano de sirnetrla (0) es un
plano imaginario que pasa a traves de una rnolecula de tal forma que la parte que
queda en uno de los lados de dicho plano es la imagen especular (el reflejo) de la parte
que queda en el otro lado.
Note que la rnolecula de metana tiene 30 que contienen el eje C3 que pasan a traves
del enlace C-H 1.
C ..,
Hs/ \"111H2~
EI plano del papel es un plano (0) que pasa a traves el carbona central y los
hidr6genos H1 y H3· Encuentre los otros dos.
l.,A traves de que atornos pasan estos dos planes? _
38
La molecule de metano tiene otros pianos de simetrfa que no contienen el eje C3
seriaiado. GCuantos pianos de simetrfa tiene la rnolecula de metano?
GA traves de que atornos pasan estos otros pianos?
Haga ahora la molecule de elorometano (CH3CI). Para esto use un carbono central de
hibridacion sp3 (negro), 4 enlaces, tres esferas blancas y una esfera 0 pieza verde
como eloro. Coloque el modelo al frente suyo de las siguientes formas:
CI CI H H H
I I I I I"c C C'.'II/ C ,.,'
CI/C\"""H\\\\,." ~ " 1'" H/ \ II/CI
,,/ "II/JH~. '/11/
H H H"l HH \
HH
H CI H
Note que es la misma rnolecula vista de diferentes anqulos,
Busque los ejes y pianos de simetrfa de esta rnolecula: Cn yo. De el orden n, el
nurnero de ejes Cn y el nurnero de pianos a que posee.
n nurn. de Cn a
Establezca una comparaci6n entre estos nurneros y los de metano.
Haga el modelo de la molecule de dielorometano (CH2CI2) y dibuje abajo cuatro
orientaciones diferentes de esta.
Busque el (Ios) eje (s) y plano (s) de simetrfa.
Indique si posee un eje Cn a traves de alqun enlace
Sf No
Indique si posee un eje Cn entre enlaces
39
Si No
De poseerlo, ~cual es el orden n del eje? _
Indique si tiene un plano a y a traves "de que enlace (s) _
~C6mo comparan el nurnero de elementos de simetria y Cn de diclorometano con los
de metano y clorometano? _
Haga el modelo de la rnolecula de bromodiclorometano (CHBrCI2) y dibuje abajo cuatro
orientaciones diferentes para esta.
Busque el (Ios) eje (s) y plano (s) de simetria. De el orden n y el nurnero de pianos a
que posee.
n a
Establezca una comparaci6n entre estos numeros y los de metano, clorometano y
diclorometano?
C. ISOMEROS CONFORMACIONALES:
Los grupos unidos por enlaces carbono-carbono sencillos (en la gran mayoria de los
casos) pueden girar libremente alrededor de estes, por 10 tanto, pueden asumir
diferentes orientaciones en el espacio de modo que la forma de la molecula cambia.
Estos diferentes arreglos para una misma rnolecula son lIamados conf6rmeros 0
Is6meros conformacionales.
40
Haga el modelo de etano (H3C-CH3) usando 6 enlaces cortos (C-H) y uno largo (C-
C). Coloque el modelo frente a usted y gire el enlace C-C. Observara que cambia la
orientaci6n de los atornos en el espacio y cambia la forma de la molecule. Existe un
numero infinito de conf6rmeros para la rnolecula de etano. Coloque el modelo frente a
usted a la altura de sus ojos de modo que no pueda observar el enlace C-C. (Un
atorno de carbona estara frente al otro de modo que el segundo no se vera). Rote el
enlace C-C moviendo el grupo metilo que esta mas cerca de usted. Observara que en
un momento dado los tres enlaces C-H del metilo mas cerca de usted no permiten ver
(eclipsan) los tres enlaces C-H del metilo mas alejado. A esta conformaci6n Ie
lIamamos la conformaci6n eclipsada. Aquf el anqulo entre enlaces a los dos carbonos
vecinos (anqulo diedro) es 0°. Cuando el etano asume una conformaci6n eclipsada los
electrones de los enlaces C-H se repelen con mas fuerza.
Hay diferentes formas de representar los diferentes conf6rmeros en papel, los cuales
se muestran a continuaci6n en su conformaci6n eclipsada. Coloque el modelo de las
formas siguientes:H
H /
\ »>: ci
H'1 ~HH
H H
H H
~~H
H--+--H
H---+--H
H H
caballete Proyecci6nNewman
CaballeteVertical
Proyecci6nFischer
Eclipsado
Coloque frente a usted y a la altura de su vista al modelo de etano en su conformaci6n
eclipsada de modo que uno de los carbonos queda detras del otro como se ilustra:
H H
~~
\ /,.C c
I ~H
H\
H
Decimos que el anqulos entre los enlaces C-H es de 0°. Si comienza a girar el enlace
C-C, observara que los enlaces C-H comienzan a alejarse (aumenta el anqulo diedro)
.En un momento dado el anqulo entre cualquiera dos enlaces C-H sera de 60° y este es
el conforrnero alternado. Este es' el contorrnero mas estable porque al estar los
enlaces C-H mas alejados, las repulsiones electronicas son menores. A estas
repulsiones electronicas la lIamamos tension torsional. Coloque el conformero
alternado de las formas siguientes:
~;HH /-
\ ----~.C \"'j
H'Ar HHcaballete
HHyfyH
H~HH
ProyeccionNewman
Alternado
La proyeccion Fischer solo se utiliza para representar conformaciones eclipsadas.
Dibuje nuevamente todos los isorneros dados para etano en los espacios provistos:
Caballete Newman Caballete Vertical Fischer
Eclipsado
Caballete Newman
Alternado
42
A continuacion se presenta una qrafica que muestra la relacion entre la energia relativa
de la molecula vs. el anqulo de rotacion (perfil enerqetico):
1!>HHH
H
~H
HQ-H'id....•~.JBoe,I'd
'~
~r:r.l
~I--------~I--------~------~I~------~I--------~------~
00 600 1200 1800 2400 3000 3600
anqulo de rotacion, grados
La energia requerida para rotar la molecula de etano en torno al enlace carbono-
carbono se llama energia torsional. Esto implica que la inestabilidad relativa de la
conformacion eclipsada se debe a la tension 0 repulsion torsional.
1 234
Haga el modelo de butano (CH3-CH2-CH2-CH3)
Para esto use los carbonos C2-C3 como los centrales y gire el enlace entre estes para
obtener los siguientes conforrneros:
H:$H H
H~C~ )1}:H H H
HH H
CH:3
Alternada A Alternada B Eclipsada A Eclipsada B
(Anti) (Gauche) (Syn)
l,Cual debe ser la conformacion mas estable? l,Por que? . La
estabilidad de las conformaciones de n-butano se ve afectada por un factor adicional a
la tension torsional. Los grupos rnetilos al ser mas grandes que hidroqeno, se
aglomeran, se encuentran a una distancia menor que las sumas de sus radios de Van
der Waals; esto produce tension esterica conocida como tension 0 repulson de Van der
.Waals.
tension de Van der waals
)tension de Van der waals
Alternada gauche Ecli psada syn
Dibuje en el espacio provisto las mismas conformaciones de butano dadas en la paqina
anterior usando el sistema de caballete en lugar de la proyeccion Newman. (Curias y
Ifneas entrecortadas). Para esto, coloque el modelos frente a usted a la altura de su
vista.
Alternada A
(Anti)
Alternada B
(Gauche)
Eclipsada A Eclipsada B
(Syn)
I. I
44
Dibuje la curva que representa los cambios de energfa potencial relativa para diferentes
anqulos de rotacion del enlace C2 - C3 en la molecule de butano. Adernas, dibuje las
representaciones Newman de las conformaciones que faltan (de la nurn. 2 a la 7).
Observe que ha comenzado con la conformacion alternada anti.
120° 180° 240°
angulo de rotacion, grad os
1 2 3 4 5 6 7
Ejercicio:
Para la rnolecula de 2,3-dicloro-4-metilpentanoa) Dibuje las proyecciones de Newman asociadas a cada conformacion, utilizando la
rotacion alrededor del eje C2-C3. '
1 2 3 4 5 6 7
b) Haga un diagrama de energia potencial vs. anqulo de rotaci6n cuantitativo para
2,3-dicloro-4-metilpentano. Utilice el diagrama que se provee y tome los valores que
se indican a continuaci6n, ademas de los que usted ya ha aprendido para butano:
I00
I60°
I1200 1800 2400
angulo de rotacion, grados
3000 3600
11- L\Go (Kcallmol) para Interacciones
eclipsada alternada
H-H 1.0 H-H 0.0
H-CH3 1.4 H-CH3 0.0
H-CI 1.1 H-CI 0.2
CI-CI 1.7 CI-CI 0.5
CH3-CI 1.9 CH3-CI 0.7
CH3-CH3 2.5 CH3-CH3 0.9
CH3CH2-CI 1.8 CH3CH2-CI 1.0
CH3CH2-CH3 3.2 CH3CH2-CH3 1.3
CH3CH2-H 2.0 CH3CH2-H 0.7
CH(CH3)2-H 2.1 CH(CH3)2-H 0.9
CH(CH3)2-CH3 3.1 CH(CH3)2-CH3 1.7
CH(CH3)2-CI 2.2 CH(CH3)2-CI 1.3
46
Existen dos tipos de is6meros: los constitucionales y los estereois6meros. Los
is6meros constitucionales son moleculas que aunque tienen la misma f6rmula
molecular tienen los atornos conectados en secuencia diferente. Por ejemplo, haga el
modele de n-butano (C4H10) utilizando 4 carbonos (negros), 3 enlaces largos (C-C) y
10 enlaces cortos (C-H), y con los mismos atomos y enlaces haga a 2-metilpropano
(C4H10). Note que para hacer estos dos modelos con los mismos carbonos, hay que
romper y formar enlaces para poder convertir uno en otro. Esto es, son dos molecules
diferentes con propiedades quimicas y fisicas diferentes. Otro ejemplo de esto son los
compuestos etanol (CH3CH20H) y dimetil eter (CH30CH3).
Los estereois6meros tienen la misma forma estructural pero difieren en el arreglo
espacial de sus atornos. Esto es, todos sus atornos estan conectados en secuencia
identica, pero su arreglo en el espacio varia. A su vez, existen dos tipos de
estereois6meros: los conformacionales y los configuracionales. Los is6meros
conformacionales que ya hernos estudiado, comprenden los diferentes arreglos, para
una misma rnolecula, que se obtienen por rotaci6n de enlaces sencillos. Un ejemplo
de estes son las conformaciones alternadas antiy gauche de n-butano. Los is6meros
configuracionales son por su parte rnoleculas diferentes que tienen la misma
f6rmula estructural y diferente arreglo espacial de sus atornos.
D. ISOMEROS CONFIGURACIONALES
E. Alquenos
Los alquenos poseen un enlace doble carbono-carbono. Este enlace restringe la
rotaci6n entre estos atomos, La rnolecula (hibridaci6n sp2 en los dos carbonos) es
plana y rigida. Esto indica que pueden existir dos is6meros no estructurales donde la
secuencia de atomos es la misma y s610 varian en su arreglo espacial. Son
estereois6meros, son is6meros configuracionales.
Haga el modele cis-buteno (use dos enlaces curvos para hacer el C=C).
Busque el (Ios) eje (s) y plano (s)
de simetria. LCual es el orden n en Cn?
H:3, _ /CI-Is
r>:H H
cis-2-buteno a
47
Ahora haga el modelo de trans-2-buteno usando estos mismos atornos y enlaces.
H3~' H
'" -' //c-~H CHs
trans-2-buteno
Note que para hacer esto tiene que "romper" el enlace doble y hacerlo de nuevo, (0
romper un enlace C-CH3 y otro C-H y formarlos de nuevo con el arreglo espacial
deseado). Tuvo que lIevar a cabo una "reaccion quimica" para convertir uno en el otro;
no basta solo una rotacion simple como en el caso de los conformeros. Esto indica,
nuevamente, que cis-2-buteno y trans-2-buteno son dos compuestos diferentes y no
conformaciones diferentes de la misma molecule. Estos compuestos son lIamados
isorneros configuracionales cis-trans de 2-buteno, tarnbien se conocen como isorneros
qeometricos.
Haga ambos modelos (cis y trans-2-buteno) y trate de sobreponerlos. Note que no hay
manera de girarlos en el espacio para hacer que coincidan todos los grupos.
Evidencia adicional de que son dos compuestos diferentes (estereoisorneros).
GQue requerimientos se necesitan para que un alqueno en particular pueda tener un
estereoisomero qeornetrico? Cad a carbono del enlace doble debe tener dos
sustituyentes diferentes.
Haga modelos de todos los compuestos presentados a continuacion e indique (en el
espacio provisto) si cada uno tiene 0 no estereoisomero qeornetrico y si posee pianos
(0) (en adicion al plano que coincide con el plano molecular) y ejes (Cn) de simetria.
De tener ejes de sirnetria, favor de indicar la cantidad y orden. Para hacer estos
modelos use tetraedros de distintos colores para representar los substituyentes que no
sean hidroqeno.
)
GExhibe
isomerismo
geometrico?
GTiene plano(s) 0
adicional(es) al
plano molecular?
GTiene eje( s)
Cn ?
48
GExhibe
isomerismo
geometrico?
GTiene plano( s) a
adicional( es) al
plano molecular?
GTiene eje( s)
en ?
H3C" H,,_/C-~
H3C~ H
H3~ H
"'-_/C-,H3C~ a
H3C" H,,_/C-,B-~ a
F. CICLOALCANOS
Los compuestos que tienen los atornos de carbono unidos entre sf formando cadenas
abiertas son lIamados alicfclicos 0 de cadena abierta. Existen tambien compuestos
similares cuyos atornos de carbono estan unidos formando anillos lIamados cfclicos ..Es interesante notar que la presencia de un anillo restringe la rotacion alrededor de los
enlaces sencillos (en forma analoqa a los enlaces dobles), dando lugar a que tarnbien
puedan existir estereoisorneros que tarnbien se les conoce como isorneros
qeometricos.
Haga el modelo molecular de 1,2-dimetilciclobutano. Para simplificar use solo dos
tetraedros negros para los metilos. (ver Figura).
Note ahora que debido a la rigidez que Ie da la presencia del anillo se pueden colocar
los metilos cis 0 trans. a sea, que existe isomerismo qeometrico en los cicloalcanos.
H H
cis-1,2-dimetilciclobutano trans-1,2-dimetilciclobutano
Busque para ambos isomeros eje(s) (Cn) Y plano(s) de simetrfa (0). Indique si contiene
estos elementos 0 no, a traves de que partes de la rnolecula (enlaces, atornos 0 centro)
pasan estes y el orden n. Utilice los espacios provistos. Notara que en el anillo de
cuatro carbonos el anqulos entre los enlaces es menor de 109.5° (el anqulo tretraedral I )
normal), por 10 tanto, este anillo tendra tension angular.
eje(s) (Cn) plano(s) 0
cis-1,2-dimetilciclobutano
trans-1,2-dimetilciclobutano
50
Haga ahora los modelos moleculares de cis- y trans-1,3-dimetilciclobutano (ver figura).
Busque, para ambos, ejes (Cn) y pianos de simetria (0) e indique a traves de que
partes de la molecule (enlaces, atornos 0 centro) pasan estos.
H H
eje (s) (Cn} plano (s) 0
cis-1,3-dimetilciclobutano
trans-1,3-dimetilbutano
Trabaje ahora algunas de las siguientes molecules:
trans-1-bromo-2-clorociclopentano cis-1-bromo-3-clorociclobutano
cis-1-bromo-2-clorociclopentano trans-1-bromo-3-clorociclobutano
Ciclohexanos
Haga el modelo molecular de ciclohexano usando los enlaces largos, colocando
enlaces cortos para todos los hidroqenos, Note que para mantener los anqulos
tetraedrales la rnolecula asume preferentemente una conforrnacion de silla. Esta
conformacion tiene un minimo de tension angular. Toda desviaclon de los anqulos de
enlaces normales va acornpariada de tension angular. Su modelo debe verse asi:H
H
H
H
HH
Inspeccione cuidadosamente su modelo y observe que hay hidroqenos que ocupan
posiciones de dos tipos distintos. Algunos (seis) se encuentran en el "plano" de la
51
rnolecula y son lIamados ecuatoriales (e) y los que quedan sobre 0 debajo son
lIamados axiales (a). Tres enlaces axiales tocan la mesa al colocar el modelo sobre
esta.
Para dibujar correctamente la silla siga los pasos mostrados a continuaci6n:
1
2
3
)
4
5
52
Observe que en el paso 4 se ariaden los enlaces axiales y se dibujan llneas verticales
hacia arriba en los vertices que miran hacia arriba y lineas verticales hacia abajo en los
vertices que miran hacia abajo. Los otros enlaces que no ocupan una posicion axial son
los ecuatoriales (paso 5) y aqui se dibujan llneas horizontales con una leve inclinacion
hacia abajo en los vertices que miran hacia arriba, y Ifneas horizontales con una leve
inclinacion hacia arriba en los vertices que miran hacia abajo.
Coloque la silla frente a usted con la orientacion de la silla I que se presenta a
continuacion. Ahora suba el carbon #1 y simultaneamente baje el carbona #4. EI
resultado sera la rotacion de: todos los enlaces C-Cy la silla resultante se vera como
silla II. Note que esta puede facllrnente convertirse en otra silla subiendo y bajando
sirnultaneamente los carbonos de los extremos (C1 y C4):
Silla I l;l~
2 4
He H- e
5 4
H~
Note 10 que Ie pasa alas posiciones que ocupan los hidroqenos al convertir una en la
otra. Esto es facil de ver si "marcamos" los hidroqenos con substituyentes y notamos la
orientacion de estos al cambiar de una silla a otra. Coloque seis (6) esferas en las
posiciones axiales de la silla I y convierta este modelo en la silla II. {.Que pasa?
Otra forma de representar esta conformacion silla de ciclohexano es usando la
proyeccion de Newman. Esta forma de representacion enfatiza las posiciones
alternadas que ocupan los hidroqenos en carbonos vecinos.
H~
H~
Proyeccion Newman de la conforrnacion silla de ciclohexano
Doble ahora el extremo izquierdo del modelo hacia arriba (haga esto con mucho
cuidado pues los enlaces plasticos son tan maleables como los enlaces y se rompen) y
note que la molecule asume conformaci6n de bote. Dibuiela de las dos formas
diferentes en que se represent6 la cohformaci6n silla.
H f!l
conformaci6n bote de ciclohexano
Estructura de Ifneas Proyecci6n Newman
Compare ambas conformaciones (silla y bote). ~Cual debe ser la mas estable? ~Por
que?
En realidad la rnolecula puede asumir un numero infinito de conformaciones; basta con
rotar los enlaces C-C y ver todas las formas que puede tener. Usual mente
identificamos por nombre a las que representan las mas estables (mfnimos en el
diagrama de enrgfa) y las menos estables (rnaxirnos en el diagrama).
A continuaci6n se presenta una qrafica que muestra las energfas libr~s relativas para
las conformaciones de ciclohexano. ~,
54
semi-silla
Conformaci6n Molecular
Haga el ejercicio con el modelo de ciclohexano de convertir la silla en semi-silla. l.Que
Ie ocurren alas tensiones angulares, torcionales y de Van der Waals? Ahora pase al
bote y analice como cambian estas tensiones. Ahora pase al bote torcido y analice.
Haga el modele de metilciclohexano y note las posiciones que ocupa el metilo al pasar
de la silla I a la II.
H
H
H
H
I II
Existen dos conformaciones silla que constantemente se estan interconvirtiendo una en
la otra. l.Cual de las dos es mas estable? Explique.
55
Dibuje en el espacio provisto ambas conformaciones (Silla I y Silla II) de
metilciclohexano.
Silla I Silla II
metilciclohexano
Coloque el modelo de metilciclohexano en forma de bote de modo que el grupo metilo
quede en uno de los extremos (proa 0 popa) tal y como se muestra a continuacion en la
siguiente estructura de lineas (bote I):
ICH3- 1
C
Bote I Bote II
Ahora rote el modelo de modo que los carbonos 1 y 4 queden hacia abajo como se
ilustra en el bote II.
GCual de los dos es mas estable? Explique.
Haga el modelo de trans-1,2-dimetilciclohexano. Para esto coloque ambos metilos en
posicion ecuatorial. Asi: ' ..
56
Ahora convierta esta silla a la otra y yea que posrciones ocupan los grupos metilo.
Debe notar que ahora ambos grupos metilo estan en posicion axial (a). Sigue siendo la
misma molecule (trans-1 ,2-dimetilciclohexano) solo que en diferente conformacion. As!
que, en trans-1 ,2-dimetilciclohexano 16smetilos pueden estar: a-a a e-e.Coloque su modele en la conformacion de bote y note las posiciones que ocupan los
sustituyentes.
Haga el modele de cis-1 ,3-dimetilciclohexano y yea que posiciones pueden ocupar los
metilos en las conformaciones de silla. Indique estas en el espacio provisto y repita
este ejercicio para las molecules presentadas a continuacion:
cis-1,3-dimetilciclohexano
trans-1 ,3-dimetilciclohexano
cis-1, 2-dimetilciclohexano
cis-1 ,4-dimetilciclohexano
trans-1,4-dimetilciclohexano
Ejercicios:
1) Considere el siguiente ciclohexano sustituido:
, H3C~CI
V'IIICI
a) Dibuje la conformaci6n silla correspondiente.
b) Haga la representaci6n Newman correspondiente.
II
c) Dibuje ambas sillas (interconversi6n de los conf6rmeros). Seriale la que considere
mas estable.
,
d) Utilizando los valores de la tabla de ~Go de sustituyentes, calcule el ~Go para el
proceso de interconversi6n. (3 puntos)
AGo Para Sustituyentes Axiales (Kcal/mol); a 25 OC, (R=1.986 cal/mol K)
CH3
Sr
1.70.6
CI
F
0.50.2
e) Calcule el por ciento de cada conf6rmero a 25 0C, (R=1.986 cal/mol K).
G. Enantiomerismo
Todas las rnoleculas tienen una imagen de espejo. Algunas rnoleculas son
sobreponibles sobre su imagen de espejo. Por ejemplo: construya un modelo de
clorometano y luego un modelo de su imagen de espejo. Ahora, trate de sobreponer
ambos modelos de modo que coincidan todos sus atornos. Observara que silo puede
hacer. Clorometano y su imagen de espejo son rnoleculas identicas.
Algunas molecules no se sobreponen sobre su imagen de espejo. Por 10 tanto,
rnolecula e imagen de espejo no son identicas, representan molecules diferentes.
Haga el modelo de la rnolecula de 1-bromo-1-cloroetano como se ilustra en la siguiente
figura.(blanco)
(verde) Cl\\\\\\\/ ~CH3(negro)
(rojo) Br
Ahora construya el modelo de la imagen de espejo de esta molecula como se ilustra a
continuacion
(blanco) ,
(negro) c~
Birojo)
Ahora trate de sobreponerlos de manera que coincidan todos los grupos. Seguramente
no puede. EI hecho de que 1-bromo-1-cloroetano y su imagen de espejo son no
sobreponibles nos muestra que no son molecules identicas. Estas dos molecules estan
unidas en secuencia identica pero difieren en la orientacion de sus atornos en el
espacio; son estereoisomeros. Molecules que son irnaqenes de espejo no
sobreponibles son lIamadas enantiorneros, 1-bromo-1-cloroetano y su imagen de
59
espejo son un par de enantiomeros. A una molecule que no se sobrepone sobre su
imagen de espejo se Ie llama molecula quiral, decimos que posee quiralidad. A una
molecula que no es quiral (como clorometano) Ie lIamamos aquiral.
Busque plano(s) y eje(s) de sirnetrla para 1-bromo-1-cloroetano. Las moleculas•
quirales no poseen plano de simetrfa. Observe el modelo de 1-bromo-1-cloroetano.
Podra ver que uno de sus atornos de carbono esta enlazado a cuatro grupos diferentes;
este es un carbona asirnetrico. Cuando una rnolecula posee un solo carbona
asirnetrico esta molecule es quiral. Algunas rnoleculas que poseen dos 0 mas
carbonos asirnetricos son quirales pero otras no 10 son. Una molecula es quiral solo si
no posee un plano de simetrfa.
A los enantiorneros tambien se les conocecomo lsorneros opticos pues poseen
identicas propiedades fisicas y solo difieren en la direccion en que giran el plano de la
luz polarizada. Luz polarizada es luz cuyo campo electrornaqnetico se encuentra
oscilando en un solo plano. Si pasamos luz polarizada a traves de un compuesto quiral
el plano de la luz que emerge ha rotado. Un compuesto que rota el plano de la luz
polarizada es lIamado opticarnente activo. Los compuestos aquirales no rotan el plano
de la luz polarizada y los lIamamos optirnarnente inactivos.
Haga el modelo de bromoclorometano. Ponqalo frente a usted y haga el modelo de su
imagen de espejo. Busque plano(s) 0 un eje(s) de simetrfa. i.Tienen?
(blanco) (blanco)
(blanco)
Birajo)(raja) Br
Trate de sobreponerlos. Ahora sf puede pues el carbono no es asirnetico (no posee
cuatro grupos diferentes pegados). Por 10 tanto clorobromometano no posee un
isornero optico y el modelo que hizo de su imagen espejo es exactamente la misma
rnolecula nuevamente. Observara que esta rnolecula tiene un plano de simetrfa.
60
Verifique si los siguientes compuestos si poseen plano(s) de simetria. Determine si
tienen enanti6meros.
a
Cloroetano
cis-1,2-dimetilciclobutano
trans-1,2-dimetilciclobutano
cis-1,3-dimetilciclobutano
trans-1,3-dimetilciclobutano
H. Otros Enanti6meros:
Hemos visto que un compuesto que posee un solo carbona asirnetrico nunca
puede ser sobrepuesto en su imagen de espejo y es 6pticamente activo. Sin embargo,
la presencia de un carbona asirnetrico no es condici6n necesaria ni suficiente para que
una rnolecula sea 6pticamente activa, ya que puede existir actividad 6ptica en
rnoleculas sin ninqun carbona aslmetrlco, asi como tarnbien pueden ser 6pticamente
inactivas rnoleculas con dos 0 mas carbonos asirnetricos.
Moleculas sin Plano de Simetria
Molecules que no tienen ninqun carbono asirnetrico, pero que no poseen un
plano de simetria son molecules quirales y exhiben actividad 6ptica. Un ejemplo de
este caso es un aleno disubstituido-1,3 (ver figura). En este caso ninqun carbono
puede ser aslmetrico pues ninguno posee hibridaci6n sp3 y por ende no puede tener
61
cuatro sustituyentes diferentes.' Sin embargo, n6tese que la rnolecula no posee ninqun
plano de simetrfa. Haga el modelo usando cuatro (4) enlaces curvos para hacer los
enlaces dobles y busque alqun plano de simetrfa. Note que los sustituyentes quedan
perpendiculares unos a otros:5
1 ? 3 4/CHsU-ClIIII' -'r,j ,;.: c=c=cH ""'H
Haga (sin deshacer este modelo) el modelo de su imagen de espejo (el de la derecha
en la figura que sigue) y trate de sobreponerlos. l.Que pasa?
I. Sistema Cahn-Ingold-Prelog
Este es un sistema para asignar la configuraci6n absoluta de un carbona asimetrico
utilizando los prefijos R y S. Anteriormente vimos que existen dos compuestos
diferentes lIamados 1-bromo-cloroetano. (ver figura). Para poder diferenciarlos, aunque
tienen el mismo nombre, a uno se Ie asigna el prefijo R y al otro el prefijo S. Uno se
llama (R)-1-bromo-cloroetano y el otro (R)-1-bromo-cloroetano. l.C6mo asignamos
estos prefijos?
Esto se refiere a 10s carbonos 2, 3 Y 4. Los carbonos 1 y
5 S1 tienen hibridaci6n sp3, pero no asimetrico.
62
Estos prefijos se asignan utilizando el rnetodo de Cahn-Ingold-Prelog que hace uso de
unas reglas secuenciales para asignar orden de prioridad a los grupos enlazados al
carbono quiral. En terrninos bien generales la asignaci6n del prefijo R 0 S a un carbono
asirnetrico se hace en tres (3) etapas. Practicaremos este procedimiento con la
configuraci6n de 1-bromo-1-cloroetano de la derecha en la figura anterior. Haga el
modelo molecular de esta configuraci6n de 1-bromo-1-cloroetano.
Primero se asigna un orden de preferencia a todos los atornos enlazados al carbona
asimetrico basandose en su nurnero at6mico. Esto es Br>CI>C>H. Bromo tiene un
nurnero at6mico mayor que cloro, cloro mayor que carbono y carbono mayor que
hidr6geno.
Segundo, se orienta la molecule en el espacio de manera que el grupo de menor
prioridad (menor nurnero at6mico) quede en la parte trasera de la molecule alejado de
usted. Se coloca frente a sl como se muestra en la figura. Ordene los tres grupos que
se observan de mayor a menor como se hizo en la primera etapa (ver figura G=grande,
M=mediano, P=pequeno)B- (G),
(P) H3C/" a (M)EI hidr6geno esta exactamente detras del carbono.
Tercero, ahora trace un semicirculo que vaya desde el grupo mayor hasta el menor,
pasando por el media no. Esto 10 representara en el papel con una flecha cuyo principio
sera en el grupo grande y cuya cabeza estara en el grupo pequerio, ver figura.
Ahora note la trayectoria que sigue la flecha, si es a favor de las manecillas del reloj se
Ie asiqnara el prefijo R (del latin rectus 0 derecho); si es en contra se Ie asiqnara el
prefijo S (del latin sinister 0 izquierdo). En nuestro caso en la figura anterior va a favor
de las manecillas del reloj y es (R)-1-Bromo-1-cloroetano.
63
Haga el modele de la izquierda en la figura y asignele su confiquracion absoluta
usando las reglas de Cahn-Ingold-Prelog.
Las reglas completas para asignar orden de prioridad de grupos se presentan a
continuacion:
1.
2.
Atomos con nurnero atornico mas alto tiene una prioridad mayor.
Un isotope de masa atornica mas alta tiene prioridad mayor. Por
ejemplo: deuterio (2H) tiene una prioridad mayor que 1H.
La prioridad mas alta se Ie asigna al grupo con el atomo de nurnero
atornico mas alto en el primer punta de diferencia. Por ejemplo: -
CH2CH2CH3 tiene una prioridad mas alta que -CH2CH3.
Si la diferencia entre dos grupos se debe al nurnero de atornos
identicos, la prioridad mas alta se Ie asigna al grupo con el mayor
nurnero de atornos identicos. Por ejemplo: -CH(CH3)2 tiene una
prioridad mas alta que -CH2CH2CH2CH3.
Para propositos de asiqnacion de prioridad los enlaces dobles y
triples deben duplicarse 0 triplicarse respectivamente. Por-CH-CH.,I I -
ejemplo: -CH=CH2 se visualiza como C C
1
3.
4.
5.
J. Moleculas con mas de un Centro Asirnetrico
.Cuando una molecule posee mas de un centro asirnetrico cada centro posee su propia
confiquracion. Cad a centro puede ser clasificado por las reglas de Cahn-Ingold-Prelog
como R 0 S. Si tiene n centros aslmetricos existe un total de 2n isorneros maximo
posibles. Tomemos por ejemplo las siguientes rnoleculas que tienen dos centros,asirnetricos.
CI CI CI CI
H3C--+--F
F--+--
I
A
F---+--C~ H3C--+--F F---+--C~
B---+--F F--+--B----+--F
I
B
I
C
I
D
64
Examine las rnoleculas haciendo uso de los modelos moleculares y conteste las
siguientes preguntas. Recuerde que para determinar los elementos de simetrfa de una
rnoleculatiene que explorar diferntes conformaciones y determinar si existe por 10
menos una conformaci6n que posea 131 elemento de simetrfa.
a) GTienen ejes 0 pianos de simetrfa?
b) GQue relaci6n existe entre A y B?
G) GQue relaci6n existe entre C y D?
d) GQue relaci6n existe entre A y C?
e) GTiene igual punta de ebullici6n A y B? GC Y D? _
f) GTiene igual punto de ebullici6n A y CoB Y D?
Cuando los tres grupos sustituyentes en uno de los carbonos quirales son iguales alas
del otro existen mas posibilidades. Haga el modele de 2,3-diclorobutano dado a
continuaci6n y el de su imagen de espejo. GTienen un plano de simetrfa? GSe pueden
sobreponer? GSon 6pticamente activas?a a
H--+--CH:3
H---t-- CH:3
a a
Figura 1
Haga 10 mismo con el modele de 2,3-difluorobutano dado en la figura que se presenta a'
continuaci6n y su imagen de espejo. GTiene un plano de simetrfa? GSe pueden
superponer? GSon 6pticamente activas?
F F
H---t-- CH:3 H:3C---t--H
H--+--CH:3
F F
Figura 2
GQue relaci6n existe entre la presencia de un plano de simetrfa y la actividad 6ptica?
En el segundo caso (2,3-difluoroetano) el compuesto tiene dos (2) carbonos
65
asirnetricos. Este tipo de compuesto en particular se Ie llama meso. ~Como se lIaman
los dos compuestos presentados como 2,3-diclorobutano?
Asignele confiquracion R 0 S a todos los carbonos asirnetricos de las figuras 1 y 2.
Figura 1 izquierda carbona superior .carbono inferior __
Figura 1 derecha carbono superior carbona inferior _
Figura 2 izquierda carbona superior carbona inferior __
Figura 2 derecha carbona superior carbono inferior__
\I
Hemos visto que pueden existir un maximo de 2n estereoisorneros con una misma
formula estructural con n centros de asimetria. Ahora vamos a demostrar esto para la
siguiente formula estructural:
CH39H-CH-CH3I I
I I
~Cuantos estereiosomeros existen con esta formula estructural y cual es la relacion
entre ellos?
Trabajando con una pareja construya un modelo para un posible estereisornero. Para
facilitar el analisis gire el enlace C2-C3 de modo que obtenga una conformacion
eclipsada; coloque el modelo frente a usted y dibujelo como caballete vertical 0
proyeccion Fischer en el espacio provisto.
Molecula 1
Ahora haga un modelo de la imagen espejo de la Molecula 1 y dibujelo en el espacio
provisto.
66
Molecula 2
Trate de sobreponer la molecule 1 sobre la 2 de modo que coincidan todos los atomos.
Para hacer esto puede rotar enlaces de las rnoleculas, GSe sobreponen?
Ahora busque un plano de simetrfa en estas rnoleculas. GLo poseen? . Para
buscar pianos de simetrfa puede rotar los enlaces en busca de una conforrnacion que
posea un plano de simetrfa. GQue relacion guardan las moleculas 1 y 2?
Indique si son opticamente activas.
Ahora observe el modele de la Molecule 2 y construya un tercer modele intercambiando
dos de los grupos enlazados a uno de los carbonos asirnetricos. Dibuje en el espacio
provisto.
Molecule 3
Trate de sobreponer esta tercera rnolecula sobre 1 y 2. GQue encontro?
Esta rnolecula 3; Ges
enantiomero de 1 0 2? GComo podemos determinarlo? _
La Molecula 3 es estereoisornero de 1 y 2 pero no es imagen espejo de ninguno
de estos. A los estereoisomeros que no son irnaqenes espejo se les llama
diaestereorneros. La molecula 3 es diaestereornero de 1 y 2.
Finalmente construya un modelo de la imagen espejo de la rnotecula 3 y dibujela en el
espacio provisto.
Molecule 4
Trate de sobreponer 4 sobre 3. ~Se sobrepone?
relacion entre 4 y 3. _
ha construido 3 molecules diferentes, 3 estereoisorneros,
absoluta a los carbon os asirnetricos.
Indique la
Como puede ver usted,
Asigne la confiquracion
Lleve a cabo el mismo analisis configuracional para la siguiente formula estructural:
CH39H-CH-CH3I I
I Cl
~Cuantos estereoisomeros resultaron? ~Por que? Como en el ejercicio anterior
asigne la confiquracion absoluta a los carbonos asirnetricos.
1) Explique brevemente, (utilizando el vocabulario quirnico adecuado 0 apoyado por un
ejemplo ) la diferencia entre los siguientes terrninos quimicos:
Ejercicios:
a) estereois6meros e is6mero estructural (constitucional)
b) mezcla racernlca y mezcla escalemlca
c) estereoespeclflco y estereoselectivo
d) d, I yO, L
e) conformaci6n y configuraci6n
68
Br
-,.:;2) Una muestra de (+)-(S)-gliceraldehido opticarnente puro exhibe un [~]D= +8.70. Se
tiene una solucion de gliceraldehido (1.0 9 en 2 mL de solucion) en un tubo de 10 cm la
cual roto la luz +30.
a) Determine la rotacion especifica de la muestra
b) Determine la pureza optics de la mezcla
c) Determine la razon en par ciento (%) de los enantiorneros R y S.
3) Para 3-amino-4-metiloctano:
a) dibuje todos los estereoisorneros posibles. Establezca la confiquracion
absoluta (R 0 S) para cada centro quiral (utilice estructuras de curia).
b) dibuje todos los estereoisorneros, esta vez, utilizando estructuras de Fisher.
Indique con flechas ( ~ - ) los pares de enantiorneros y diasteroisomeros.
c) dibuje de nuevo cada una utilizando proyecciones de Newman (utilice la
conformacion eclipsada para mayor facilidad).
4) Considere las siguientes rnoleculas y circule los enanti6meros de A.
OH
69
5) Identifique la relacion existente (diastereoisorneros, enantiomeros, isorneros
estructurales 0 rnoleculas identicas) entre cada uno de los siguientes pares de
compuestos.
a)HO
XCH3 H3C/ OH
XH 0 o H
b) ~r H "H H OH OH
H CI
~~c)H "/OH
'/
HO H
CH3 CH3
0 0
d)
H2C H2C
CH3 CH3
H NH +,'- 3.,'
6) A continuacion aparece la estructura tridimensional de Carbomycin tarnbien
conocido comercialmente como Magnamycin; que es un antibiotico muy efectivo
hacia las mismas bacterias que tarnbien es efectiva la penicilina. Magnamycin
tiene la ventaja de tarnbren ser efectivo hacia algunos parasltos que son
responsables de varias enfermedades tales como la tifoidea.o
o
CHO
I...,\\\\\
Carbomycin
(Magnamycin)
a) Indique el numero de estereois6meros posibles en esta rnolecula y seriate con
una flecha cada uno de los centros estereoqenicos,
b) Especifique la confiquracion absoluta para cada estereocentro.
7) Especifique la confiquracion absoluta para cada estereocentro en las siguientes
molecules.
H3C"" /CI
.·C-C.H\\\" ~"I/H
CI CH3
71
8) A continuaci6n se presenta una serie de compuestos que poseen estereoquimica.
Muchos de los cuales son los ingredientes activos en diferentes medicamentos.
Especifique la configuraci6n absoluta (R 0 S) para cada uno de ellos.o
0-5I/'Nlo ~N,
Viagra(Medl.camento ut1l:lzado para la
impotenc1a)Ht{"'CN IN
II 5 I I)<,N~N~ NH H
Norenthindrone
(UtllIzado en pildoras antlconceptlvas)
F3C-o- /NH
Tagamet(Medicamento ut1ltzado en eltratamtento de ulceras)
Prozac(antidepres tvo)
F
SHi;b°Cap top ril
( ut1l:lzadoen el tratamtento de
la lUpertensi6n)
I "'=: ;==(0,~ O~O
0",)
NH Paril(Ps1coterapeutlco)
72
Clavulanic Acid
[es uno de 10$
componentes en el
antfbtottco Augmentln)
Zantac
(Medicamento utll:1za.doen el
tratamiento de ulceras)
OH,
~
o (,."QH ° °....9
-;..:- HR - ,
.,...(J:Y
R=H Morfina
R=Me Codeina(calmantes)
R=H MeV8Gar
R=1Ve Zooor
(tra tami en to con tra los n ivel esaltos de colesterol)
HO
rI1y y
fro::::::-,...---NH
° ~N NH
OH
Viracept
(tratamiento de SIDA)
73
OH o
CN~
IIo
Tetraciclina
Lovastatin
, >
~N
HO »<: ~ J('~
H OH
~
OH
H "'-N - OH
H ~,._/OH
N~OH
o
Iohexol
OH
OH
OH
Epineftina Estradiol
Propranolol
HN .
F
FluoxetinFlurbiprofen
!::I, OH.»:a - H. ,(CH3
CH3
Metro pro 101
a
a
Miconazolenitrato
C~H
PenicUina
C~O
Nap roxen
75
Simvas tatin
1
0J
Nx l""~OH
Ja ~N (
[CI )
I
1I
Lorazepan
Terfenadina
~
II
I
\.
IjI,
H
Me nto 1
Mor:fina
t
76
Cf Iv /10
Igual Disuelve Igual
Asignaci6n: Pre-Laboratorio '
Repasar los siguientes conceptos:
Enlace Covalente
Momento Dipolar
Geometria Molecular
Fuerzas Intermoleculares
Solubilidad
Introducci6n:
En quimica orqanica existen diversos grupos funcionales que exhiben diferentes
propiedades fisicas y quimicas. Discuta en que se basan las propiedades fisicas y
quimicas de los diferentes grupos funcionales orqanicos,
Una de las propiedades flsicas mas importantes de los compuestos es la solubilidad, ya
que la mayoria de las tecnicas utilizadas para purificar estan basadas en esta
propiedad. Es por esto que es sumamente importante que entendamos bien este
concepto para poderlo aplicar cuando estudiemos las tecnicas de separacion 0 las
propiedades fisicas de los diferentes grupos funcionales.
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiante pueda:
• Comparar como una serie de alcoholes varian su solubilidad en agua, acetona y
hexano.
• Explicar los factores que determinan la solubilidad.
• Explicar el concepto de "Igual disuelve igual"
Materiales:
tubos de ensayo
gradilla
pipeta 0 gotero
bulbo
Reactivos:
CH3COCH3 (Acetona)
H20
CH30H (Metanol)
77
CH3CH20H (Etanol)
CH3CH2CH20H (1-Propanol)
~OH
~OH
CH3CH(OH)CH3 (2-propanol)
CH3CH2CH2CH20H (1-Butanol)
.•
~OH
(CH3)3COH (2-Metil-2-propanol)
CH3CH2CH2CH2CH20H (1-Pentanol) ~OH
iOH
(CH3)2CHCH2CH20H (3-Metil-1-butanol)
~H
CH3CH2C(CH3)20H (2-metil-2-butanol) ~OH
~OH
XOH
CH3CH2CH(OH)CH3 (2-Butanol)
CH3CH2CH(OH)CH2CH3 (3-Pentanol)
OH
~OHCH2(OH)CH20H (Glicol de etileno, Coolant)
HJ4~ HH°"'tk~OH H
~~OH
C~OH H
Sacarosa (azucar)
Procedimiento:
Consu/te /os "MSDS" antes de comenzar e/ experimento.
Se trabajara en pareja. A cada pareja se Ie distrlbulran tubos de ensayo y pequefias
botellas con gotero que contienen una serie de disolventes y compuestos que aparecen
en la Tabla I. Se estudiara el efecto que tiene el aumentar el nurnero de carbonos,
cambios en la estructura y cambios en la naturaleza del grupo funcional con respecto a
la solubilidad de los compuestos orqanlcos.
En este experimento, usted recibira una tabla de los compuestos a estudiarse vs. la
solubilidad observada en diferentes disolventes tales como agua, acetona 0 hexano.y
78
Para cada prueba (en un tubo de ensayo pequerio, limpio y seco) se ariadiran 20 gotas
del disolvente a investigar (agua, acetona y hexano) y luego anadira el compuesto a
estudiarse gota a gota hasta completar 10 gotas. Aqitara cuidadosamente despues de
cada adici6n. Anotara todas sus observaciones en la Tabla I. LQue implica el que
haya turbidez 0 se observen dos capas diferentes? Explique.
Trabaje ahora con los mismos disolventes, pero utilizando glicol de etileno Lque
observa? '
Repetira el procedimiento utilizando una pequena cantidad de azucar Lque observa?
Continue ariadiendo azucar y anote sus observaciones.
Precauciones:
Todos los reactivos que se utilizaran en esta experiencia de laboratorio son
inflamables, por 10 tanto el manejo de los mismos presenta un riesgo. Todos los
estudiantes deberan revisar los MSDS antes de comenzar el laboratorio.
Todos los desperdicios que s610 contengan compuestos orqanicos iran a un envase
rotulado como Disolventes Orqanicos No-Halogenados. Aquellos desperdicios que
sean mezclas de compuestos orqanicos y agua iran a un envase rotulado como mezcla
acuosa.
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios.
Preguntas para discusi6n:
Analice cada uno de los resultados y conteste las siguientes preguntas, utilizando el
vocabulario qufmico adecuado:
LQue relaci6n puede encontrar con respecto a la solubilidad al aurnentar el nurnero de
carbonos en los alcoholes estudiados?
a) En agua
b) En acetona
c) En hexane
LQue relaci6n puede encontrar con respecto a la solubilidad en agua cuando los
alcoholes estudiados contienen cadenas ramificadas?
Considerando diferencias en estructuras; discuta los resultados obtenidos con:
a) los is6meros de C4H100: CH3CH2CH2CH20H, CH3CH2CH(OH)CH3, (CH3)3COH.
b) glicol de etileno en agua, acetona 0 hexane
c) sacarosaiazucar) en agua, acetona 0 hexano
A la luz de los resultados obtenidos discuta el significado de Igual Disuelve Igual.
Referencia:
I. Montes, C. Lai and D. Sanabria, "Like Dissolves Like", J. Chern. Ed. 2003, 80,447-
449.
79
Alcoholes , Ag{LJjal He}{ano Acetona
(20 gotals) (20 gotas) (20 gotals)
CH30H ,
CH3CH20H
CH3CH2CH20H
CI-i3CH(OH)CH3
CH3CH2CH2CH20H
CH3CH2CH(OH)CH3
(CH3)3COH
CH3CH2CH2CH2CH20H
(CH3)2CI-iCH2CH20H
CH3CH2CH(OH)CH2CH3
CH3CH2C(CH3)20H
glicol de etileno
Sacarosa
81
81
T bl 1 S i bTd dIda a : o u I i a e compues os orqarucos en vanes so van as
Alcoholes Agua Hexane:> Acetona
(20 gotas) (20 gotas) (20 gotas)
CH30H S jV1~O~'k 5,
CH3CH20H5
1'vt5.0 t: t,c. 5
CH3CH2CH20H '5 5 5
CH3CH(OH)CH3 S 5 5
,\
SCH3CH2CH2CH20H i SCH3CH2CH(OH)CH3 S <s S
(CH3)3COH'. .s Sl
CH3CH2CH2CH2CH20H.
S S(
(CH3)2CHCH2CH20H,
S .sI
CH3CH2CH(OH)CH2CH3 :5 S..s
CH3CH2C(CH3)20H5 S S
MsoiAskpara« (WILv?4..
glicol de etileno S 0OL..J.G--
Sacarosa 5 (\1. S ok 100.,- (rLS0 (A). bL.-
83
Recristalizacion de Acetanilida y Determinacion del Punto de
Fusion
EI experimento durara dos period os de laboratorio. La primera semana haran la
recristalizacion de acetanilida impura y la segunda semana Ie tornaran el punta de
fusion a la acetanilida recristalizada.
Recrlstallzaclon
Asiqnacion Pre-Laboratorio:
Repase los siguientes conceptos:
Igual disuelve Igual
Polaridad de la molecula
Solubilidad
Dados los siguientes disolventes: agua, etanol al 95% y ligroina 0 hexano, ordene en
forma ascendente (de menor a mayor) de polaridad
Busque las estructuras de acetanilida y de acido salicilico:
Si comparamos acetanilida con acido salicilico cual es mas polar? Justifique su
respuesta.
Prediga cual sea mas soluble en el disolvente mas polar.
Estudie cuidadosamente el Apendice de Recristalizacion.
Objetivos
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiante sea capaz de:
• Discutir los criterios que deben tomarse en cuenta al seleccionar un buen
disolvente para una recristalizacion
• Dominar las destrezas manuales necesarias para Ilevar a cabo el proceso de
recristalizacion.
lntroduccion
En muy pocas reacciones quimicas se obtiene un producto puro. En la mayoria de los
casos se encuentra contaminado con reactivos que no reaccionaron, productos
secundarios 0 cualquier otra impureza. Los solidos pueden ser purificados por un
proceso lIamado recristalizacion. Este proceso consiste en disolver el compuesto
impuro mediante calentamiento en un disolvente apropiado y dejarlo enfriar lentamente.
De esta manera los cristales del producto purificado precipitan lenta y selectivamente.
=
EI metoda funciona porque la impurezas pueden quedar en solucion a simplemente
pueden ser removidas par filtracion a utilizando carbon activado. Luego se procede a
recolectar los cristales mediante filtracion.
EI proceso de rescristalizacion conlleva varios pasos:
1. Seleccionar un disolvente apropiado.
2. Calentar el disolvente hasta su punta de ebullicion.
3. Disolver el solido en una cantidad minima de disolvente caliente.
4. Ariadir carbon activado si fuera necesario.
5. Filtrar la mezcla caliente, utilizando el metoda de filtracion par
gravedad, esto solo es necesario si se utiliza carbon activado a si se
encuentra presente alguna impureza insoluble en el disolvente caliente.
6. Dejar que la solucion lIegue a temperatura ambiente y luego, si esta
no contiene impurezas que se puedan precipitar a temperaturas mas bajas,
colocarla en un baric de agua-hielo para que enfrie rapidarnente.
7. Si no aparecen cristales, es necesario raspar las paredes del matraz can una
espatula a ariadir un cristal del compuesto puro (cristal semilla).
8. Recoger los cristales mediante filtracion par succion utilizando un embudo
BOchner a Hirsch.
9. Enjuagar los cristales can una pequena cantidad del disolvente frio.
10. Secar los cristales.
11. A partir del disolvente filtrado tratar de recristalizar el producto
presente si fuera necesario. Es decir, si observa turbidez a la presencia de
cristales.
Parte Experimental
En este experimento hara su trabajo individualmente. EI proposito del experimento es
la purificacion par recristalizacion de una muestra de acetanilida impura (rnezcla que
contiene un 85% de acetanilida, 15% acido salicilico y trazas de un tinte). Para poder
lIevar a cabo esto primero determinara cual es el mejor disolvente.
Materiales y Equipo:
1. Erlenmeyer de 500 mL
2 Erlenmeyer de 125 mL
3. Equipo de filtracion par succion
4. Embudo de vidrio
5. Policla de goma
6. Baric de Maria
7. Planchas de calentamiento
8. Tubas de ensayo (6)
9. Grapas rnetalicas
10. Hielo
11. Papel de filtro para filtracion par gravedad
12. Papel de filtro para filtracion a succion
84
Reactivos:
Consulte 105 MSDS antes de comenzar el experimento
Agua
Etanol al 95%
Ligroina 0 hexano
Acetanilida (mezcia 85% acetanilida, 15% de acido salicilico y trazas de rojo de metilo)
Carb6n Activado
Procedimiento
Parte A: Pruebas de solubilidad
Deterrninara la solubilidad de los compuestos acetanilida y acido salicilico en tres
disolventes diferentes: agua, etanol al 95% y ligroina 0 hexano. Con los resultados de
estas pruebas seleccionara el disolvente que utilizara para la recristalizaci6n.
Para determinar la solubilidad de un compuesto ariada aproximadamente 20 mg (lienar
la punta de una espatula pequeria) de este al tubo de ensayo de dimensiones de10 x
75 mm donde llevara a cabo la prueba. EI soluto debe estar pulverizado (nunca
de be afiadir grumos). Anada aproximadamente 0.5 mL del disolvente al tubo de
ensayo que contiene la muestra y agite la soluci6n con un agitador de vidrio (debe
limpiarlo y secarlo antes de introducirlo en cada uno de los tubos). Anote todas sus
observaciones a base de 10 siguiente:
soluble: la mayoria 0 todo el solute se disuelve
parcialmente soluble: una pequeria porci6n del soluto se disuelve
insoluble: no disuelve el soluto
Si el soluto es insoluble 0 parcial mente soluble en el disolvente, caliente el tubo de
ensayo en un barto de Maria y observe si hay alqun cambio en solubilidad. Anote sus
observaciones. Si al calentar observa que la muestra se disuelve, deje enfriar
lentamente el tubo de ensayo hasta Ilegar a temperatura de sal6n y compare la
cantidad de soluto inicial con la recristalizada. Compare tarnbien el tarnario y la forma
de los cristales obtenidos. Luego introduzca el tubo de ensayo en un baric de hielo.
Observe y compare la cantidad de cristales que se obtienen al enfriar. Usted llevara a
cabo seis pruebas de solubilidad en total.
Tal vez usted considere que si va a recristalizar a acetanilida, sola mente deberia hacer
las pruebas de solubildad a este compuesto. La raz6n por la cual se Ie ha pedido que
haga pruebas de solubilidad al acido salicilico tarnbien es que este es el contaminante
prlncipal de esta muestra impura y por tanto es necesario que conozcamos sus
propiedades de solubilidad.
85
Parte B: Recristalizacion de acetanilida impura:
Analice los resultados obtenidos y decida cual es el mejor disolvente para recristalizar a
acetanilida y las condiciones de temperatura para la recristalizacion. Si entiende que
ninguno es bueno, Gque alternativas hay? GQue problemas anticipa para la
recristalizacion una muestra de -acetanilida contaminada con acido salicilico?
En este experimento trabajara individualmente, pero forrnara parte de un equipo de
cuatro estudiantes donde cada uno recristalizara la muestra de acetanilida impura a
condiciones diferentes y luego cornpararan sus resultados para determinar cuales son
las mejores condiciones para esta muestra.
Pese 1.5 9 de acetanilida impura (mezcla que contiene un 85% de acetanilida, 15%
acido salicilico y trazas de un tinte) en un matraz Erlenmeyer de 125 0 250 mL. Ariada
el disolvente seleccionado en el experimento A como el mejor para recristalizar a
acetanilida, poco a poco. Recuerde que el disolvente debe estar caliente y que debe
agitar despues de cada adicion. Durante este proceso debe de continuar calentando el
sistema entre adiciones. Afiada solo la cantidad de disolvente necesaria. Si ariade
exceso, probablemente tendra problemas en el proceso de recristalizacion.
La acetanilida pura es incolora, por tanto, si observa color en la mezcla, debe ariadir
aproximadamente 0.2 9 de carbon activado. Este paso debe Ilevarse a cabo en el
extractor y antes de anadlr el carbon activado retire el matraz del bane Maria 0 plancha
de calentamiento. RECUERDE: COLOQUE PERLAS DE VIDRIO AL MATRAZ Y
NUNCA ANADA CARBON ACTIVADO A UN LiQUIDO HIRVIENDO. Luego de
ariadir el carbon activado caliente la solucion para disolver cualquier cristal que haya
aparecido. Debe hacerlo agitando constante.
I
Utilizando el equipo de filtracion por gravedad ilustrado en la figura 1 y 2 filtre la
solucion. Recuerde que es necesario mantener todo el equipo caliente mientras
lIeve a cabo la flltraclon. Coloque el Erlenmeyer con elliquido filtrado sobre un papel
blanco y observe si aun hay color en la solucion. Si aun permanece el color, repita todo
el proceso de ariadir carbon activado. Si la solucion es incolora, esta listo para que los
cristales aparezcan al enfriar la solucion.
[I.
It
l(
86
I
4 5 6 7
1 2 3
Figura 1. C-modoblar el papel de filtro
Figura 2. Filtraci6n por gravedad
En este punto, consulte sus resultados con los otros tres miembros de su equipo.
Tratara su soluci6n caliente mediante uno de los cuatro procedimientos descritos acontinuaci6n:
Procedimiento A: Cubra el matraz Erlenmeyer que contiene la soluci6n con un
cristal de reloj hasta que lIegue a temperatura ambiente. Es fundamental que
87
tambien permanezca en completo reposo. Notara que poco a poco se forman
105 cristales. Observe el tiempo que tardan en aparecer 105 cristales. NUNCA
AGITE a TOME EL FRASCO EN SUS MANOS DURANTE EL PROCESO.
Procedimiento B: Siga las instrucciones descrita en el Procedimiento A. Una
vez obtenga 105 cristales coloque el matraz en un bario de hielo-agua ..Procedimiento C: Cubra el matraz Erlenmeyer que contiene la solucion con un
cristal de reloj y coloquelo en un bano de agua a temperatura ambiente hasta
que alcance temperatura ambiente. Observe el tiempo que tardan en aparecer
105 cristales.
Procedimiento D: Tape el matraz Erlenmeyer que contiene la solucion con un
cristal de reloj y coloquelo en un bane de hielo-agua. Observe el tiempo que
tardan en aparecer 105 cristales.
[
·Una vez que obtenga 105 cristales utilizando el procedimiento asignado a usted filtre
utilizando el equipo de succion (vea la figura 3) .
grapa
Embudo
Buchner
Tubo de goma Bacia bomba
-.~ devaciol!
II
I"J,
Figura 3. Filtraci6n por succi6n.
Lave 105 cristales que se encuentran en el embudo con un poco de disolvente frio. Una
vez que tenga 105 cristales coloquelos sobre un crista I de reloj 0 en un vasa y quardelos
hasta el proximo periodo de laboratorio donde 105 pesara y les tornara el punta de
fusion. No tape 105 cristales para permitir que se sequen. Si en el liquido filtrado
observara turbidez 0 cristales, debe proceder a recuperar 105 cristales para aumentar el
rendimiento.
I(
tI
88
89
Desperdicios Peligrosos
Los desperdicios de cada una de las pruebas de solubilidad debe disponerlas en los
envases provistos para esto. EI papel de filtro con el carbon activado debe colocarlo en
el envase provisto para esto. EI papel de filtro del BOchner tarnbien debe ser dispuesto
en forma adecuada.
Recuerde limpiar bien todo el equipo sin desechar acetanilida por el desagOe .
.Punto de fusion
Aslqnaclon Pre-Laboratorio
Definir , explicar y/o familiarizarse con los siguientes:
punta de fusion
punta eutectico
temperatura eutectica
mezcla eutectica
instrumentos para determinar el punta de fusion
calibracion del terrnornetro
• Estudie cuidadosamente el Apendice de Punto de Fusion.
Objetivos
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiantes sea capaz de:
• Determinar el punta de fusion a una muestra salida y discutir la relacion que existe
entre el punta de fusion de un compuesto y su pureza.
• Discutir la relacion entre la rapidez y temperatura de formacion de cristales y la
pureza del producto determinada a traves del punta de fusion
lntroducclcn
Las propiedades fisicas son importantes para los quimicos orqanicos debido a que
pueden ayudar a: determinar la identidad de un desconocido, el estado de pureza de
un producto, en la separacion de dos 0 varios compuestos y determinar cual tecnica se
pod ria utilizar para purificar 0 separar los productos obtenidos de una reaccion. Estas
Se define fusion como el proceso por el cual un solido se convierte en un liquido
mediante la aplicacion de calor. Conqelacion se define como el proceso contrario; es
decir cuando un liquido se convierte en un solido al remover calor. Calor de Fusion se
define como la cantidad de calor ariadido 0 removido durante este cambio de fase.
Usualmente esta en el intervalo de 10 a 80 catorlas por gramo. Esta cantidad no se
puede anadir 0 quitar instantanearnente, sino que ocurre gradualmente durante un
periodo de tiempo. Para algunas sustancias (Ej. agua) esto ocurre a una temperatura
precisa, mientras que para otras puede ser un intervalo. Cuando ariadirnos otra
substancia que es soluble siempre el punta de fusion 0 conqelacion disminuye. (Esta
es la razon por la cual se Ie anade sal a la nieve 0 al hielo cuando se prepara
mantecado casero).
son propiedades que determinan aspectos de la materia sin cambio en la cornposicion
de ella. Algunos ejemplos son: punta de fusion, punta de ebulliclon, indice de refraccion
y densidad; entre otras. Durante este periodo de laboratorio se estara estudiando la
importancia del punta de fusion:
EI punto de fusion es una propiedad fisica muy importante para el quirnico orqanico
debido a que puede ayudar a determinar la identidad de un compuesto. Nunca puede
utilizarse como unico criterio de identificacion ya que muchas substancias pueden
presentar el mismo punta de fusion. ...,
EI punta de fusion tarnbien puede ser utilizado como criterio de pureza. Los
compuestos orqanicos puros presentan rangos 0 intervalos pequerios de temperaturas
de fusion como por ejemplo. Compuesto A: tiene un punta de fusion de145-146°C. Si
ese solido tuviese alguna impureza soluble, no solo bajaria la temperatura sino que
tambien el range 0 intervalo seria mucho mayor. Por ejemplo el Compuesto A
contaminado con impurezas pod ria tener un punta de fusion de136-141 °C.
It
Ii,
La impureza pod ria tener un punta de fusion mayor 0 men or que el compuesto, pero
siempre disrninuira el punta de fusion.
II
~I,
I
(I,~,
Un solido puro posee una red cristalina compacta y definida debido alas fuerzas
intermoleculares que predominan; ver figura 1. En cambio, cuando la red cristalina del
solido posee una impureza soluble, esta debilita la cohesion existente en el arreglo
estructural, 10 cual produce que la energia necesaria sea menor.
rI
...
t,
I
90
r,!,,·
~ ...•. •...r •...
Figura1: Red cristalina de un solido puro y un solido con una impureza soluble
Es por esta raz6n que cuando un s61ido posee una impureza soluble: Siempre el punta
de fusion del compuesto disminulre, aunque la impureza pose a un punto de fusion
mayor que el compuesto.
Refierase al Apendice 2 para la teorfa.
Materiales y Equipo:
1. Equipo para medir punto de fusi6n (Mel-Temp)
2. Tubos capilares para determinaci6n de punta de fusi6n
Reactivos:
Consu/te /os MSDS antes de comenzar e/ experimento
1. acetanilida recristalizada por el estudiante durante la primera semana
2. acetanilida pura
3. acido salicilico puro
4. mezcla 95% acetanilida-5% acido salicflico
5. mezcla 85% acetanilida-15% acido salicflico
Procedimiento:
Para este experimento utilizara el instrumento MEL-TEMP. Determine el punto de
fusi6n de las siguientes muestras:
- acetanilida pura provista por su instructor
- acido salicflico puro. provisto por su instructor
-mezcla que contiene 95% acetanilida y 5% acido salicllico provista por su
instructor .
-mezcla que contiene 85% acetanilida y 15% acido salicflico provista por
su instructor
-Ia acetanilida que usted recristaliz6
'f
•I
,
\
!
l
I
~I
Figura 2: Aparato para medir el punto de Fusion
EI intervalo de punta de fusi6n para los dos compuestos puros no debera ser mayor de
2 DC para cada uno. La determinaci6n del punta de fusi6n de compuestos orqanicos
impuros resulta diffcil debido a que se observa que la muestra se encoge y ablanda
significativamente antes de que comience a fundirse. Se hace mas facil determinar
d6nde es que este proceso de encogerse y ablandarse termina y d6nde comienza la
verdadera fusi6n si se determinan simuttaneamente los puntos de fusi6n de muestras
impuras con puras. Recuerde que el MEL-TEMP acepta tres tubos capilares. Por tal
raz6n recomendamos que primero tome sirnultaneamente los puntos de fusi6n alas
muestras puras de acetanilida y acido salicflico provistas por el instructor. Luego
determine simultaneamente los puntos de fusi6n de las dos muestras impuras provistas
por el instructor y la de acetanilida pura nuevamente. En estas determinaciones
trabajara individual mente.
\I
I
r
92
t
l
Nombre
Numero de su secclon de laboratorio
Nombre del compuesto
Procedimiento seguido (A, B, CoD)
% de recuperaclon
Punto de fusion
Luego Ie recomendamos que se una alas otros miembros de su equipo y como grupo
determinen los puntas de fusion de las cuatro muestras recristalizadas par ustedes de
dos en dos. La razon para hacer estas ultimas cuatro determinaciones como grupo es
minimizar diferencias en los resultados en los puntas de fusion de las muestras
recristalizadas, debido a que estarian utilizando el mismo terrnornetro. De este modo
obtendra la practica en esta tecnica determinando usted individual mente el punta de
fusion de las muestras provistas par el instructor' y minirnizara los errores al determinar
como grupo el punta de fusion de su muestras recristalizadas.
Despues pese la muestra de acetanilida que usted recristalizo en el experimento B y
determine el % de recuperacion de la recnstalizacion. Ahara, trabajando can los otros
tres miembros de su equipo, coloque sus resultados en la siguiente tabla que escribira
en su libreta:
Sustancia Punto de fusion(OC)
1. acetanilida pura
2. acido salicilico puro
3. 95% acetanilida-5% acido salicilico
4. 85% acetanilida-15% acido salicilico
5. cristales de Procedimiento A
6. cristales de Procedimiento B
7. cristales de Procedimiento C
8. cristales de Procedimiento D
%Recuperacion
Discuta los resultados obtenidos can los miembros de su equipo. ~Cual de las cuatro
recristalizaciones resulto en unos cristales mas puros? Explique. ~En cual de las
cuatro recristalizaciones se obtuvo un porciento de recuperacion mayor? ~Que
relacion existe entre la pureza de los cristales y el porciento de recuperacion?
Observe la apariencia de los cristales. ~Hay diferencias entre las muestras
recristalizadas? ~Que relacion existe entre la pureza y el tarnario de los cristales? Si
el acido salicilico fuera menos soluble en el disolvente.gcorno cambiarian los
resultados?
Coloque la acetanilida recristalizada en un tuba de ensayo, tape can tapon de corcho y
coloque sabre ella una etiqueta can la siguiente informacion:
Entregue la muestra a su instructor.
AI finalizar el periodo habra una discusion en la que partlciparan todos 105
grupos.
93
Nota al estudiante
EI exito de este experimento depende del esmero y el cuidado que usted Ie dedique.
Cada miembro del equipo debe tener en mente que los resultados del grupo dependen
de su trabajo. Si uno de los miembros del equipo es descuidado en su trabajo el
equipo fracasara en su intento de lIegar a conclusiones confiables.
Los solid os deben disponerse en el envase provisto para los mismos. Los tubos
capilares tam bien se dispondran en un envase provisto para esto.
Disposicion de desperdicios
,
No eche ninqun tubo capilar en el zafacon.
Precauciones
Recuerde que el instrumento estara caliente mientras este funcionando.
Si el terrnornetro no sale mientras el aparato esta caliente, deje que se enfrie. No 10
fuerce pues puede romperlo.
Los compuestos utilizados son sustancias quimicas que pueden ser peligrosas. Por
tanto, debe manejarlos con precaucion.
Referencia: Moseley, C. G.,"An Integrated Crystallization-melting Point Experiment for
the Organic Chemistry laboratory", J. Chern. Educ. 1989, 66, 1063.
,,
yI
I
j,A d6nde se fue?
En este experimento usted separara los componentes de una mezcla de acetanilida y
de acido salicilico por medio de la tecnica de extracci6n. Las propiedades de
solubilidad de estos dos compuestos son parecidas, por 10 tanto, utilizara las
diferencias en sus propiedades acido-base para lograr esta separaci6n.
Aslqnaclon: Pre Laboratorio
• Repase los siguientes conceptos:
Igual disuelve igual
pH
pKadensidad
• Busque la densidad para dietil eter y para agua.
• Busque la estructura de acido salicilico y de acetanilida
• Senale los grupos funcionales que estan presentes en ambos compuestos.
• Busque los valores para el pka de:
acido salicilico
acetanilida
• Indique la ecuaci6n quirmca correspondiente a la reacci6n de los siguientes
compuestos con una base diluida (NaHC03 al 2.5%) :
acido salicilico
acetanilida
• Busque para que se utiliza y escriba la ecuaci6n quimica completa para la prueba
de FeCI3.
• Estudie cuidadosamente el Apendice de Extracci6n.
lntroducclon:
Durante esta experiencia de laboratorio usted se farniliarizara con la tecnica de
extracci6n y su utilidad para separar una mezcla de compuestos orqanicos, Tarnbien
se farniliarizara con algunas reacciones quimicas.
95
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiante sea capaz de:
• Separar una mezcla de compuestos orqanicos, utilizando la tecnica de extracci6n.
• Conocer y aplicar los diferentes tipos de filtraci6n.
Materiales
Tubos de ensayo
Gradilla para tubos de ensayo '
erlenmeyer
beakers
embudo de separacion
plancha de calentamiento
matraz para filtracion al vaclo
embudo Buchner
papel de filtro
bomba de vacio
horno
balanza
Reactivos:
acido salicilico
acetanilida
dietil eter
sulfato de magnesio (Anhidro)
bicarbonato de sodio
Reactivo para la prueba de cloruro de hierro
acido clorhidrico 6M
..I
Procedimiento:
Consulte los MSDS antes de comenzar el experimento.
En este experimento usted trabajara en pareja. Pese 1.0 gramo de una muestra que
contiene una mezcla de acido salicllico y acetanilida, la cual encontrara en la mesa de
reactivos. Esta sera la muestra con que usted trabajara. Reservela.
,
Para determinar la solubilidad de acetanilida y acido salicilico en agua y dietil eter,
afiada 0.5 mL de agua a cuatro tubos de ensayo; disuelva una pequefia cantidad de
acetanilida pura que se encontrara en la mesa de reactivos en uno de los tubos de
ensayo, repita el mismo procedimiento con acido salicilico puro en un segundo tubo de
ensayo. En el tercer tubo de ensayo, coloque una pequefia cantidad de la mezcla que
peso y el cuarto tubo 10 utilizara como control. A cada uno de los tubos afiada una gota
de una solucion de 1% de cloruro de hierro. Anote todas sus observaciones.
i
I
Ahora, disuelva la muestra que peso en 25 mL de dietil eter. Debido a la gran
volatilidad del eter debera manejarlo siempre en el aspirador de vapores.
Transfiera su muestra a un embudo de separacion y proceda a afiadir 15 mL de una
solucion de NaHC03 (5%). Observe cuidadosamente si hay alqun cambio l,Es una
solucion hornoqenea?
96
I
97
De no ser una solucion homoqenea, agite con mucho cuidado, al principio suavemente,
liberando la presion y gradualmente mas vigorosamente. Luego deje reposar. Usted
debera de mezclar los componentes de esas dos fases para permitir que ocurra la
reaccion correspondiente en este caso y para permitir que los componentes tengan la
oportunidad de disolverse en la fase por la cual sienta mayor afinidad; luego separara
las fases. Repase cuidadosamente la teorfa sobre la tecnlca de extracclon,
especialmente las partes fa la i y lIeve a cabo esta extraccion. Tenga mucho cuidado
al hacer esto, recuerde que pod ria aumentar considerablemente la presion en el
embudo. ~Por que?
Prediga la composlcion de cada una de las fases. i.Cual corresponde a la fase
orqanica, la fase superior 0 la inferior? ~Cual corresponde a la fase acuosa? ~Como
pod ria probarlo?
Separe las fases.
Ahora, repita la extraccion de la fase orqanica con otra porcion de 15 mL de la solucion
de NaHC03 (5%). Mezcle las fases acuosas.
En un tubo de ensayo limpio repita la prueba de cloruro de hierro descrita
anteriormente, utilizando una pequeria cantidad (aproximadamente 0.5 mL) de la fase
orqanica. Observe cuidadosamente. ~Que paso? ..Compare estos resultados con los
que obtuvo cuando llevo a cabo esta prueba en la parte inicial. ~Cual de los dos
componentes de la mezcla inicial se encuentra presente en esta fase orqanica? Y el
otro compuesto, ~A donde se fue?
La fase orqanica debe de ser secada utilizando sulfato de magnesio (anhidro), deje en
reposo por aproximadamente 15 min. Despues filtre por gravedad el agente secante.
Debe trabajar durante esta parte en el extractor. Evapore el disolvente utilizando un
betic de Marfa sobre una plancha de calentamiento. Debe tener mucho cuidado en
este paso. No evapore completamente el disolvente. Dejelo enfriar y que se formen
todos los cristales. Determine el peso de este componente.g Corno pod ria determinar la
identidad de este compuesto?
Ahora debera enfocar su atencion hacia la fase acuosa. ~Que contiene? ~Como
pod ria recobrar el compuesto? Primero debe evaporar cualquier traza de eter etilico
que pueda contener. Esto 10 hara con mucho cuidado calentando por un minuto en el
aspirador de vapores sobre un baric Maria. Luego enfriara la muestra hasta
temperatura salon.
Diserie un rnetodo por el cual pueda recuperar el componente que se encuentra en la
fase acuosa. Uti lice la ecuacion quimica para la reaccion acido-base que escribio en la
asiqnacion pre-Iaboratorio para indicar cual es la especie en solucion, ~Como pod ria
lograr que esta especie salga de solucion, es decir, que se convierta en una especie
insoluble? GQue reaccion tendria que lIevar a cabo?
Permita que el solido recuperado se seque dejandolc destapado y pese durante el.proximo periodo de laboratorio.
Consulte con su instructor el procedimiento disenado por usted y luego ejecutelo.
Desperdicios Peligrosos:
Con los valores de las dos pesadas determine cuantitativamente la cornposicion de la
rnezcla inicial.
Todos los desperdidos que solo contengan compuestos orqanicos iran a un envase
rotulado como Disolventes Orqanicos , Aquellos desperdicios que tienen compuestos
orqanicos y agua iran a un envase rotulado como mezcla acuosa.
Los papeles de filtro se desecharan en un envase designado para esto.
EI sulfato de magnesio se desechara en un envase asignado para esto.
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios.
Preguntas para discusion:
1. Analice los resultados experimentales y compare con la cornposicion teorica que su
instructor Ie indicara.
2. Analice los posibles errores experimentales.
3. Compare y discuta sus resultados con sus cornparieros.
4. Compare y discuta sus resultados basandose en el concepto de el coeficiente de
particion.
Referencia:
I. Montes, C. Lai "Hey; Where did it go? A Guided Inquiry Experiment for the Organic
Chemistry" The Chemical Educator 2007, 12, 175-176.
98
(,Donde se absorben los analqeslcos en el Tracto 1/Z-f>/IO,Gastrointestinal?
Extraccion, Recrlstalizacion y Punto de Fusion
EI experimento durara tres periodos de laboratorio, La primera semana realizaran un
proceso de extraccion liquido-liquido de Aspirina y de Acetarninofen. La segunda
semana llevaran a cabo la recristalizacion de cada uno de los analqesicos extraidos:
Aspirina y Acetaminofen y en la tercera semana Ie tornaran el punta de fusion a dichos
analqesicos recristalizados.
Primera Semana: ~Donde se absorben los analqesicos en el Tracto Gastrointestinal?
Durante esta experiencia de laboratorio se farniliarizara con el rnetodo de extraccion
utilizando compuestos orqanicos con aplicaciones farrnacoloqicas. Las propiedades de
solubilidad de estos dos compuestos son parecidas, por 10 tanto, utilizara las
diferencias en sus propiedades acido-base para lograr esta separacion, Tambien podra
establecer una relacion entre ciertas reacciones quimicas y el comportamiento
btoloqico del ser humano al consumir los analqesicos bajo estudio.
Asiqnacion Pre-Laboratorio
1. Estudie cuidadosamente el Apendice de Extraccion y el de Analqesicos
2. Repase los siguientes conceptos:
• Igual disuelve igual
• pKa
• pH• densidad
2. Busque la densidad para acetato de etilo y agua.
3. Busque la estructura de Aspirina y de Acetarninofen.
4. Serials los grupos funcionales que estan presentes en estos compuestos y
busque los valores de pKa respectivamente.
5. Establezca la ecuacion quimica correspondiente al reaccionar con una base
diluida (NaHC03 al 5%) cada uno de los siguientes compuestos Aspirina y
Acetarninofen.
6. Busque el pH del estornaqo del intestino.
I
Introducci6n:
Los analqesicos tienen un gran uso cotidiano para aliviar ciertos padecimientos que no
necesitan medicamentos de alto costo. EI tener un dolor de cabeza 0 muscular, una
fiebre 0 una inflamaci6n son condiciones que diariamente se tratan por medio de estos
medicamentos y algunas no necesitan el visto bueno de un medico para consumirlas.
Cabe serialar que no todas actuan en el rnisrnoluqar ni son igual de efectivas. Dentro
de este grupo de medicamentos y para prop6sito de este experimento se estaran
discutiendo las siguientes: aspirina, Acetarninofen y fenacetina (el cual se estudiara su
compuesto activo p-fenetidina). Con la excepci6n de fenacetina, estas drogas son de
las de mayor uso entre la poblaci6n.
Aspirina y Acetarnlnofen son analqesicos (alivian el dolor), antipireticos (reducen la
fiebre) y poseen un mecanismo de acci6n muy parecido. No obstante, sus efectos son
distintos. La diferencia entre ambas reside en el potencial como analqesico y en el
hecho que aspirina es anti-inflamatoria, mientras que Acetarninofen no posee dicha
caracterfstica. Tarnbien se diferencian en el tiempo de media vida al consumirse y en
los 6rganos en que se absorben. Los farmacos donde su ingrediente activo es aspirina
(Bayer, Advil) su absorci6n ocurre rapidarnente en el est6mago y su tiempo de media
vida es de 15-20 minutos. En cambio, cuando se consume Acetarninofen (Tylenol,
Panadol) esta se absorbe rapidarnente en el tracto gastrointestinal y su tiempo de
media vida son 2 horas.
EI mecanismo de acci6n, de ambos analqesicos, tiene como fin el inhibir la sfntesis de
prostaglandinas; estas son semejantes alas hormonas del cuerpo que son derivadas
de los lipidos. Las mismas ejercen distintos efectos cuando se activan, entre los que se
puede mencionar: constricci6n y dilataci6n de las arterias, coagulaci6n de la sangre y
relajaci6n muscular. Ambas detienen la sfntesis inhibiendo la enzima ciclooxigenasa
(COX) la cual es importante para la producci6n de las prostaglandinas padres.
Cuando se sufre una calda, la primera reacci6n del cuerpo es comenzar una cascada
inmunol6gica que incluye la activaci6n de la COX. Esta hace que las prostaglandinas
padres se produzcan, luego se derivan una serie de agentes que se encargan de
coagular la sanqre (busca cerrar la herida), producir inflamaci6n (causa hinchaz6n y
rubor en el area de la herida) y dependiendo de la magnitud, causan fiebre. AI consumir
estos medicamentos se inhibe la COX deteniendo todas las reacciones anteriormente
mencionadas, recordando que Acetarninofen no detendrfa el proceso de inflamaci6n.
Fenacetina es un analqesico que varia en su punta de acci6n. Esta se encarga de
sedar el tracto sensorial de la espina dorsal, adernas causa depresi6n del musculo
cardiaco 10 cual puede producir paralisis del mismo. Como consecuencia de esto, se
recetan en bajas dosis del mismo y su mecanismo de acci6n es distinto al de las
drogas antes mencionadas. Esta se utiliza para miqraria, artritis, neuralgia intercostal y
ataxia locomotora. En el desarrollo de este experimento se estara utilizando el
precursor de Fenacetina, el cual se denomina p-Fenetidina.
100
1!I
~I
101
'r
I Objetivos:
It
Separar una mezcla de compuestos orqanicos, utilizando el metodo de
extracci6n ..
Aplicar los diferentes tipos de filtraci6n.
Analizar los conceptos de pKa, reacciones acido-base, solubilidad y pH para
diseriar la separaci6n.
Materiales:
Erlenmeyer
Beakers
Embudo de separaci6n
Plancha de calentamiento
Matraz para filtraci6n al vacfo
Embudo Buchner
Papel de filtro
Papel Litmus
Bomba de vacfo
Horno
Balanza
Espatulas
Embudo c6nico
Probetas
Agitadores
Hielo
Micro-pipeta 0 micro jeringuilla
f
1
Reactivos:
Aspirina
Acetarninofen
Bicarbonato de sodio
Acido clorhidrico
Hidr6xido de sodio
Sulfato de magnesio (Anhidro)
Acetato de etilo
Procedimiento:
Consulte los MSDS antes de comenzar el experimento.
I. Pruebas de solubilidad
Proceda hacer pruebas de solubilidad para Acetarninofen y para aspirina utilizando
acetato de etilo y una soluci6n de NaHC03 (5%). Anote todas sus observaciones.
II. Extraccion
Cada estudiante reciblra una muestra rotulada y pesada de dos
compuestos orqanlcos, Disuelva la muestra en 25 mL de acetato de etilo.
Transfiera la muestra a un embudo de separaci6n y proceda ariadir 20 mL de NaHC03(5%), en dos porciones de 10 mL. Agite vigorosamente entre cada adici6n. GEs una
soluci6n hornoqenea 0 heteroqenea? Explique.
Luego, proceda a separar las fases. Establezca una distinci6n entre la fase orqanica y
la acuosa. Ahora, prediga la composici6n de cada una de las fases. Mida el pH usando
el papel Litmus.
La fase orqanica debe de ser secada utilizando sulfato de magnesio (anhidro), deje en
reposo por aproximadamente 15 min. Despues filtre por gravedad el agente secante
(vea la figura 1 y 2). Oebe trabajar durante esta parte en el extractor. Evapore el
disolvente utilizando un betio de Marfa sobre una plancha de calentamiento. No
evapore completamente el disolvente si 10 que posee es un solido disuelto. Dejelo
enfriar y que se formen todos los cristales. Oetermine el peso de este componente
1 2 3
4 5 6 7
Figura 1. Como doblar el papel de filtro
102
103
Figura 2. Aparato para filtrar por gravedad
Consulte el procedimiento disefiado con su instructor antes de ejecutarlo. Diserie
un rnetodo para recuperar el componente que se encuentra en la fase acuosa.
Determine cual compuesto de su muestra inicial reacciono y se encuentra en esta fase.
Mida el pH. Luego, ~Que reaccion IIevarfa a cabo para sacar esta especie de solucion?
Una vez recupere el compuesto que esta en esta fase, calcule por diferencia el peso
de este compuesto.
Cuando recupere sus dos compuestos: Aspirina y Acetarninofen, proceda a colocarle
papel de parafina y guardarlos hasta la proxima semana donde realizaran la
recristalizacion de cada uno de los analqesicos,
Desperdicios Peligrosos:
Todos los desperdicios que solamente contengan compuestos orqanicos Iran a un
envase rotulado como: Disolventes Orqanicos, Los que posean compuestos
orqanicos y agua seran descartados en el envase IIamado: Mezcla acuosa. EI sulfato
de magnesio, los papeles de filtro y el papel Litmus seran desechados en unos envases
asignados para solidos,
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios, ni en los extractores 0 areas de
trabajo.
Preguntas de discusi6n:
1. Explique en cual de las dos fases: orqanica 0 acuosa, la concentracion de
aspirina es mayor. ~Por que?
r
3. Analice cual es la importantia del pKa y el pH de la muestra al realizar este
experimento.
2. Explique en cual de las dos fases: orqanica 0 acuosa, la concentracion de
acetarninofen es mayor. ~Por que?
5. ~Donde se absorbe mas eficientemente la aspirina, en el estornaqo 0 en los
intestines? Explique.
4. ~Como se pod ria establecer la relacion entre las reacciones qulmicas realizadas
y la absorcion bioloqica de estos compuestos farrnacoloqicos cuando se
consumen? Relacione con el pH del estornaqo y del intestine.
6. ~Donde se absorbe mas eficientemente Acetarninofen, en el estornaqo 0 en los
intestines? Explique.
Referencias:
http://www.migraines.org/treatmentlprotyl.htm
http://www.neroskills.comlindex.html?main=tbi/pain.shtml
http://www.priory.com/med/aspirin.htm#Mech
The MercK Inddex (1996). (Twelfth Edition) Meck & Co, Inc. White House Station, N.J.
Physician's desk reference (2002). (56 edition) Medical Economics Thomson
Healthcare, Montvale. pag. 2010.
Segunda Semana: Recristalizacion
EI proposito de este experimento es la purificacion de cada uno de los compuestos que
recupero de la extraccion realizada la semana pasada. En este experimento cada
integrante por pareja debera recristalizar uno de los analqesicos: Aspirina 0
Acetarninofen. Para poder lograr este objetivo primeramente tendra que determinar
cual es el mejor disolvente para cada uno de los compuestos, por 10 tanto tendran que
realizar pruebas de solubilidad.
Aslqnaclon Pre-Laboratorio:
Estudie cuidadosamente el Apendice de Recristalizacion
~En que consiste la recristalizacion?
~Cuales son los criterios a considerar en la seleccion de un buen disolvente?
~Como se lIeva a cabo una mezcla de disolventes para una recristalizacion?
104
105
Repase los conceptos de:
• Igual Disuelve Igual
• Polaridad de la molecula
• Solubilidad
Soluble
Insoluble
Parcialmente soluble
Ordene en forma ascendente la polaridad de los siguientes disolventes:
hexano, agua, acetato de etilo y etanol al 95%.
Prediga cual sera mas soluble en el disolvente mas polar: aspirina 0
acetarninofen.
Introducci6n
Una de las tecnicas de mayor importancia en el campo orqanico es la recristalizacion.
Esto se debe a que en la mayoria de las reacciones quimicas el producto deseado no
se obtiene puro, sino que adernas hay presencia de sales 0 impurezas. EI proceso de
recristalizacion es el rnetodo mas apropiado para eliminar las impurezas solubles que
contaminan un solido, por medio de diversas cristalizaciones sucesivas utilizando un
disolvente puro 0 una mezcla de disolventes.
•
GComo seleccionar el mejor disolvente para lograr la recristalizacion del producto
deseado? Primeramente hay que realizar una serie de pruebas de solubilidad con
diferentes disolventes y el seleccionado debe de cumplir con los siguientes criterios:
• Ser volatil (bajo punta de ebullicion).
• No debe disolver el solido a purificar a temperatura ambiente, pero debe
disolverlo completamente cuando esta caliente.
• EI solido a recristalizar debe ser practicarnente insoluble cuando el disolvente
este frio.
• No debe ocurrir interaccion quimica entre el disolvente y el solido a recristalizar.
EI solido que se va a purificar se disuelve en la minima cantidad del disolvente
seleccionado. Este disolvente debe de estar en su punta de ebulliclon antes de anadirlo
al solido. Es bien importante que mantenga todo el tiempo el sistema en caliente. En el
caso ideal todo el producto deseado debe de separarse en forma de su red cristalina de
todas las impurezas. De quedar alguna impureza insoluble en la solucion, se procede
hacer una filtracion por gravedad: rapida y en caliente. Por otro lado, de tener una
impureza que posea color se procede a utilizar carbon activado. GPor que? Luego,
remueve el carbon activado por medio de una filtraclon por gravedad. Para culminar el
proceso 10 deja enfriar a temperatura ambiente y luego, de no existir impurezas que se
precipiten a bajas temperaturas, se colocan en un bane de agua-hielo para que se
terminen de formar los cristales. Una vez obtenga sus cristales se procede a filtrar por
succion y se lavan los mismos utilizando una pequeria cantidad del disolvente frio.
EI proceso de recristalizaci6n consiste en el uso de la propiedad de solubilidad debido a
que varia con la temperatura. La solubilidad se hace mayor al aumentar la temperatura
y disminuye al disminuir la temperatura y es de esto precisamente en 10 que consiste la
recristalizaci6n.
Objetivos
Determinar los mejores disolventes para recristalizar Aspirina y
Acetaminofen.
Aplicar diferentes metodos de recristalizaci6n para Aspirina y Acetaminofen.
Analizar cual es el rnetodo mas efectivo que promueve la formaci6n de los
cristales con mayor pureza.
Erlenmeyer de 500 mL
Erlenmeyer de 125 mL
Equipo de filtraci6n por succi6n
Bario de Maria
Planchas de calentamiento
Tubos de ensayos (12 por pareja)
Grapas rnetalicas
Hielo
Papel de filtro para filtraci6n por gravedad
Papel de filtro para filtraci6n por succi6n
Embudo de vidrio
Materiales
Reactivos
Agua
Etanol al 95%
Acetona
Acetato de etilo
Hexano
Tolueno
Procedimiento
I. Pruebas de solubilidad
En un tubo de ensayo ariada una PIZCA del compuesto (Aspirina 0 Acetarninofen),
Anada aproximadamente 0.5mL del disolvente, gota a gota (-10 gotas). Es importante
que mientras afJada el disolvente a la muestra 10 haga con la pipeta en una posici6n
106
•tota/mente vertical en todo momento. De esta manera poare contro/ar efectivamente /a
cantidad de diso/vente que este afJadiendo. Repita con los siguientes disolventes:
agua, etanol al 95%, hexane y acetato de etilo. Si la muestra es poco soluble a
temperatura ambiente: coloque el tubo de ensayo en un bane de Maria. Si a
temperaturas altas es soluble, deje enfriar a temperatura ambiente y observe si obtiene
sus cristales. Anote sus observaciones en la siguiente tabla:
Disolvente Solubilidad a Solubilidad a (,Recristalizo a
temperatura temperatura alta temperatura
salon salon?
Agua
Etanol95%
Hexano
Acetato de etilo
De usted no encontrar un buen disolvente para lograr su recristalizaci6n debera hacer
una Mezcla de diso/ventes. I.-C6mo usted prepararia la mezcla de disolventes? I.-Cuales
disolventes utilizaria? I.-Por que? Recuerde anotar sus observaciones.
n. Recristalizacion
En este experimento trabajara individual mente, pero formara parte de un equipo de
ocho estudiantes donde cada uno recristalizara su compuesto recuperado de la
extracci6n, Aspirina 0 Acetaminofen, a condiciones diferentes. Luego, cornpararan sus
resultados para determinar cuales son las mejores condiciones para esta muestra.
Transfiera su aspirina 0 el Acetarninofen a un matraz Erlenmeyer. Caliente el 0 los
disolvente(s) en un bane de Maria hasta su punta de ebulllcion y debe agitar
despues de cada adici6n. Disuelva su compuesto en el disolvente seleccionado y
proceda hacer la recristalizaci6n. Recuerde utilizar la cantidad minima de
disolvente. Si anade exceso, probablemente tendril problemas en el proceso de
recristalizacion,
Tratara su soluci6n caliente mediante uno de los cuatro procedimientos descritos a
continuaci6n y que Ie sera asignado por su instructor:
Procedimiento A
Una vez disuelto el compuesto, saque el matraz del bane de Maria y tape con un
cristal de reloj. Deje enfriar a temperatura ambiente hasta que termine el proceso
de recristalizaci6n.
Procedimiento B
Siga el procedimiento A. Luego, coloque el matraz en un beiio de agua-hie/o.
107
grapa
Embudo
Biichner
Procedimiento C
Una vez disuelto el compuesto, saque el matraz del baric de Maria, tape con un
crista I de reloj. Coloque el matraz en el beiio a temperatura ambiente hasta que
termine de recristalizar. Se debe mantener la temperatura del barto, asi que es
recomendable que siga el siguiente ensamblaje de equipo.
Procedimiento D
Una vez disuelto el compuesto, saque el matraz del bano de Maria, tape con un
cristal de reloj y cotoque en un beno de agua-hie/o.
Es importante que durante el proceso de recristalizaci6n no se perturbe el
sistema 0 se dafiaran 105 resultados del experimento. Para todos los
procedimientos se debe observar el tiempo que se tardan los cristales en salir de
solucion, su forma, color y apariencia en general. Este es un buen momento para
observar los cristales de otros compafieros que hayan trabajado procedimientos
diferentes de recristalizacion.
Una vez haya finalizado el proceso de recristatlzaclon: filtre por succion a un embudo
Buchner, seco y pesado, ilustrado en el diagrama a continuacion:
Tubo de goma Hacia bomba
~Zi?2~""!m~~ ~ de vacio
Figura 1: Aparato para filtrar por succion
Lave los cristales con un poco de disolvente frio. Si es mezcla de disolventes: lave los
cristales con un poco del disolvente en el que es insoluble el compuesto. Recuerde que
debe de estar frio.
108
1
Desperdicios Peligrosos:
lodes los desperdicios que sola mente contengan compuestos orqarucos Iran a un
envase rotulado como: Disolventes Orgimicos. Los que posean compuestos
orqanicos y agua seran descartados en el envase Ilamado: Mezcla acuosa. Los
papeles de filtros seran desechados en un envase asignado para s6lidos ..Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios, ni en los extractores 0 areas de
trabajo.
Preguntas de Discusion
1. GPor que en el proceso de recristalizaci6n debe utilizarse una cantidad minima de
disolvente?
l:-I 2. GEn que partes del proceso hay perdidas del material a recristalizar? GC6mo se
podrfan evitar?
3. GEl agua es el disolvente ideal para recristalizar cualquier s6lido?
Referencias:
http://www.fcen.uba.ar/ecytlrecrilindex.htm
http://www·9uimicaorganica.net/laboratorios/recristalizacion/recristalizacion.htm
Tercera Semana: Punto de Fusi6n
EI prop6sito de este experimento es determinar la efectividad de los cuatro diferentes
procedimientos de recristalizaci6n realizados la semana anterior. Para lograr este
objetivo se utilizara el punta de fusi6n como tecnica para determinar la pureza de los
productos.
Asiqnacion Pre-Laboratorio:
Estudie cuidadosamente el Apendice de Punto de Fusi6n y explique los
siguientes conceptos:
.j
Punto de fusi6n
Punto eutectico
Temperatura eutectica
Mezcla eutectica
Instrumento para determinar el punta de fusi6n y la diferencia entre los
mismos
Calibraci6n del term6metro
109
r,-·,.-----------------
GCuales son los diferentes usos de la tecnica de punta de fusion?
GComo las irnpurezas afectan el punta de fusion?
lntroducclon
Las propiedades fisicas son importantes para los quirrucos orqarucos debido a que
pueden ayudar a: determinar la identidad de un desconocido, el estado de pureza de
un producto, en la separacion de dos 0 varios compuestos y determinar cual tecnica se
pod ria utilizar para purificar 0 separar los productos obtenidos de una reaccion. Estas
son propiedades que determinan aspectos de la materia sin cambio en la cornposicion
de ella. Algunos ejemplos son: punto de fusion, punta de ebullicion, indice de refraccion
y densidad; entre otras. Durante este periodo de laboratorio se estara estudiando la
importancia del punta de fusion.
Una de las propiedades fisicas de mayor importancia para un solido es el punta de
fusion. EI cual es la temperatura a la cual una sustancia pasa del estado solido al
estado liquido al aplicarsele calor. EI punta de fusion es importante para el quimico
orqanico debido a que puede ayudar a determinar la identidad de un compuesto
desconocido, al compararlo con el valor de la literatura. No obstante, nunca se debe de
utilizar como criterio unico de identificacion: esto se debe a que existen diferentes
compuestos que pueden presentar el mismo punta de fusion.
Por ejemplo, urea y acido cinarnico para ambos compuestos su punta de fusion es
(120-121 DC). Si usted tiene un desconocido que posee como punta de fusion 120-121
DC: GComo pod ria identificar si es urea 0 acido cinamico? Para lIegar a su conclusion
debera hacer un punta de fusion mixto. EI MEL-TEMP acepta hasta tres tubos
capilares, par 10 tanto prepara un tubo capilar con urea, otro tubo con acido cinarnico y
en el tercer tubo aiiade una mezcla de 1:1 del desconocido con urea. Toma los puntos
de fusion si la mezcla se funde a 120-121DC esto implica que el desconocido es urea,
pero si el punto de fusion disminuye 0 el range se amplia, indica que urea se convirtio
en una impureza. GQue hace ahora? Procede hacer 10 mismo nuevamente, pero
utilizando una mezcla del desconocido con acido cinarnico y mida el punta de fusion.
Tarnbien, el punta de fusion se utiliza como un criterio de pureza. EI punta de fusion de
un solido puro tiene un intervalo de 1-2 grados de diferencia. En cambio cuando hay
presencia de una impureza el range se amplia, difiere de mas de dos grados de
diferencia y el punta de fusion disminuye.
Un solido puro posee una red cristalina compacta y definida debido alas fuerzas
intermoleculares que predominan; ver figura 1. En cambio, cuando la red cristalina del
solido posee una impureza soluble, esta debilita la cohesion existente en el arreglo
estructural, 10 cual produce que la energia necesaria sea menor.
110
Figura1: Red cristalina de un solido puro y un solido con una impureza soluble
Es por esta razon que cuando un solido posee una impureza soluble: Siempre el punto
de fusi6n del compuesto disminuire, aunque la impureza posea un punta de fusi6n
mayor que el compuesto.
Objetivos
Determinar el punto de fusion de los analqesicos: Aspirina y Acetarninofen
recristalizados.
Discutir la relacion entre el punto de fusion de un compuesto y su pureza.
Comparar la relacion entre la rapidez y temperatura de formacion de los cristales
y la pureza de los productos.
Analizar cual es el mejor medio para lIevar a cabo la recristalizacion a traves del
punta de fusion.
Materiales
Equipo para medir punto de fusion: MEL-TEMP
Tubos capilares
Terrnornetro
Cristal de reloj
Reactivos
Aspirina y Acetarninofen recristalizados por el estudiante durante la
semana anterior
Aspirina pura
Acetarninofen pura
111
Procedimiento
Para este experimento se utilizara el instrumento MEL-TEMP.
Figura 2: Aparato para medir el punta de Fusion
Determine el punta de fusi6n de las siguientes muestras:
• Aspirina pura provista por el instructor
• Aspirina que usted recristaliz6
• Mezcla que contiene 1:1 aspirina pura y aspirina que usted recristaliz6
• Acetaminofen puro provisto por el instructor
• Acetaminofen que usted recristaliz6
• Mezcla que contiene 1:1 acetarninofen puro y acetarninofen que usted
recristaliz6
112
Prepare cada muestra en diferentes tubos capilares. Coloque los tubos capilares en el
MEL-TEMP. Asequrese de que el term6metro este calibrado antes de comenzar el
experimento. Aumente la temperatura del MEL-TEMP gradualmente.
EI MEL-TEMP acepta tres tubes capilares. Por tal razon se recomienda que primero
tome simultaneamente los puntos -de fusion alas tres muestras que contienen aspirina.
Luego, determine simuttaneamente los puntos de fusion de las muestras que contienen
Acetaminofen.
Recuerde que debe de pesar la muestra que usted recristalizo la semana pasada y
determine el % de recuperacion de la recristalizacion para Aspirina y Acetarninofen.
Recuerde intercambiar y discutir los resultados con los demas miembros de su equipo.
Anote sus observaciones en una tabla similar a la que se encuentra a continuacion:
Tabla de datos obtenidos
Sustancia Punto de Fusion % Recuperacion(Oe)
1. Aspirina pura ------
2. Acetarninofen puro ------
3. Mezcla 1:1 aspirina pura y aspirina
recristalizada sequn el procedimiento ------
asignado
4. Mezcla 1:1 Acetaminofen puro y
Acetarninofen recristalizado sequn el ------
procedimiento asiqnado
5. Aspirina recristalizada sequn el:
------ ------
Procedimiento A
Procedimiento B
Procedimiento C
Procedimiento 0
6. Acetarninofen recristalizado sequn
el: ------ ------
Procedimiento A
Procedimiento B
Procedimiento C
Procedimiento 0
113
114
Precauciones
Recuerde que el instrumento esta caliente mientras este funcionando.
Si el term6metro no sale mientras el MEL-TEMP esta caliente, espere que se enfrfe.
EI exito del experimento depende del esmero y'cuidado que usted Ie dedique. Si uno de
los miembros es descuidado en su trabajo las conclusiones que obtendran del
experimento no seran confiables.
Desperdicios Peligrosos:
Todos los desperdicios s61idos deben de disponerse en un envase asignado. Los tubos
capilares no se echan en el zafac6n, tarnbien tendran un envase disponible para
descartarlos.
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios, ni en los extractores 0 areas de
trabajo.
Preguntas de Discuslon:
1. Discuta la pureza de los cristales de Aspirina. GTendran alguna impureza? De
tener alguna explique: Gcual seria la impureza?
2. Discuta la pureza de los cristales de Acetarninofen. GTendran alguna impureza?
De tener alguna explique: Gcual seria la impureza?
3. GCual de las cuatro recristalizaciones result6 en unos cristales mas puros?
Explique.
4. GEn cual de las cuatro recristalizaciones se obtuvo un por ciento de
recuperaci6n mayor?
5. Observe la apariencia de los cristales, GHay diferencias entre las muestras
recristalizadas?
6. GQue relaci6n existe entre la pureza y el tarnario de los cristales?
Referencias:
http://docencia.udea.edu.co/cen/tecnicaslabguimico/02practicas/practica08.htm
http://www.guimicaorganica.netJlaboratorios/recristalizacion/recristalizacion.htm
www.ugr.es/-guiored/lab/operbas/recrist.htm
www2.volstate.edu/ .../ Labs/Melting Point.html
http://www.wpi.edu/Academics/Depts/Chemistry/Courses/General/meltingpoint.html
http://144.92.39.64/JCESoftlCCAlCCA6/MAIN/1 ChemLabMenu/MeasuringlTemperatur
e/meltpt menu/MENU.HTM
116
Destllaclon
Asiqnacion Pre Laboratorio:
Estudie cuidadosamente el Apendice de Destilacion dando enfasis especial a los
siguientes conceptos:
Tecnica de destilacion
Punto de ebullicion
Nomograma
Destilacion simple
Destilacion a presion reducida (al vacio)
Destilacion fraccionada
Destilacion al vapor
Ley de Dalton
Ley de Raoult
Diagrama de fases para una solucion ideal binaria
Platos teoricos
Mezclas azeotropicas
Diagrama de fases para un azeotrope
Indice de refraccion
Refractometro Abbe
Cromatograffa
lntroducclon:
Durante esta experiencia de laboratorio usted se farniliarizara con el rnetodo de
destilacion y su utilidad para separar una mezcla de compuestos orqanicos. Tarnbien
se farniliarizara con algunas propiedades ffsicas tales como punta de ebullicion e fndice
de refraccion.
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiantes sea capaz de:
Separar una mezcla de compuestos orqanicos utilizando la tecnica de destilacion.
Determinar el fndice de refracclon de un compuesto orqanico utilizando el
refractornetro Abbe
Determinar la pureza de un destilado utilizando el refractornetro Abbe.
Materiales y Equipo:
1. equipo de destilaci6n
2. papel de aluminio
3. grasa
4. grapas azules
5. perlas de vidrio ("boiling chips")
6. mangas de gomas
7. agitadores rnaqneticos
8. planchas de agitaci6n
9. mantas de calentamiento
10. hielo
11. grapas de metal
12. "kimwipes"
13. refract6metro
14. equipo de micro escala
15. columnas empacadas (no deben contener lana de vidrio)
Reactivos:
1. acetona de lavado
2. agua
3. 1-propanol
Procedimiento:
Consu/te /os MSDS antes de comenzar e/ experimento.
Experimento A
Destilaci6n simple de un Jiquido puro en escala macro
En un matraz de fondo redondo de 25 mL coloque una barra rnaqnetica (0 tres 0
cuatro perlas de vidrio). Fije el matraz al soporte de hierro con una grapa de metal y
.ariada 10 mL del liquido a destilarse (agua 0 2-propanol sequn Ie indique su instructor)
a traves de un embudo de cuello largo. Cuando se hace una destilaci6n el matraz
de destilaci6n debe ser de fondo redondo y este debe ser 10 suficientemente grande
para que el llquido a destilarse ocupe de 1/2 a 1/3 de su volumen. Ahora ensamble el
equipo para una destilaci6n simple tal y como se ilustra en la Figura 1.
117
adaptador
de '-...tenn6metro ,
ca conectada ulador de L-- --"
v I age
~ cabeza de destilaci6n
\destilaci6nF=====~ • mangas
- manta de ~calentamiento
agitador magnetico/
figura 1. Equipo para una destilacion simple utilizando un calentador "Thermowell".
Para hacer esto primero coloque la fuente de calor debajo del matraz. Si va a utilizar
aqltacion rnaqnetica y manta de calentamiento, coloque la manta sobre el agitador
rnaqnetico y conecte la manta al regulador de voltaje. Entonces ajuste la altura del
matraz para que quede dentro de la manta. Si va a utilizar una plancha de
calentamiento que tarnbien provee aqitacion, ajuste la altura del matraz para que quede
aproximadamente de 1 a 2 mm sobre la superficie de la plancha de calentamiento.
Lubrique las uniones y monte la cabeza de destilacion sobre el matraz. Presione
firmemente para asegurarse de que la union este sellada. Se conoce que la union esta
sellada cuando esta se ve transparente. No use un exceso de lubricante porque puede
contaminar la muestra. Ahora conecte la columna de condensacion a la cabeza de
destilacion y luego conecte el coda al condensador y asegure este utilizando una grapa
de metal que podra colocar sobre la union entre el condensador y el codo. EI recipiente
recibidor sera una probeta de 10 mL para poder medir el volumen del Ifquido destilado.
Coteje que todas las uniones esten selladas para evitar escape de gas durante la
destilacion. Conecte las mangas de goma al condensador de modo que el agua entre
por la parte mas baja del condensador y salga por la parte mas alta. Abra el grifo para
permitir que el agua circule por el condensador. Tenga cuidado. Debe usar una
presion baja de agua porque de 10 contrario puede salirse la manga y mojar la
mesa. Inserte el terrnornetro con mucho cuidado en el adaptador de terrnornetro y
conecte el adaptador a la parte superior de la cabeza de destilacion. Ajuste la altura
del terrnornetro de modo que la parte superior del bulbo quede a la altura de la salida
hacia el condensador. Llame al instructor para que coteje el equipo y cuando este 10
apruebe comience la destilacion encendiendo la fuente de calor y la aqitacion. Caliente
118
I
119
de modo que comience la ebullici6n del liquido y luego ajuste el calor para que destile
a una velocidad aproximada de una gota por segundo. Anote la temperatura en
que cae la primera gota en el recibidor y luego anote la temperatura por cada mL
destilado. Detenga la destilaci6n cuando quede de uno ados mL de liquido en el
matraz de destilaci6n. Nunca destile hasta sequedad porque los vapores de
algunos liquidos pueden calentarse hasta temperaturas muy altas y en algunas
ocasiones pueden descomponerse causandb la explosion del envase. Haga una
qrafica de la temperatura del term6metro como funci6n del volumen del liquido
destilado.
La temperatura que se mantiene constante durante la mayor parte de la destilaci6n es
el punta de ebullici6n experimental. Determine cual es este punta de ebullici6n y
compare con el punta de ebullici6n reportado en la literatura para este liquido.
Experimento B
Dastilacion simple de una mezcla de agua y 2-propanol en escala macro.
En un matraz de fonda redondo de 100 mL coloque una barra rnaqnetica (0 tres 0
cuatro perlas de vidrio). Fije el matraz al soporte de hierro con una grapa de metal y
ariada 20 mL de agua y 20 mL de 2-propanol a traves de un embudo de cuello largo.
Monte el equipo para una destilaci6n tal y como se ilustra en la Figura 1. Proceda de
acuerdo alas instrucciones dadas en el experimento A. Conserve el destilado para ser
utilizado en el experimento de destilaci6n
fraccionada.
Experimento C
Destilaclon fraccionada de una mezcla de agua y 2-propanol en escala macro
Luego que el matraz de destilaci6n utilizado en el Experimento B se haya enfriado,
vierta dentro de este el destilado obtenido en esa destilaci6n simple y monte el equipo
para una destilaci6n fraccionada sequn se ilustra en la Figura~. Observe este equipo
difiere del equipo de una destilaci6n simple en que se ha colocado una columna de
condensaci6n Liebig (Ia columna ancha), empacada con perlas de vidrio, entre el
matraz de destilaci6n y la cabeza de destilaci6n.
Proceda con el montaje del equipo de acuerdo alas instrucciones dadas en el
Experimento A.
Comience la destilaci6n calentando de modo que destile de 10 a 20 gotas por minuto
durante el transcurso del experimento. Registre sus datos de temperatura y volumen
de destilado y haga una qrafica tal como 10 hizo en los experimento A y B. Compare
los resultados de los experimentos B y C. l,Con cual de los dos se obtiene una mejor
separaci6n? Explique.
Destllacion en escala micro
La tecnica de micro escala es una de las alternativas encontradas para minimizar los
desperdicios peligrosos generados. EI rnetodo consiste en utilizar equipo parecido al
utilizado en macro, pero en una escala mucho mas pequeria. Esto trae varias ventajas
tales como: economfa en los reactivos, poder lIevar a cabo los experimentos en menos
tiempo, minimizar los desperdicios peligrosos generados y por 10 tanto, hay una
economfa en su disposici6n.
Figura 2.
ada ptadotde , '-...tennomett
/"'" tetm6metto
-- ca beza de destila.ci6n.
/ adaptadot de vacic
(codo)
cable conectadoa teguladot devoltage
Equipo para una destilaci6n fraccionada.
120
En esta serie de experimentos de destilaci6n usted tendra la oportunidad de utilizar
ambos metodos: macro y micro escala con el prop6sito de que pueda analizar las
ventajas y/o desventajas de cada uno de ellos. A continuaci6n se presentan en los
experimentos DyE la destilaci6n simple y fraccionada en escala micro.
Experimento 0
Destilacion simple de un Iiquido puro en escala micro
A un matraz de fonda redondo de cuello largo (5 mL) anada aproximadamente 4 mL de
2-propanol y 2 6 3 perlas de vidrio. Este matraz se unira a un conector de goma, luego
se unira a la cabeza de destilaci6n (Claisen) y finalmente se pondra el term6metro
utilizando otro conector de goma. (ver Fig. ~)
hielo yagua
arodehierro
vasa de 30 mL
bafio de arena caliente
Figura 3. Equipo para destilaci6n simple en escala micro.
EI bulbo del term6metro debe entrar hasta el comienzo del Claisen. De esta manera el
term6metro leera correctamente la temperatura de los vapores que destilan. Recuerde
que el term6metro nunca debe tocar las paredes del equipo. Para recoger el Ifquido
121
destilado puede utilizar un erlenmeyer 0 un frasco pequerio. Como en el equipo de
micro escala no hay condensador es necesario enfriar con un bane de hielo el envase
que recibe el Ifquido destilado. Como fuente de calentamiento utilizara un baric de
arena. Recuerde que debe calentar lentamente y esperar unos minutos para que el
sistema lIegue a equilibrio. La rapidez de destilaci6n no debe ser mayor de dos gotas
por minuto.
Anote la temperatura vs. el nurnero de gotas durante el transcurso de la destilaci6n. Si
.Ia rapidez de destilaci6n es adecuada usted podra hacer sus lecturas correctamente.
Recuerde que debe dejar una pequeria cantidad del Ifquido (0.5 mL) sin destilar.
Nunca de be dejar que se seque completamente el matraz. Haga una qrafica de
temperatura del term6metro como funci6n de numero de gotas de destilado.
Experimento E
Destilaci6n fraccionada de una mezcla de agua y 2-propanol en escala micro
Proceda con el montaje del equipo de acuerdo alas instrucciones dadas en el
experimento 0 pero ariada una columna de destilaci6n de 10 cm. empacada con
alambre de cobre 0 acero entre el matraz y la cabeza de destilaci6n (Claisen) tal y
como se presenta en la figura 4. Destile aproximadamente 4 mL de una mezcla de 1:1
de 2-propanol y agua y 263 perlas de vidrio. Siga las instrucciones del experimento D.
Compare sus resultados con los obtenidos en el experimento C.
122
Figura 4. Fotografia de equipo de destilaci6n fraccionada en escala micro
Desperdicios Peligrosos:
Todos los desperdicios que s610 contengan compuestos Orqanicos iran a un envase
rotulado como Disolventes Orqanicos,
Nunca deje desconocidos en e/ area de desperdicios.
123
124
l,C6mo separamos liquidos?
Asignaci6n Pre Laboratorio: ,
• Estudie cuidadosamente el Apendice de Destilacion dando enfasis especial a los
siguientes conceptos:
Tecnica de destilacion
Punto de ebullicion
Nomograma
Destilacion simple
Destilacion a presion reducida (al vacio)
Destilacion fraccionada
Destilacion al vapor
Ley de Dalton
Ley de Raoult
Diagrama de fases para una solucion ideal binaria
Platos teoricos
Mezclas azeotropicas
Diagrama de fases para un azeotrope
Indice de refraccion
Refractornetro Abbe
Cromatograffa
Busque en la literatura el punta de ebulticion para cada uno de los alcoholes que
aparece en la seccion de reactivos
Introducci6n:
Durante esta experiencia de laboratorio usted se farniliarizara con el rnetodo de
destilacion y su utilidad para separar una rnezcla de compuestos orqanicos. Tarnbien
se farniliarizara con algunas propiedades ffsicas tales como punta de ebullicion e fndice
de refraccion.
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiantes sea capaz de:.
Separar una mezcla de compuestos orqanicos utilizando la tecnica de destilacion.
Determinar el fndice de refraccion de un compuesto orqanico utilizando el
refractornetro Abbe.
Determinar la pureza de un destilado utilizando algunos instrumentos de laboratorio
tales como el refractornetro Abbe y el crornatoqrafo de gas.
Primera Semana
Materiales y Equipo por secci6n:
1. equipo de destilaci6n
2. papel de aluminio
3. grasa
4. grapas azules
5. perlas de vidrio ("boiling chips")
6. mangas de gomas
7. agitadores rnaqneticos
8. planchas de agitaci6n
9. mantas de calentamiento
10. hielo
11. grapas de metal
12. "kimwipes"
13. refract6metro
14. cromat6grafo de gas
Reactivos:
1. acetona de lavado
2. CH30H (Metanol)
3. CH3CH20H (Etanol)
4. CH3CH2CH20H (Propanol)
5. CH3CH(OH)CH3 (2-propanol)
6. CH3CH2CH2CH20H (t-Butanoljs
7. CH3CH2CH(OH)CH3 (2-Butanol)
8. (CH3)3COH (2-metil-2-propanol)
9. CH3CH2CH2CH2CH20H (1-Pentanol)
10. (CH3)2CHCH2CH20H (3-Metil-1-butanol)
11. CH3CH2CH(OH)CH2CH3 (3-Pentanol)
12. CH3CH2C(CH3)20H (2-metil-2-butanol)
Procedimiento:
Consulte los MSDS antes de comenzar el experimento.
Cada estudiante recibira una muestra rotulada (con su composici6n) de dos
compuestos orqanicos, Es importante que busque el punta de ebullici6n de cada uno
de los componentes.
Proceda a lIevar a cabo una destilaci6n simple utilizando el equipo presentado a
continuaci6n:
125
126
adaptador
detenn6metro •••••••••
_ cabeza de destilaci6n
/ca conectad ~0 agitador magneticoa ador de L..- •...••
v ge
\destilaci6n~==~ ., mangas
- manta de ~calentamiento
En un matraz de fonda redondo de 25 mL coloque una barra rnaqnetica (0 tres 0 cuatro
perlas de vidrio). Fije el matraz al soporte de hierro con una grapa de metal y ariada 13
mL de la mezcla a destilarse (sequn Ie asigne su instructor) a traves de un embudo de
cuello largo. Cuando se hace una destilacion el matraz de destilacion debe ser de
fonda redondo y este debe ser 10 suficientemente grande para que el liquido a
destilarse ocupe aproximadamente la mitad de su volumen. Ahora ensamble el equipo
para una destilacion. Para hacer esto primero coloque la fuente de calor debajo del
matraz. Si va a utilizar aqitacion rnaqnetica y manta de calentamiento, coloque la
manta sobre el agitador rnaqnetico y conecte la manta al regulador del voltaje.
Entonces ajuste la altura del matraz sobre la superficie de la manta de calentamiento.
Lubrique las uniones y ensamble la cabeza de destllacion sobre el matraz. Presione
firmemente para asegurarse de que la union este sellada. Se conoce que la union esta
sellada cuando esta se ve transparente. No use un exceso de lubricante porque puede
contaminar la muestra. Ahora conecte la columna de condensacion a la cabeza de
destilacion y luego conecte el coda al condensador, asequrese este utilizando una
grapa de metal que podra colocar sobre la union entre el condensador y el codo. EI
recipiente recibidor sera una probeta de 10 mL para poder medir el volumen del liquido
destilado. Coteje que todas las uniones esten selladas para evitar escape de gas
durante la destilacion. Conecte las mangas de goma al condensador de modo que el
agua entre por la parte mas baja del condensador y salga por la parte mas alta. Abra el
grifo para permitir que elagua circule por el condensador. Tenga cuidado debe usar
una presion baja de agua porque de 10 contrario puede salirse la manga y mojar la
mesa. Inserte el terrnornetro con mucho cuidado en el adaptador de termornetro y
conecte el adaptador a la parte superior de la cabeza de destilacion. Ajuste la altura
del terrnornetro de modo que la parte superior del bulbo quede a la altura de la salida
hasta el condensador. Llame al instructor para que coteje el equipo y cuando este 10
apruebe comience la destilacion encendiendo la fuente de calor y la aqitacion. Caliente
de modo que comience la ebullicion del liquido y luego ajuste el calor para que destile a
una velocidad aproximada de una gota por segundo. Anote la temperatura en que
cae la primera gota en el recibidor
Destile dos fracciones de aproximadamente 5 mL cada una. Prediga la cornposicion de
cada una de \as tracciones. Discuta en que criterio se esta basando. Analice cada
fraccion inyectando en e\ crornatoqrafo de gas. Analice tambien e\ residuo (\0 que no
"ego a destilar)
Desperdicios Peligrosos:
Todos los desperdicios que solo contengan compuestos Orqanicos iran a un envase
rotulado como Disolventes Orqanicos No-Halogenado.
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios.
Preguntas para discusi6n-Primera semana:
1. Analice los resultados experimentales y compare con su cornposicion inicial.
2. Enumere y anal ice los posibles errores experimentales, si alguno.
3. Compare y discuta sus resultados con sus compafieros que tertian la misma mezcla.
4. Compare y discuta sus resultados basandose en el concepto de punta de ebullicion,
como puede mejorar sus resultados?
Segunda Semana
Materiales y Equipo por secci6n:
1. equipo de destilacion
2. columnas empacadas (no deben contener lana de vidrio)
3. grasa
4. grapas azules
5. perlas de vidrio ("boiling chips")
6. mangas de gomas
7. agitadores maqneticos
8. planchas de aqitacion
9. mantas de calentamiento
10. hielo
11. grapas de metal
12. "kimwipes"
13. refractornetro
14. crornatoqrafo de gas
'r
/ ada ptador de vaeic--:z:;:...,/I.:::!"f..... (codo)
Reactivos por secci6n:
los mismos que utilize durante la primera semana.
Procedimiento:
Consulte 105 MSDS antes de comenzar el experimento.
Cad a estudiante recibio la primera semana una muestra rotulada de dos compuestos
orqanicos.
Proceda a lIevar a cabo una destilacion fraccionada utilizando el equipo presentado a
continuacion:
/" termcmetto
__ cabeza de destilacion
cable conectadoa teguladot devoluge
Observe que este equipo difiere el equipo de una destilacion simple en que se ha
colocado una columna de condensacion Liebig (Ia columna ancha), empacada con
perlas de vidrio, entre el matraz de destilacion y la cabeza de destilacion. Comience la
destilacion calentando de modo que destile de 10 a 20 gotas por minuto durante el
transcurso del experimento. Destile dos fracciones de aproximadamente 5 mL cada
una. AI igual que en la semana anterior, prediga la cornposicion de cada una de las
fracciones. Discuta en que criterio se esta basando. Analice cada fraccion inyectando
en el crornatoqrafo de gas. Analice tarnbien el residuo (10 que no lleqo a destilar)
128
Tome el fndice de refraccion de cada uno de los componentes puros y compare con la
fraccion destilada a que corresponda, si es que usted corroboro que esta pura.
Desperdicios Peligrosos:
Todos los desperdicios que solo contenqan compuestos Orqanicos iran a un envase
rotulado como Disolventes Orqanicos, .
Nunca deje desconocidos en el area de desperdicios.
Preguntas para discusi6n:
1. Analice los resultados experimentales y compare con los obtenidos al lIevar a cabo
una destilacion simple.
2. Analice los posibles errores experimentales.
3. Compare y discuta sus resultados con sus cornparieros que tenfan la misma mezcla.
4. Compare y discuta sus resultados basandose en el concepto platos teoricos.
5 Discuta y compare ventajas y desventajas de ambas tecnicas de destilacion.
2 Suponga que usted llevo a cabo una destilacion de una mezcla de etanol y de
agua. GPodra separar esta mezcla utilizando el rnetodo de destilacion?
Explique.
129
Cromatografia
Aslqnaclon Pre-Laboratorio:,
Estudie cuidadosamente el Apendice de Cromatograffa
Repase los siguientes conceptos:
Fase estacionaria
Fase Movil
Soporte
Busque las estructuras de Eosin Y y Martius Yellow
Analice ambas estructuras y discuta cU<31de los dos compuestos es el mas polar.
Justifique su respuesta.
Ordene de forma ascendente en polaridad cada uno de los siguientes disolventes:
hexano, acetato de etilo, etanol, 2-propanol yagua.
Discuta la diferencia en polaridad entre:
2 hexane y una mezcla de 1: 1 hexano : acetato de etilo
etanol y agua
Estudie con cuidado las tecnicas de cromatograffa de capa fina, columna y gas.
lntroducclon:
La palabra cromatograffa significa qrafica de colores y fue disefiada por Michael Tswett
en el 1903. Tswett llevo a cabo una extraccion de una mezcla de pigmentos de hojas
verdes y luego paso este extracto a traves de un tubo de vidrio empacado con
carbonato de calcio (tiza) eluyendo con un disolvente orqanico: de esta forma loqro
separar los pigmentos presentes en las hojas.
Actualmente es el nombre que se Ie da a un grupo de tecnicas utilizadas en la
determinacion de la identidad de sustancias, en la separacion de componentes de
mezclas y en la purificacion de compuestos. Esta tecnica es muy efectiva y por 10tanto
se utiliza tanto a nivel de investiqacion como a nivel industrial.
Este metodo puede variar de tecnica en tecnica, pero siempre se basa en el mismo
principio: Todos los sistemas de cromatograffa contienen una fase estacionaria, una
fase rnovil, un soporte y una accion por la cual se mueven los compuestos a separar.
La fase estacionaria puede ser un solido 0 un liquido que queda fijo en la misma
posicion. La fase rnovil puede ser un liquido 0 un gas que corre a traves de una
superficie y de la fase estacionaria.
·--- '1
Tabla I: Cornparacion de los diferentes tipos de cromatografia
Tipo de Fase Fase M6vil Soporte Acci6n
cromatografia estaclonarla
Columna Solida Uquida Tuba de vidrio gravedad
Capa Fina Solida Uquida Lamina de capilaridad
crista, plastica
o aluminiol
Papel Uquida (Agua) Uquida Celulosa capilaridad
Gas Uquidos no gas Tuba de vidrio Presion
volatiles a a metal
solidos
Las sustancias que estan en un sistema de cromatografia interaccionan tanto can la
fase estacionaria como can la fase rnovil. La naturaleza de estas interacciones
depende de las propiedades de las sustancias asf como tarnbien de la cornposicion de
la fase rnovil y de la fase estacionaria. La rapidez can que viaja una sustancia a traves
del sistema de cromatografia depende directamente de la interaccion relativa entre las
sustancias y las fases tanto rnovil como estacionaria. En el caso de una mezcla, si
cada componente interacciona diferente can la fase movil y can la fase estacionaria,
cada uno de ellos se rnovera diferente.
En este experimento consideraremos dos tipos de cromatografia: cromatografia de
capa fina y cromatograffa de columna. Cad a una de ellas posee una fase 'estacionaria
y una fase mO\fi\. E\ concepto primmaia\ es que \os componentes ae una mez.da se
debatiran entre la afinidad que tienen par la fase estacionaria y la afinidad que tiene par
la fase rnovil. Par 10 tanto cada uno de ellos interaccionara de manera diferente y
viajaran a traves de estas fases can diferente rapidez, de esta manera los
componentes de la mezcla se separaran. Ademas, se dara una introduccion de la
teoria de cromatograffa de gas y se llevara a cabo una dernostracion del usa del
instrumento.
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiantes sea capaz de:
Seleccionar las condiciones apropiadas para separar una mezcla utilizando la
tecnica de cromatograffa.
Separar una mezcla de compuestos orqanicos utilizando la tecnica de
cromatografia.
Determinar la pureza de los compuestos utilizando de cromatografia de capa fina.
131
Materiales y equipo:
tubos capilares alargados
equipo de micro escala (columna yembudo)
6 vasos
6 cristales de reloj
grapa de metal
larnpara de Ultravioleta
Reactivos:
eosina
martius yellow
alumina
silica gel
arena
placas de alumina y silica
etanol
2-propanol
hexano
acetato de etilo
agua
Procedimiento:
CUIDADO, ALGUNOS DE LOS REACT/VOS PUEDEN SER IRRITANTES 0
TOXIC OS, ASEGURESE DE CONSUL TAR EL MSDS ANTES DE CONTINUAR CON
EL EXPERIMENTO.
Primera semana: Cromatografia de capa fina
Cad a pareja recibira seis placas de alumina 0 de silica gel para realizar las
cromatografias de capa fina. Realizaran las cromatografias utilizando diferentes
disolventes, sequn la tabla de datos que aparece mas adelante, los cuales difieren en
polaridad.
Prepare las carnaras (vasos) donde llevara a cabo las cromatografias de capa fina. En
cada vasa de 400 mL coloque verticalmente un pedazo de papel de cromatografia
cortado en forma rectangular (debe tocar el fondo del vaso ). Este papel asequrara que
la carnara este saturada de vapores del disolvente en todo momento, 10 que permite
una rapida separaci6n de los componentes con buena resoluci6n. Ariada entonces un
disolvente diferente (de acuerdo a los que esten disponibles) en cada carnara de
cromatografia. La cantidad debe ser de aproximadamente 5 mL. Cubra el vasa con el
cristal de reloj.
132
Proceda entonces a preparar las placas. Obtenga varias placas de alumina 0 silica (de
acuerdo a 10 asignado por el instructor) y trace con un lapiz una linea recta a 1 cm del
borde. En cada placa de capa fina coloque tres manchas: Eosin Y, Martius Yellow y la
mezcla 2:1. Coloque la rnuestra en el centro de la linea. Utilice un aplacidor (tubo
capilar alargado) de los que se proveen para este prop6sito. Sumerja el aplicador en la
muestra y toque levemente la superficie de la placa para transferir una cantidad bien
pequeria de la muestra. La mancha que se produce debe ser como la cabeza de un
alfiler. Permita que el disolvente se seque.
Ahora producira el cromatograma. Coloque la placa con la mancha de la muestra hacia
abajo (Vea la Figura 1).
(' .•.•.
~ . --=:0
Figura 1
La mancha de la muestra no debe estar por debajo del nivel del disolvente. GC6mo se
afectarian los resultados si esto ocurre? Coloque el cristal de reloj y espere a que el
disolvente suba hasta que quede aproximadamente a 1 cm del borde superior de la
placa. Saque la placa y antes de que se evapore el disolvente, trace una linea recta
para marcar hasta donde lIeg6 el disolvente. Trace con un lapiz el contorno de cada
mancha. Calcule el valor de Rf de cada una. Coloque la placa bajo una fuente de luz
ultravioleta y observe. Trace con un lapiz el contorno de cada mancha observada con la
luz ultravioleta. Determine cual es el disolvente adecuado para realizar la cromatografia
de columna. Compare los valores obtenidos para cada fase m6vil y para cada fase
estacionaria utilizada. Discuta sus resultados. GC6mo comparan los resultados entre
las dos fases estacionarias? Explique.
Segunda semana: Cromatografia de columna
Cada pareja realizara una cromatograffa de columna con el adsorbente que utilize en la
de capa fina. Utilizaran como' fase movil el disolvente que escogieron como el mas
eficiente a base de los resultados obtenidos en la cromatograffa de capa fina. Utilice el
equipo de micro escala Williamson.
Prepare una columna de cromatograffa. Obtenga una columna de cromatografia del
equipo de micro escala. La misma consiste de un embudo, tubo de vidrio, base con
filtro poroso y valvula, como se ilustra a confinuacion.
Figura 2
Ensamble la columna como se ilustra a continuacion:
adsorbente
-embudo
nivel del -solvente
arena-
- columnade vidrto
matraz= HconicoU
Figura 3
Proceda a empacar la columna como sigue:
Cierre la valvula sujetandola con una mano y rotandola con la otra mano hasta colocar
la lIave en posicion horizontal. Llene la columna con el disolvente hasta que alcance el
fondo del embudo.
Pese 6g de alumina 0 4g de silica gel en un vaso pequefio y ariada 10 mL del
disolvente a utilizar como fase rnovil. Agite la mezcla lentamente para eliminar las
burbujas. En el caso de silica gel es necesario ariadlr 1mm. De arena antes de
empacar con la silica. Comience a empacar la columna con el adsorbente. Vierta la
mezcla agitando suavemente en el embudo. Raspe la mezcla que queda en el vaso y
permita que el adsorbente descienda por la columna. Abra la lIave y permita que el
disolvente baje lentamente.a un matraz Erlenmeyer. Utilice el disolvente que baje para
enjuagar el vasa y el embudo. Para lograr un buen empaque, es necesario darle
golpes suaves a la columna con el policia de goma. Esto evita que queden espacios
de aire dentro del empaque los cuales afectan en la separacion de los componentes de
una mezcla. Es muy importante mantener el nivel del disolvente mas arriba del
empaque en todo momento. Luego de empacar, afiada aproximadamente 1 mm. De
arena sobre el adsorbente. Deje bajar el disolvente hasta el nivel de la arena y con
mucho cuidado coloque tres gotas de la mezcla utilizando una pipeta Pasteur. Permita
. que la misma descienda y penetre hasta la parte superior de la arena. Afiada entonces
una pequefia cantidad del disolvente y permita que descienda. No debe perturbar la
arena. Repita hasta que observe una banda delgada de la muestra en la parte
superior del adsorbente. Comience entonces la elusion afiadiendo varios mililitros de
disolvente. Permita que empiece un gotereo moderado del disolvente y recoja el
mismo en un tubo de ensayo. Recuerde mantener el nivel del disolvente en la parte
superior de la columna en todo momento, afiadiendo disolvente durante el proceso.
Observe como ocurre la separacion en la columna. GCuantas franjas 0 colores
observa? GComo eluyen los componentes de la mezcla? GEs la cromatografia de capa
fina representativa de 10 que ocurre en la columna? Explique.
Comience a recolectar la primera fraccion en un tubo de ensayo hasta que yea que las
gotas estan saliendo incoloras. Colecte cada fraccion de acuerdo al color observado
en diferentes tubos de ensayo. De haber una fraccion que no eluya, comience a formar
un gradiente en polaridad con un disolvente mas polar que el utilizado inicialmente.
Las fracciones colectadas se analizaran mediante cromatografia de capa fina para
determinar su pureza 0 cornposicion. Recuerde utilizar la larnpara de luz ultravioleta.
Discuta los resultados obtenidos.
Desperdicios:
Todos los compuestos orqarucos se desechan en el Envase II: Disolventes
Orgimicos No-Halogenados. Las placas de capa fina asi como la alumina y silica se
desechan en el Envase III: Desperdicios s6lidos. Los tubos capilares asl como la
cristaleria rota se colocaran en un envase designado para ello. NUNCA DEJE
ENVASES CON DESCONOCIDOS EN EL AREA DE DESPERDICIOS.
136
Datos y observaciones:
Tabla de valores de Rf'spara la cromatografia de capa fina: silica gel
Disolvente iVlartius Yellow MalrtiUls Yellow: EosinY lEosinY
2:1
hexane
acetato de etilo
.
etanol
2-propanol
etanol:2-propanol
2:1
etanol:agua
95%:5%
Tabla de valores de Rf's para la cromatografia de capa fina: alumina
lDisolvell1~e Martius Yellow Martius Yellow: EosinY lEosi91Y
2:1
hexano
acetato de etilo
-
etanol
2-propanol
etanol:2-propanol
2:1
etanol:agua
95%:5%
Preguntas para Discusi6n:
1. A base a los resultados obtenidos, compare los disolventes utilizados para
separar los cornponentes de la rnezcla. ~Cual(es) es(son) el(los) mejor(es)
disolvente(s) para separar los componentes de esta rnezcla en cada una de las
fases estacionarias?
2. Compare las dos fases estacionarias, alumina y silica, en terminos de 10 que
observe durante el experimento. ~Cual es la mejor fase estacionaria para este
experimento en particular?
3. ~Utilizo mas de un disolvente para completar la elusion de la columna?
~Cuales se utilizaron y por que los escoqio?
4. ~Se utilizaron los mismos disolventes en ambas columnas (alumina vs.
silica)? Explique.
5. ~Cuan importante es la seleccion de la fase rnovil y de la estacionaria en la
cromatografia? Explique.
6. Oiscuta la importancia que tiene realizar una cromatografia de capa fina
antes de realizar una cromatografia de columna.
139
•
141
PARTE II: EXPERIMENTOS TIPO
INVESTIGATIVO
(,Cual es el mecanismo?
Asignaci6n Pre-Laboratorio:
Estudie el Capitulo de Reacciones y Mecanisrnos (Sustituci6n y Eliminaci6n) de
su libro de texto
Estudie y defina cada uno de los siguientes terrninos:
Condiciones de una reacci6n
Catalisis
Temperatura
Disolvente
Sustituci6n Nucleofilica Bimolecular
Sustituci6n Nucleofflica Unimolecular
Carbocati6n
Transposici6n de carbocationes
Introducci6n:
Cad a grupo funcional orqanico presenta caracteristicas variadas en terrninos de
propiedades fisicas y quimicas. Por tanto, al ser sometido a diferentes
condiciones de reacci6n, se da la probabilidad de favorecer un producto sobre
otro. Mas importante, es el hecho de que diferentes estructuras dentro de un
mismo grupo funcional pueden dar diferentes productos porque van via un
mecanisme diferente.
EI estudio para poder postular un posible mecanismo para una determinada
reacci6n, puede Ilevarse a cabo de diferentes formas:
a) Analizando el 0 los productos de la reacci6n.
b) Analizando la estereoquimica del producto con respecto a la
estereoquimica de los reactantes.
c) Estudiando la rapidez de reacci6n en terrninos de desaparici6n de
reactantes 0 aparici6n de productos.
d) Estudiando las condiciones de reacci6n, tales como: Catalisis,
medio de reacci6n, temperatura, disolvente, entre otras.
Entre las funcionalidades orqanicas existen algunas que poseen mayor
reactividad que otras; sin embargo al pensar en los grupos con mayor
reactividad, siempre consideramos los alcoholes. Discuta las reacciones que
pueden lIevar a cabo los alcoholes.
143
Materiales, Reactivos y Equipo:
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiantes sea
capaz de:
Predecir posibles productos que pueden dar algunos alcoholes al ser
reaccionados bajo condiciones acidas.
Proponer un mecanisme razonable incluyendo el efecto de catalisis.
Concluir sobre el mecanisme que domina con los alcoholes al ser
reaccionados bajo condiciones acidas.
CH3CH20H
(CH3)3COH
CH3CH2CH2CH20H
(CH3)3CCH20H
HCI / ZnCI2
HCI (12 M Y 6 M)
tubos de ensayo
Equipo de micro escala
Crornatoqrafo de gas
En un tubo de ensayo limpio y seco ariada 0.5 mL del alcohol a estudiarse y 3
mL del acido (HCI 6 M 0 12 M) 0 del reactivo de Lucas. Agite y observe
cuidadosamente. Observe si se forma alguna emulsion y el tiempo que tarda en
formarse. Continue observando par diez minutos. Anote todas sus
observaciones
Procedimiento General:
Instrucciones:
Trabajaran en parejas, cada una llevara a cabo las pruebas con los alcoholes
asignados y con el reactivo de Lucas (ZnCb / HCI), con HCI 6M Y con HCI 12M.
Es fundamental que conozca las propiedades fisicas de los reactivos y
productos. En el caso de que el producto tenga un punta de ebullicion bajo
puede utilizar cromatograffa de gas para su analisis, Repase la teorla de
cromatografia de gas.
CUIDADO, ALGUNOS DE LOS REACTIVOS A UTILIZARSE PUEDEN SER
TOXICOS, IRRITANTES 0 CORROSIVOS. ASEGURESE DE CONSULTAR
EL MSDS ANTES DE CONTINUAR CON EL PROCEDIMIENTO.
144
Desperdicios Peligrosos:
Habra un envase para las fases acuosas, tarnbien para los disolventes habra
dos envases disponibles para descartar los disolventes (disolventes no-
halogenados), NUNCA DEJE ENVASES CON DESCONOCIDOS EN EL AREA
DE DESPERDICIOS, NI MEZCLE DESPERDICIOS ACUOSOS CON
DESPERDICIOS ORGANICOS
Preguntas para Discusi6n:
1. Escriba la ecuaci6n qufmica correspondiente a cada uno de los alcoholes con
las pruebas de HCI/ZnCI2 y de HCI, prediciendo el producto principal.
2. Indique un mecanisme razonable para justificar el producto predicho.
3. Analice los resultados experimentales de acuerdo a la tabla de datos que
aparece a continuaci6n:
Alcohol HCI (12M) ObservacionesZnCI2! HCI HCI (6M)
4. Evalue y compare sus resultados con 10 formulado en las preguntas 1 y 2.
5. GQue tipos de instrumentaci6n 0 tecnicas de laboratorio podria utilizar para
determinar si hay mas de un producto?
145
(,Cual es el efecto del cation en un mecanismo SN2?
Aslqnaclon pre-laboratorio
Busque el radio i6nico de cada uno de los siguientes iones
B(
Cs+
Na+
K+
u+
Defina y de ejemplos de cada concepto:
Teoria de acidos y bases duras y blandas (HSAB, por sus siglas en
inqles)
Acido duro
Acido blando
Base dura
Base blanda
Reacci6n SN2 y mecanisme
Reacci6n SN 1 y mecanisme
Polarizabilidad
Repase las siguientes tecnicas:
Extracci6n
Cromatografia de capa fina
Cromatografia de gas
Repase el capitulo de reacciones SN2 de su libro de texto
Lea el apendice de reacciones SN2.
Lea el capitulo de acid os y bases del libro de Daley y Daley, este se puede
encontrar libre de cargos en la direcci6n http://www.ochem4free.com. Debe tener
Adobe Acrobat Reader instalado en su computadora.
Busque los puntos de ebullici6n de los siguientes productos:
Acetato de bencilo
Acetato de 3-metil-1-butanoilo (0 acetato de isoamilo)
Acetato de n-octanoilo
Desarrolle una tabla con todas las posibles peligrosidades de los reactivos a
utilizarse, incluyendo que hacer en caso de un accidente. (consulte los MSDS
para esto)
146
Introducci6n
l,Por que cuando tienes un catarro la comida parece no tener sabor? EI ser
humano sola mente puede detectar cuatro sabores: dulce, salado, agrio y
amargo. Sin embargo, uno puede recordar un sin nurnero de sabores diferentes,
vainilla, chocolate, limones, cebollas, carnes, etc. l,Par que?.La gran mayorfa del sabor de una comida se debe a los compuestos que detecta
la nariz. Esto es asl porque muchos de estos compuestos son volatiles. EI
compuesto volatil sale de la comida y lIega a los receptores de la nariz, la cual
puede diferenciar cambios sumamente pequerios, tan diminutos como la
estereoqufmica de una molecule. Es por esto que uno distingue tantos
"sa bores" diferentes, por los olares asociados a la comida.
Receptoresdel olfato
N
ARIZ
LE
NGUA
Figura 1.
La figura 1 presenta un esquema simple de como lIegan a percibirse los
compuestos volatiles de la comida. AI masticar, los compuestos no volatiles se
quedan en la fase liquida de la boca (Ia saliva), de donde pasan a la lengua, y de
aqul pasan alas qlandulas gustativas. Sin embargo, los compuestos volatiles
pasan a la fase gaseosa, donde son guiados par la carriente de aire de la
respiracion hasta la nariz, hacia los receptores del olfato para ser detectados.
Varios modelos intentan explicar el proceso por el cual los compuestos se
perciben (referencias 3 y 4). Uno de los grupos funcionales mas utilizados en
las comidas para este proposito es el grupo ester (figura 2).
147
148
Figura 2
Muchos esteres se encuentran en una variedad de alimentos, tanto de forma
natural como en sabores artificiales afiadidos. Ejemplos de esteres que se
encuentran en la naturaleza, pero que se pueden generar en el laboratorio estan
en la Tabla 1. Aunque es posible que un solo ester sea el responsable de un
olor particular, la realidad es que varios compuestos en conjunto son los que
producen ese olor.
Tabla 1. Ejemplos de esteres y los olores que representan
Nombre del ester Estructura Olor
Acetato de isoamilo ~o~ gumeo
0
acetato de n-propilo~oA
pera
acetato de octilo 0china,)lo~
0
acetato de bencilo ()oA melocot6n
1#
0
butanoato de bencilo ()o~ flores
~I
butanoato de etilo
~)U.~pma
butanoato de metilo ..'. ron
0 NH2
antranilato de metilo0 ~ uva
I I#
(a) Eskew, R.J.; J. Chern. Educ. 1951, 18,326 - 327.
149
base acido
® e+ M Nuc
base
acido base
Existen diversas rutas sinteticas para poder generar un ester. Una ruta poco
explorada para preparar esteres es su formaci6n a partir de un haluro de alquilo
y un nucle6filo apropiado, en este caso un carboxilato. Esta reacci6n se llama
Sustituci6n Nucleofflica Bimolecular, y se abrevia SN2. Para que una reacci6n
SN2 sea efectiva, se deben tornar en consideraci6n varios factores. (Ver el
apendice.)
Si uno cataloga el electr6filo como un acido y el nucle6filo como una base, la
reacci6n SN2 puede ser visualizada como una reacci6n acido-base (figura 3). En
este caso particular, el sustrato (acido) reacciona con el nucle6filo (base), 0 que
grupo saliente (base) "reacciona" con el contrai6n (acido) del nucle6filo.
Usando esto como referencia, debe haber una forma de predecir la efectividad
de esta reacci6n acido-base particular. Una forma de estudiar esta reacci6n es
aplicando la teoria de Acidos y Bases Duros y Blandos (HSAB por sus siglas en
inqles, Hard and Soft Acid Base Theory). Esta teorfa separa los acidos y las
bases como duros 0 blandos, dependiendo de su polarizabilidad.
Un ecido duro se define como aquel que tiene un atorno aceptador de electrones
con una carga altamente positiva (una densidad de carga alta), que no tenga
electrones sin parear en su capa de valencia, tenga una electronegatividad alta y
sea poco polarizable. Un ecido blando es exactamente 10opuesto: densidad de
carga baja, baja electronegatividad, alta polarizabilidad. Una base dura es
R-LG
acidoR-Nuc
acido base
Figura 3: La reacci6n SN2 como una reacci6n acido-base
aquella cuyo atorno donador de electrones es pequerio, con una carga negativa
alta, sumamente electronegativo y poco 0 nada polarizable; mientras que una
base blanda es polarizable y con poca electronegatividad. La tabla 4 provee
ejemplos de cada tipo. Compare los mejores nucle6filos que usted conoce con
las bases en esta tabla. GSon bases duras 0 blandas?
Tabla #4: Ejemplos de acidos y bases duras y blandas.
Acidos Tipo debase BasesH+ L·+ +CH N + K+ M ,£+ H20, -OH, F, cr. RCOO-,, I, 3, a, , 9 ,
DurosA13+. C032-
BR3, +CR3, Fe£+ Moderados R, C6H5NH2
cu'. Ag+, Br2, BH3 B/andos B(, T, H-, RS-, -CN
La teorla HSAB seriala que un ecido duro prefiere reaccionar con una base dura,
mientras que un ecido blando reeccionere mejor con una base blanda. Si un
acido duro encuentra en el medio de reacci6n con varias posibilidades de bases,
va a reaccionar con la base mas dura que encuentre.
150
Fig 4: Modelaje Molecular (Merck Molecular Mechanics Force Field (MMFF)
de los acetatos
Lithium Acetate
du..()=1.849 A
Sodium Acetate
d,...()= 2.177 A
Potassium Acetate
dl(.O=2.503 A
Cesium Acetate
des0= 3.264 A
La figura 4 muestra una aproxirnacion de como estan asociados los diferentes
acetatos a su contraion. Sequn la teoria HSAB, el anion carboxilato es una base
dura, por 10 tanto prefiere estar asociado con acidos duros. Mientras mas duro
sea el acido, mas fuerte es esta asociacion. Establezca el orden descendiente
(de mayor a menor) de dureza de los contraiones en la figura, y prediga cuan
fuerte 0 cuan debil es su interaccion con el acetato.
Objetivos:
AI finalizar esta experiencia de laboratorio se espera que el estudiante pueda:
Preparar una serie de esteres mediante una reaccion SN2
Aplicar los conceptos de la teorla de acidos y bases duros y blandos (HSAB)
a los mecanismos SN1/SN2
Aplicar los conocimientos adquiridos previamente en experiencias de
laboratorio sobre tecnicas de separacion, como 10 son extraccion y
cromatograffa.
Analizar e interpretar los datos obtenidos de la cromatograffa de gas y
espectrometrfa de masas
151
Plancha de calentamiento
Agitador rnaqnetico '
Grapas
Matraz redondo de una boca (50 mL)
Condensador de reflujo
Pipetas
Bulbos
Embudo de extracci6n
Papel de filtro
Placas TLC de alumina
Tubos capilares de cromatograffa
Papel de cromatograffa
Materiales
Acetato de cesio
Acetato de sodio
Acetato de litio
Acetato de potasio
1-bromo-3-metil butano
1-bromo octano
Bromuro de bencilo
Acido acetico glacial
Dietil eter
Acetato de etilo
Hexano
Cloruro de sodio
Bicarbonato de sodio
Sulfato de magnesio anhidro
Reactivos
Procedimiento
Este experimento se llevara a cabo individualmente, pero los datos se
cornpartiran par mesa. EI instructor Ie asiqnara el sustrato y el contrai6n con el
cual trabajara de acuerdo a la figura 5. Consulte 105 MSDS antes de
comenzar el experimento.
152
acetato de octanoilo(chinas)
Br~
<:r
acetato de isoarnilo(guineos)
acetato de bencilo(melocotones)
Figura 5. Reaccion SN2.
Recuerde anotar todas sus observaciones. Pese 18 mmoles del acetato
asignado y transfieralo a un bal6n de reacci6n de 50 mL. Los acetatos son
altamente hlqroscoplcos (absorben agua con facilidad) asl que trabaje de
forma raplda. No deje los acetatos destapados y devuelvalo a su lugar tan
pronto termine. Ariada la barra rnaqnetica, 8 mL de acido acetico glacial
(precauclon: acldo concentrado, no aspirar, utilizar en el extractor) y 12
mmoles del bromuro de alquilo asignado. (Los bromuros de alquilo son
irritantes, algunos son lacrirnoqenos, trabajar con ellos en el extractor).
Ensamble el equipo como esta ilustrado en la FIgura 6. Refluje
MODERADAMENTE por un periodo de 90 minutos. Observe cuan rapido
disolvi6 su acetato, l,a que se debe esto? Anote cualquier cambio en su
reacci6n.
153
condensador de
re flujo
gra pa suje tando
el condensador
manga de
salida de agua
grapa sujetando
e l ba lon
manga de
entrada de agua
ba lo n de
reacci on con
agi tador rna gnet ico
•••••••__ --- Plancha de
calentamiento
Figura 6. Equipo de reflujo
Cuando haya transcurrido el tiempo, deje enfriar hasta Ilegar a temperatura
salon. l,Se forma precipitado? l,Que producto es ese precipitado? Compare la
cantidad de precipitado con la de las reacciones de sus cornparieros. Enjuague
el balon con 20 mL de una solucion saturada de NaHC03. Luego transfiera el
contenido del baton a un embudo de extraccion. Para detectar si tiene producto,
ventile suavemente el producto hacia su nariz. l,A que huele? Realice las
extracciones 2 X 10 mL de dietil eter, l,Que es 10 que esta reaccionando?
Proceda a extraer la fase orqanica con 10 mL de NaHC03. Si su reaccion forma
muchas emulsiones, ariada 10 mL de una solucion saturada de NaCI. l,Cual es
el proposito de ariadir esta solucion saturada? Separe las fases, y seque la fase
orqanica con MgS04. Proceda a decantar su fase orqanica a un envase
previamente pesado y evapore el disolvente utilizando un bane Maria (recuerde
que su producto es volatil). Realice una cromatografia de capa fina utilizando
como fase rnovil hexane: acetato de etilo 9:1 en una placa de alumina (recuerde
colocar una mancha con su material de partida). l,Es visible su producto? Si no
puede ver las manchas, coloque la placa en una carnara de yodo. Indique
cuantos compuestos via en la mancha del producto. Sequn su placa l,se
complete su reaccion? l,Por que? Calcule su porciento de rendimiento crudo y
cornparelo con el de sus companeros. Se Ie entreqara un cromatograma para
poder estimar la pureza de su reaccion. Prediga el orden de elusion de los
componentes de su reaccion. Cuando adquiera todos los datos, complete la
siguiente tabla:
154
Datos obtenidos por mesa:
Reacci6n
.Sustrato
Contrai6n Cesio Potasio Sodio Litio
Formaci6n
de
precipitado
Porciento de
rendimiento
Preguntas de discusi6n
1. Identifique en el medio de reaccion el nucleofllo, el contraion, el sustrato y
el grupo saliente. Clasifiquelos como acido duro 0 blando, 0 como base
dura 0 blanda. Consulte de la literatura si tiene problemas para
clasificarlos.
2. l,Existe alguna relacion entre el radio ionico y la dureza de un ion?
Exp\\que.
3. De acuerdo a los resultados obtenidos, discuta:
a) l,Coinciden sus observaciones en la cromatografia de capa fina con sus
observaciones en la cromatografia de gas? De haber alguna
discrepancia, l,a que se debe esta?
bkCual contra ion resulta en la reaccion mils eficiente?c) l,Cuill contraion resulta en la reaccion menos eficiente?
4. l,Que relacion existe entre la cantidad de precipitado que se forma con la
efectividad de la reaccion? '
5. Utilice la teorfa HSAB para discutir eual es el efecto del contraion en un
mecanisme SN2.
6. Discuta cual mecanisme se prefiere para cada uno de los bromuros de
alquilo utilizados. Justifique su respuesta.
155
Referencias:
1. Wade, L.G. Organic Chemistry, sixth edition, 2005, Pearson Education,
Inc., Upper Saddle River NJ pp. 226 - 239.
2. Daley, RF.; Daley, S.J., Organic Chemistry, 2003, pp. 209 - 242, 579 -
644. http://www.ochem4free.com
3. Silberberg, M. S.; Chemistry: The Molecular Nature of Matter and Change,
Second edition, 2000 McGraw-Hili Higher Education, pp. 388 - 389.
4. Taylor, A. J., Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,
2002, 1,45 - 57.
5. Pearson, R G.; J. Chern. Educ. 1968, 45, 581.
6. Dijkstra, G., Kruizinga, W. H., Kellogg, R M.; J. Org. Chern. 1987, 52,
4230 - 4234.
7. Ostrowicki, A., Koepp, E., V6gtle, F.; Top. Curro Chern. 1991 161,38 - 67.
8. I. Montes, E. Valentin, W. Adam, "Countenon Effects in the Nucleophilic
Substitution Reaction of the Acetate Ion with Alkyl Bromides in the
Synthesis of Esters" J. Chern. Ed., 2009,86,1315-1318.
156