Sulfonación apuntes
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Sulfonación Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico fumante (ácido sulfúrico que contiene anhídrido sulfúrico) H2SO4 + SO3 se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos. En realidad, se cree que el agente activo es el SO3 C6H6 + HOSO3H ----------- C6H5SO3H + H2O Ácido benceno sulfónico C 6 H 6 + H 2 SO 4 H (SO 3 ) → C 6 H 5 SO 3 H (Ácido bencenosulfónico) + H 2 O Nitración El ácido nítrico fumante o también una mezcla de ácidos nítrico y sulfúricos (mezcla sulfonítrica), una parte de ácido nítrico y tres sulfúricos, produce derivados nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico absorbe el agua producida en la nitración y así se evita la reacción inversa: C6H6 + HONO2 ------------- C6H5NO2 + H2O Nitro -benceno C 6 H 6 + HONO 2 (H 2 SO 4 ) → C 6 H 5 NO 2 (Nitrobenceno) + H 2 O Combustión. El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono. 2 C6H6 +15 O2 ------------12CO2 + 6H2O C 6 H 6 +15/2O 2 → 6CO 2 + 3H 2 O Es incompleta; Abundante residuo carbonoso; Se desprende materia en suspensión; Arde fácil y activamente. En resumen el benceno arde fácilmente con llama amarillenta y fuliginosa (que humea), debido a la gran masa de carbono que queda sin quemar. La ecuación que representa la combustión incompleta es: C6H6 + O2 CO2 + CO + H2O + C Sus vapores son explosivos, y el líquido es violentamente inflamable. El benceno puro arde con una llama humeante debido a su alto contenido de carbono Ensayo con agua de bromo en tetracloruro de carbono. Técnica. A un tubo de ensayo que contiene de 1-2 ml de benceno se le agregan dos o tres gotas de agua de bromo en tetracloruro de carbono. Se observa la reacción. Observación. El ensayo es en este caso también negativo. No se observa decoloración del agua de bromo. El núcleo es muy estable y no reacciona con el bromo, que es un electrófilo débil. -con el agregado de limaduras de hierro. En este caso las limaduras de hierro catalizan la reacción, y ésta ocurre. El hierro reacciona con el bromo para formar FeBr 3 , que es el realmente cataliza la reacción. Éste, reacciona con el bromo para formar una molécula complejada de estructura FeBr 4 - ----- Br + , el que ataca al anillo como si fuera un ión bromonio. FeBr3 + Br2 FeBr4 - ----- Br + La molécula de bromo complejada ataca al sistema de electrones pi del anillo de benceno, que actúa como nucleófilo, en un paso lento determinante de la velocidad -en la cinética total-, para formar un carbocatión no aromático intermediario . Éste, que es doblemente alílico, puede representarse en tres estructuras resonantes. Si bien, el carbocatión es estable comparado con otros conocidos, es mucho menos estable que el benceno del que se partió. La reacción tiene una alta energía de activación, y es relativamente lenta. En sí, una reacción de sustitución aromática electrofílica se basa en reemplazar un hidrógeno por otro grupo (en este caso un bromo). Ensayo con permanganato (test de Baeyer). Técnica. A un tubo de ensayos que contiene 1-2 ml de benceno se le agregan 2 a 3 gotas de permanganato, en medio básico y en frío. Se observa la reacción. Observación. El ensayo es negativo. El permanganato no reacciona como en el caso de los alquenos, debido a que las dobles ligaduras se encuentran deslocalizadas -como si no pertenecieran a ningún carbono-.
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Sulfonación
Cuando los hidrocarburos bencénicos se tratan con ácido sulfúrico fumante (ácido sulfúrico que contiene anhídrido sulfúrico) H2SO4 + SO3 se forman compuestos característicos que reciben el nombre de ácidos sulfónicos. En realidad, se cree que el agente activo es el SO3
C6H6 + HOSO3H ----------- C6H5SO3H + H2O Ácido benceno sulfónico
C6H6 + H2SO4H (SO3) → C6H5SO3H (Ácido bencenosulfónico) + H2O
Nitración
El ácido nítrico fumante o también una mezcla de ácidos nítrico y sulfúricos (mezcla sulfonítrica), una parte de ácido nítrico y tres sulfúricos, produce derivados nitrados, por sustitución. El ácido sulfúrico absorbe el agua producida en la nitración y así se evita la reacción inversa:
C6H6 + HONO2 ------------- C6H5NO2 + H2O Nitro -benceno
C6H6 + HONO2 (H2SO4) → C6H5NO2(Nitrobenceno) + H2O
Combustión.El benceno es inflamable y arde con llama fuliginosa, propiedad característica de mayoría de los compuestos aromáticos y que se debe a su alto contenido en carbono.
2 C6H6 +15 O2 ------------12CO2 + 6H2O
C6H6 +15/2O2 → 6CO2 + 3H2O Es incompleta;
Abundante residuo carbonoso;
Se desprende materia en suspensión;
Arde fácil y activamente.
En resumen el benceno arde fácilmente con llama amarillenta y fuliginosa (que humea), debido a la gran masa de carbono que queda sin quemar.La ecuación que representa la combustión incompleta es:
C6H6 + O2 CO2 + CO + H2O + C
Sus vapores son explosivos, y el líquido es violentamente inflamable.El benceno puro arde con una llama humeante debido a su alto contenido de carbono
Ensayo con agua de bromo en tetracloruro de carbono.Técnica. A un tubo de ensayo que contiene de 1-2 ml de benceno se le agregan dos o tres gotas de agua de bromo en tetracloruro de carbono. Se observa la reacción.Observación. El ensayo es en este caso también negativo. No se observa decoloración del agua de bromo. El núcleo es muy estable y no reacciona con el bromo, que es un electrófilo débil.-con el agregado de limaduras de hierro. En este caso las limaduras de hierro catalizan la reacción, y ésta ocurre.
El hierro reacciona con el bromo para formar FeBr3, que es el realmente cataliza la reacción. Éste, reacciona con el bromo para formar una molécula complejada de estructura
FeBr4------ Br
+, el que ataca al anillo como si fuera un ión bromonio.
FeBr3 + Br2 FeBr4- ----- Br+
La molécula de bromo complejada ataca al sistema de electrones pi del anillo de benceno, que actúa como nucleófilo, en un paso lento determinante de la velocidad -en la cinética total-, para formar un carbocatión no aromático intermediario. Éste, que es doblemente alílico, puede representarse en tres estructuras resonantes.Si bien, el carbocatión es estable comparado con otros conocidos, es mucho menos estable que el benceno del que se partió. La reacción tiene una alta energía de activación, y es relativamente lenta.
En sí, una reacción de sustitución aromática electrofílica se basa en reemplazar un hidrógeno por otro grupo (en este caso un bromo).
Ensayo con permanganato (test de Baeyer).Técnica. A un tubo de ensayos que contiene 1-2 ml de benceno se le agregan 2 a 3 gotas de permanganato, en medio básico y en frío. Se observa la reacción.Observación. El ensayo es negativo. El permanganato no reacciona como en el caso de los alquenos, debido a que las dobles ligaduras se encuentran deslocalizadas -como si no pertenecieran a ningún carbono-.a)el benceno con permanganato de potasio produjo un precipitado de color morado en la parte inferior y benceno enla parte superior . No hubo reacción
sustancia tipo de reacción efectividad
benceno oxidación con permanganato de potasio
no hubo reacción
No se llevó a cabo la reacción de oxidación del benceno aun en baño maría, puesto que el permanganato no reacciona10
como en el caso de losalquenos, debido a que los enlacesdobles se encuentran deslocalizadascomo si no pertenecieran a ningúncarbono. Por lo tanto nos da dos fasesun precipitado de color morado (KMnO4)y el benceno.
3.6. Sulfonación del benceno
c) Reacción con el yodo
Al colocar el yodo al tubo de ensayo con benceno, se torna un color café, Al calentarse la mezcla se vuelve un color rojo, reacciona rápidamente.
d) Reacción con permanganato de potasio en solución y forma sólida
Al agregar permanganato de potasio en forma sólida al benceno, la mezcla se torna un color violeta oscuro.
Al agregar permanganato de potasio en solución liquida la mezcla se torna un color violeta claro.
DISCUSION DE RESULTADOS:Todas las reacciones ejecutadas en nuestrapráctica de laboratorio, nos permitieronobservar que ciertos hidrocarburos de laserie alifática y aromática no reaccionaron yotros sí. Esto se debe a sus propiedades fisicoquímicas, que nos ayuda a identificar con qué tipo de hidrocarburos estamostrabajando.
