Reacciones De Hidrocarburos Aromáticos a3k6f

REACCIONES DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Y NITRACIÓN DE ACETANILIDA INTRODUCCIÓN Los compuestos aromáticos son aquellos derivados del benceno a que además de poseer enlaces  no presentan fácilmente reacciones de adición ya que sus tres enlaces dobles se encuentran en resonancia, confiriéndole al sistema mucha estabilidad. Los compuestos aromáticos reaccionan mediante mecanismos de sustitución electrofílica. La sustitución electrofílica sobre el núcleo aromático da origen a varios tipos de compuestos dependiendo del tipo de electrófilo y que son de importancia en la síntesis de derivados aromáticos.

H2SO4/SO3

SO3H

HNO3/H2SO4

NO 2

Cl2/FeCl3

+

R-X/AlCl 3

nitración

Cl

halogenación

R

alquilación de Friedel.Crafts

O C-R

acilación de Friedel-Crafts

O R-C-Cl/AlCl 3

sulfonación

Cuando se ha llevado a cabo una primera sustitución en el anillo aromático, este sustituyente actúa como orientador de una nueva sustitución sobre el anillo aromático. Existen tres posibles isómeros para un anillo bencénico di sustituido:

E E Orto

E

E

E

E Meta

Para

Dentro de ciertos límites es posible obtener el isómero deseado con buen rendimiento. Cuando el anillo aromático se encuentra sustituido, la velocidad de reacción y el producto correspondiente a la segunda sustitución electrofílica va a depender de la naturaleza estructural del primer sustituyente. Los grupos que presentan un efecto global de electrón dadores activan el anillo y lo

hacen mas reactivo con respecto a la sustitución electrofílica, y orientan a posiciones orto y para. Los grupos desactivadores orientan a posiciones meta a excepción de los halógenos. Ejemplo de algunos grupos activadores y desactivadores: Grupos activadores Grupos desactivadores R-NO2 -OH -COOH -NH2 C=O -OCH3 -CN -NHCOCH3 -SO3H OBJETIVOS  Estudiar y distinguir algunas reacciones características de hidrocarburos aromáticos.  Comparar la velocidad de reacción hacia una sustitución electrofílica de compuestos aromáticos con base en el grupo sustituyente.  Ilustrar los efectos orientadores en la sustitución electrofílica en carbono aromático mediante una reacción de nitración. MATERIALES EQUIPOS E IMPLEMENTOS 1 erlenmeyer de 125 mL 3 tubos de ensayo pequeños iguales. Lana de hierro (esponjilla de hierro) 1 termómetro 1 embudo de separación pequeño 1embudo de filtración al vacio Papel filtro para embudo Buchner Beacker pequeño

REACTIVOS Acetanilida Ácido acético glacial Ácido sulfúrico concentrado Ácido nítrico concentrado Br2 / CCl4 al 20 % por volumen Benceno Ácido benzoico Tolueno CCl4 o CH2Cl2 Agua – hielo picado

PROCEDIMIENTOS 1. Seleccione tres tubos de ensayo pequeños secos y de igual diámetro. Adicione en el primero 0.1 gramos de ácido benzoico y 10 gotas de CCl 4, agitar hasta alcanzar máxima solubilidad; en el segundo 10 gotas de benceno y en el tercero 10 gotas de tolueno. Luego al mismo tiempo adicionar en cada tubo 4 gotas de solución de Br2/CCl4 al 20 %v/v y una pequeña porción de lana de hierro al tubo que al cabo de un minuto no presente decoloración. Agite los tubos ocasionalmente mientras transcurre la reacción. Comparar la velocidad de reacción teniendo en cuenta la decoloración de la solución de bromo. Si al cabo de 5-10 minutos no se observa una clara decoloración en alguno de los tubos, sumerja los tubos en un baño de agua tibia que no exceda los 50 °C. 2. Nitración de un compuesto aromático: Disolver con calentamiento suave en un erlenmeyer de 125 mL 4.5 gramos de

acetanilida en 5 mL de ácido acético glacial. Enfríe ligeramente hasta que reaparezcan cristales. En seguida añada lentamente y con agitación 6.5 mL de ácido sulfúrico concentrado bien frio (baño de hielo). Preparar la mezcla nitrante añadiendo 2.5 mL de ácido nítrico concentrado a 3.5 mL de ácido sulfúrico concentrado frío. Lleve la mezcla a temperatura ambiente y transfiérala a un embudo de separación pequeño. Enfríe la acetanilida a 5°C. Retírela del baño de hielo y añada gota a gota la mezcla nitrante, agitar y homogenizar la mezcla. Mantener la temperatura por debajo de 20°C. Luego deje en reposo a temperatura ambiente durante 40 minutos para completar la reacción. Vierta la solución lentamente y con agitación en una mezcla de 70 mL de agua y 13-18 gramos de hielo picado. Recoger el producto por filtración al vacío. Transferir el sólido a un vaso de precipitados y mezclar bien con 50 mL de agua, filtrar de nuevo y lave con más agua para eliminar el exceso de ácido, secar tanto como sea posible. PREGUNTAS 1 Escriba las reacciones para los respectivos compuestos aromáticos con Br 2 /CCl4 2 Compare la velocidad de reacción hacia una nitrobenceno y del fenol con relación al benceno.

sustitución

electrofílica

del

3 Escriba en detalle el mecanismo de sustitución electrofílica para obtener nitroacetanilida 4 Explique por medio de estructuras el efecto activante y orientador orto /para del grupo –NHCOCH3 5 Los fenoles son generalmente mucho menos ácidos (pKa 8-10) que los ácidos carboxílicos (pKa 5), pero el ácido pícrico (2,4,6-trinitro fenol) ) (pKa 0.25) es tan ácido como el ácido trifluoracético. Explique esta característica.