Practica De Benzofenona Con Reactivo De Grignard 6ie5j

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Química Orgánica y Polímeros

LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA II

Práctica No. 7 OBTENCIÓN DE ÁCIDO BENZOICO POR RECATIVO DE GRIGNARD ALUMNOS: SANCHEZ ESQUIVEL ALAN MAESTRA: GRUPO:

4IM45

OBJETIVOS: 1. Establecer la importancia del estudio del ácido benzoico en la química orgánica, con respecto a su obtención. 2. Conocer las aplicaciones del ácido benzoico a nivel industrial. 3. Establecer la importancia del ácido benzoico mediante la síntesis del reactivo de Grignard. 4. Ejemplificar el estudio de la síntesis del reactivo de Grignard. 5. Obtener el ácido benzoico. 6. Conocer los tipos de reacciones que se presentan durante el desarrollo de la síntesis. 7. Realizar otro tipo de reacciones que impliquen reactivo de Grignard de tipo específico de diferentes productos orgánicos. 8. Establecer los parámetros de control e indicios de reacción y las operaciones que se realizan para la síntesis del producto. 9. Manejar equipo semi-micro, usado en esta y las demás prácticas. 10. Identificar el producto obtenido mediante pruebas específicas como el IR. INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA Reactivo de Grignard Los Reactivos de Grignard son compuestos organometálicos de fórmula general R-Mg-X, donde R es un resto orgánico (alquílico o arílico) y X un haluro. Sin duda, los reactivos de Grignard son unos de los más importantes y versátiles en química orgánica debido a su rápida reacción con electrófilos, como por ejemplo el grupo carbonilo. Son importantes para la formación de enlaces de carbono-carbono, carbono-fósforo, carbono-estaño, carbono-silicio, carbono-boro y otros enlaces carbonoheteroátomo. Por el descubrimiento de estos reactivos y sus reacciones, Victor Grignard recibió el premio Nobel de Química en 1912. La reacción de Grignard generalizada:

donde R1 = grupo orgánico alquilo o arilo

Los reactivos de Grignard se sintetizan a partir de un grupo alquilo o arilo halogenado al reaccionar con Magnesio en presencia de un éter anhídrido (seco): RBr + Mg → RMgBr Por ejemplo: CH3CH2Br + Mg → CH3CH2MgBr (bromuro de etil magnesio) Método experimental general: Para que esta reacción tenga éxito tanto los reactivos como el material utilizado deben estar completamente secos y trabajar en atmósfera inerte. Sobre un matraz se coloca magnesio en forma de virutas o limaduras y se cubre con unos pocos mililitros del disolvente (dietil éter o tetrahidrofurano, generalmente). Se añade una pequeña cantidad de activante (usualmente dibromoetano o yodo) y una vez activada la superficie del magnesio, mediante la aplicación de calor, se comienza a adicionar la disolución del compuesto halogenado correspondiente previamente disuelto. Suele ser necesario calentar hasta que la reacción finaliza. Por último sólo es necesario filtrar la disolución (siempre bajo atmósfera inerte). Para que tenga cierta estabilidad el reactivo de Grignard debe encontrarse solvatado. En sentido formal, puede considerarse que un reactivo de Grignard es un anión de carbono o carboanión; es decir, la sal de magnesio de un hidrocarburo ácido. Sin embargo es más exacto considerar que los reactivos de Grignard contienen un enlace C-Mg covalente altamente polar, y no un enlace iónico entre C- y +MgX.

Carbonatación La carbonatación es una reacción química en la que el hidróxido de calcio reacciona con el dióxido de carbono y forma carbonato cálcico insoluble: Ca(OH)2 + CO2

Ácido Benzoico

CaCO3 + H2O

El ácido benzoico es un ácido carboxílico aromático que tiene un grupo carboxilo unido a un anillo fenílico. En condiciones normales se trata de un sólido incoloro con un ligero olor característico. Es poco soluble en agua fría pero tiene buena solubilidad en agua caliente o disolventes orgánicos. Síntesis Se obtienen dos diferentes productos en 50% y 50% al ser sometido a una reacción de óxido-reducción. La síntesis más sencilla es tratar al benceno con una alquilación Friedel-Crafts con un halogenuro de metilo en AlCl3 para dar tolueno y posteriormente llevarlo a cabo con una oxidación con permanganato de potasio en medio ácido (KMnO4/ H+). El producto será ácido benzoico. Reacciones Por encima de los 390 °C se descompone en dióxido de carbono y benceno en una reacción de descarboxilación. Esta reacción se ha utilizado antiguamente para obtener muestras de benceno muy puro. En presencia de pentacloruro de fósforo (PCl5) o cloruro de tionilo (SOCl2) se transforma en el cloruro de bencilo (C6H5CH2Cl) que se utiliza a menudo como derivado activado en la formación de los ésteres. El calor de combustión del ácido benzoico es de -766 Kcal.

REACCIÓN GLOBAL

MECANISMO DE REACCIÓN I.)

II.)

III.)

IV.)

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

I.) Proceso de Preparación de Reactivos (material en condiciones anhidras)

II.) Proceso de Síntesis del Reactivo de Grignard. 1. Ensamblar el equipo para reflujo

2. Calentar agua en la parrilla a temperatura de ebullición del Éter.

3. Adicionar por 15 a 20 min. El bromobenceno/éter.

4. Mantener a reflujo del éter (a baño maría) hasta total disolución del Mg°.

5. Llevar a agitación manual, constante y vigorosa, con cuidado.

III.) Proceso de Carbonatación. 6. Desamblar el equipo 7. Vaciar el Bromuro de Fenil Magnesio a un vaso seco con 10gr de hielo seco triturado.

8. Agitar constantemente hasta total disolución.

9. Se forma una mezcla de aspecto “chicloso” color BLANCO. IV.) Proceso de hidrólisis del complejo organometálico. 10. Agregar 50gr o 50ml de hielo/agua.

11. Agregar 15ml de HCl.

12. Agitación constante vigorosa hasta total disolución.

V.) Proceso de Separación del Producto. 13. Adicionar 12ml de NaOH al 5%, agitar y hacer dos extracciones del producto con 12ml de éter, cada una + 5ml H2O.

14. Hacer la precipitación del producto con HCl concentrado (10ml).

15. Si es necesario, repetir punto 14.

16. Filtrar.

17. Si es necesario, repetir punto 14. 18. Colocar el papel filtro en el gerber.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

Mg°

Bromoben

Yodo

Éter

CO2

Ácido

Benzoi co.

ceno PM (g/mol) W (g) V (ml)  (g/ml)

24.312

157.01

253.809

74

44

108.14

1 -----

----6

0.7 -----

----45

10 -----

? -----

-----

1.5

-----

0.64

-----

-----

Cálculo del Reactivo Limitante y Reactivo en Exceso:

Mg° = (1g)(1 mol)/ 24.312g = 0.04113mol Bromobenceno = (1.50g/ml)(6ml)(1mol)/ 157.01g = 0.0573mol I2 = (0.7g)(1 mol)/ 253.809g = 0.00275mol CO2 = (10g)(1 mol)/ 44g = 0.2272mol

Reactivo Limitante: Mg° Reactivo en Exceso: Bromobenceno

Rendimiento η teórico = (0.04113mol Mg°)(1 mol Ác. Benzoico)/ 1 mol Mg° = 0. 04113 n experimental=0.039 n%=94.82%

CUADRO DE COMPARACIÓN

Reactivos

Propiedade s Físicas

Edo. Físico y color

Peso molecular Punto de Ebullición Punto de Fusión Densidad Agu Solu bilid ad

a Solv ente s

Toxicidad

Mg°

Bromo bencen o

Yodo

Meta l casi duro color plata

Líquido incolor o, olor a bencen o

24.3 12

157.01

Productos Éter

Ácido Benzoi co

NaCl

Sólido cristal ino, brillo metáli co

Líquid o incolo ro, volátil

Sólido blanc o, olor picant e

Solid o crista lino o polvo blanc o

253.8 09

Mezcl a de penta nos

122.1 3

58.44

Observacion es

Reactivos y material en condiciones anhidras

+++++++ Hace falta el punto de ebullición del NaCl ¿Punto de Fusión del éter? Densidades por arriba de la del agua.

1100

156.1

184

30

249

+++ ++

651

-30.6

113.5

+++ +++

121123

804

1.73 8

1.50

4.13

0.640

1.321

1.20

Poco

Insolu ble

Insolu ble

Poco solubl e

Fria y calie nte

++++++++ +++++

+++ +++

Bencen o, éter y CCl4

Etano l, glicer ina

No es soluble éter en éter.

Por ingest ión e inhala ción

Ingest ión irrita los ojos

Insol uble

En éter +++ ++

Solns. orgánic as Por inhalac ión

Éter, bencen o acetona , CCl4 Por ingest ión.

+++ ++

Se recomienda usar gogles para evitar accidentes y

cubre-bocas para evitar influenza.

USOS Y APLICACIONES DE LA PRÁCTICA. El ácido benzoico es uno de los conservantes más empleados en todo el mundo. Se encuentra presente en forma natural en algunos vegetales, como la canela o las ciruelas por ejemplo. El ácido benzoico es especialmente eficaz en alimentos ácidos, y es un conservante barato, útil contra levaduras, bacterias (menos) y mohos. Sus principales inconvenientes son el que tiene un cierto sabor astringente poco agradable y su toxicidad, que aunque relativamente baja, es mayor que la de otros conservantes. En España se utiliza como conservante en bebidas refrescantes, zumos para uso industrial, algunos productos lácteos, en repostería y galletas, en algunas conservas vegetales, como el tomate o el pimiento envasados en grandes recipientes para uso de colectividades, mermeladas, crustáceos frescos o congelados, margarinas, salsas y otros productos.

CONCLUSIONES Se estableció la importancia del estudio del ácido benzoico dentro de la química orgánica, respecto a los diferentes métodos que se emplean para su obtención. Se conocieron las diversas aplicaciones que tiene el ácido benzoico en la industria, principalmente como conservador de alimentos, de igual manera se conoció que este se encuentra presente también en estado natural, en algunas frutas y verduras. Se estableció la importancia de la síntesis del reactivo Grignard para la obtención del ácido benzoico, pues en esta experimentación se tuvieron que manejar diversas condiciones. Se obtuvo el ácido benzoico, aunque en cantidad mínima. Durante el desarrollo de la práctica se identificaron varias reacciones que se presentaron como la hidrólisis o la carbonatación, esto gracias a los indicios de reacción.

Se utilizaron materiales con los cuales ya se está familiarizado trabajar aunque con la excepción de que en esta práctica tenían que estar estrictamente en condiciones anhidras. Uno de los factores principales que determino el éxito o el fracaso de la práctica fueron las condiciones anhidras de material y reactivos. Sin embargo cabe mencionar que en el caso particular de nuestro equipo no logramos separar el producto, por lo que empleamos el método de cristalización, adicionando cierta cantidad de cristales previamente pesados para ayudar a reestructurar a nuestro producto, y posteriormente separa mediante una filtración y finalmente pesar nuestro producto obtenido. ALUMNO: SANCHEZ ESQUIVEL ALAN