Síntesis de Colorantes (Naranja de metilo y Fluoresceína) Universidad Autónoma de Yucatán Facultad de Química Laboratorio de Ciencia Básica Práctica #3 Síntesis de Colorantes (Naranja de metilo y Fluoresceína) Equipo 2: Flores Pérez Carinna Martínez Román Paola Pech Barea Royel Zenteno Góngora Zandra

oBJETIVOS Preparar naranja de metilo mediante una reacción de ácido sulfanílico, preparada “in situ”, y la N,N- dimetilanilina Sintetizar un colorante de tipo ftaleína por condensación de anhídrido ftálico y comprobar su utilidad como indicador ácido-base

Los indicadores son sustancias capaces de existir en dos formas estructurales distintas, por lo menos, cada una de ellas con una clase diferente de absorción de color. El equilibrio entre las dos formas de color se afecta por la concentración de los iones hidrógeno de la solución.

Se emplea como indicador ácido. base Se emplea como indicador ácido.base. En efecto en disoluciones diluidas de pH superior a 4,4 es amarillo (ʎmáx. 460nm). Cuando se adiciona ácido a esta solución, el naranja de metilo se protona y el ion protonado predomina cuando el pH es igual o inferior a 3,2. esta forma protonada tiene una ʎmáx. de 520 nm y es de color rojo. En valores intermedios de pH el anaranjado de metilo toma colores intermedios entre el rojo y el amarillo. Naranja de metilo

El naranja de metilo y su ácido conjugado tienen diferentes cromóforos y en consecuencia, absorben a diferentes longitudes de onda en la zona visible del espectro. Los diferentes colores que presenta el compuesto permiten emplearlo para detectar un cambio en la acidez de una disolución alrededor del valor de pH en que se protona y desprotona.

Preparación de la sal de diazonio La reacción más importante de las anilinas no sustituídas en el nitrógeno es su transformación en sales de diazonio. La reacción se lleva a cabo con nitrito sódico en medio ácido: Anión nitrito reacciona con el ácido clorhídrico. Pérdida de una molécula de agua, obteniéndose así el catión nitrosilo El nitrógeno de las anilinas, muy nucleófilo, puede reaccionar fácilmente con el catión nitrosilo. Esta reacción da lugar a una cascada de intermedios que finalmente conducen a una sal de diazonio  Preparación de la sal de diazonio

Reacción de acoplamiento La altamente reactiva sal de diazonio reacciona CO un segundo compuesto orgánico que contiene un átomo de carbono de alta densidad electrónica para dar un compuesto diazo, con eliminación de HCl. El fenol es un reactivo característico. Esta reacción se conoce como reacción de acoplamiento. El producto de una reacción de acoplamiento diazo es altamente conjugado, y por tanto, cabe esperar que absorba radiación de longitudes de onda bastante altas. La mayoría de los compuestos diazo son coloreados.

Síntesis de Fluoresceína 3’,6’Dihidroxispiro(isobenzofurano-1(3H), 9’-(9H) xanten)-3-ona Familia de las xantinas Sal de sodio de resorcinol ftaleína

Propiedades colorantes y fluorescentes Disponible como un polvo de color naranja/rojo oscuro soluble en agua y alcohol Cuando se encuentra en soluciones de pH mayor a cinco, su color se torna verde y altamente fluorescente

La fluoresceína fue sintetizado por primera vez por Adolf Von Baeyer en 1871 - Se puede preparar a partir de anhídrido ftálico y resorcinol en presencia de cloruro de cinc a través de la reacción de Friedel-Crafts Un segundo método para preparar fluoresceína utiliza el ácido metanosulfónico como un catalizador ácido de Brönsted. Esta ruta tiene un alto rendimiento en condiciones más suaves.

Aplicaciones En la biología celular, el derivado de isotiocianato de fluoresceína se utiliza para etiquetar y rastrear células en aplicaciones de microscopía de fluorescencia.  Análisis forense y la serología para detectar manchas de sangre latentes, y en el rastreo de tinte. Se usa para el estudio de los vasos sanguíneos en el ojo, y para detectar lesiones en la córnea.

El fenómeno de la fluorescencia depende de los siguientes factores pH del medio en el cual se encuentra la sustancia. Concentración de dicha sustancia. Longitud de onda de luz que actúa como excitante.

DIAGRAMA DE FLUJO Síntesis de naranja de metilo 1. PREPARACIÓN DE LA SAL DE DIAZONIO Añadir 0.5 g de ácido sulfanílico en un matraz de 50 mL Agregar 0.1 g de carbonato sódico anhidro Agregar 5 mL de agua destilada Mezclar vigorosamente Calentar a baño María a

Añadir 0.185 g de disolución de Nitrito sódico Agitar la mezcla Enfriar en baño de hielo Agregar, lentamente y con agitación, 0.5 mL de agua con 0.5 mL de disolución de HCl concentrado Dejar enfriar en baño con hielo por 15 minutos a

Dejar en suspensión directamente Observar precipitado Dejar en suspensión directamente 2. REACCIÓN DE ACOPLAMIENTO Añadir, lentamente y agitando, 0.32 mL de disolución de dimetilanilina Adicionar, lentamente y agitando, 0.15 mL de ácido acético glacial Reposar por 10 minutos Observar coloración rojiza a

Anadir, lentamente y agitando,1.5-2 mL NaOH al 20% R1 Observar una coloración naranja Controlar el pH con un papel indicador Trasvasar la muestra a un vaso precipitado grande Añadir 0.5 g de NaCl Calentar vaso precipitado hasta la disolución de la sal

Enfriar a temperatura ambiente por 15 minutos Enfriar con baño de hielo R2 Filtrar el sólido obtenido por medio de succión Dejar secar en la bomba por 5 minutos Calcular el rendimiento

3. COMPORTAMIENTO DEL COLORANTE COMO INDICADOR ÁCIDO - BASE Preparar una disolución acuosa en un matraz R3 Añadir una pequeña porción de los cristales con una espátula R4 Anotar observaciones R5

1. Síntesis de fluoresceína Agregar 0.1 g de resorcinol en un tubo de ensayo Añadir 0.07 g de anhidrido ftálico Agregar 1 gota de H2SO4 concentrado Mezclar vigorosamente R6 Calentar en baño de aceite durante 10 minutos hasta adquirir un color rojo ladrillo a

Dejar enfriar a temperatura ambiente Adicionar 2 mL de agua destilada R7 Filtrar el residuo 1. REACCIÓN DE IDENTIFICACIÓN Adicionar 3 gotas de la solución final en un tubo de ensayo R8 Agregar 1 mL de NaOH al 5% Observar el color de un fondo negro R9 Adicionar disolución de HCl 1:1 hasta obtener un pH ácido

R10 Anotar observaciones

DIAGRAMA ECÓLOGICO R1 Disolución básica con naranja de metilo ( color amarillo). DISOLUCIONES ACUOSAS BÁSICAS R4 Preparación de disolución de NaOH al 20%. DISOLUCIONES ACUOSAS BÁSICAS Disolución ácida con naranja de metilo ( color rojo). DISOLUCIONES ACUOSAS ÁCIDAS Fase líquida obtenido de la filtración (naranja de metilo). DISOLUCIONES ACUOSAS ORGÁNICAS R5 R2 Baño de aceite. DISOLUCIONES ACUOSAS ORGÁNICAS Fase sólido (cristales de naranja de metilo). RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS R6 R3

Fase sólido de la fluoresceína. RESIDUOS SÓLIDOS ORGÁNICOS R10 Fluoresceína con acido clorhídrico. DISOLUCIONES ACUOSAS ORGÁNICAS R7 Preparación de disolución de NaOH al 5%. DISOLUCIONES ACUOSAS BÁSICAS R8 Preparación de disolución de HCl. DISOLUCIONES ACUOSAS ÁCIDAS R9

Cálculos previos 100 ml de Hidróxido de sodio (NaOH) al 20% %P/V = g soluto/ volumen de la disolución g soluto= % p/v * volumen de la disolución g soluto= 0.2 mL/g * 100 mL = 20 g

100 mL de hidróxido de sodio (NaOH) al 5% %P/V = g soluto/ volumen de la disolución g soluto= % p/v * volumen de la disolución g soluto= 0.05 mL/g * 100 mL = 5 g

1:1 disolución de acido clorhídrico (HCl) 50 mL HCl : 50 mL agua destilada

Referencias bibliográficas. TESCAM http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r44778.PDF, consultado septiembre 2013. Universidad de Granada http://www.ugr.es/~quiored/doc/p8.pdf, consultado septiembre 2013. Universidad Autónoma de México http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l14/anilina4.html, consultado septiembre 2013. K.A. Connors; Curso de análisis farmacéutico, 2° Ed, Barcelona, 1981, P.247. -Webacademia. http://centrodeartigos.com/articulos-de-todos-los-temas/article_30681.html (Consultado septiembre 2013) La guía química. http://quimica.laguia2000.com/elementos-quimicos/fluoresceina (Consultado septiembre 2013)