Laboratorio de Ciencia Básica UADY Facultad de Química Laboratorio de Ciencia Básica Práctica 2: Obtención de acetato de isoamilo, benzalacetona y dibenzalacetona Equipo 4: Alma Basto Moo K. Yuritza Domínguez Santos Erick David Gómez Castillo Mónica González Díaz Carolina Solís Conde

OBJETIVOS Preparar un éster a partir de un alcohol y un ácido carboxílico. Efectuar una condensación aldólica y una condensación aldólica cruzada dirigida.

¿Qué es una reacción de síntesis? Una reacción de síntesis o combinación, es cuando dos reactivos se combinan entre sí para originar un producto diferente. Se puede representar mediante esta ecuación A + B  C

¿Para que utilizamos la síntesis orgánica? La utilizamos en la preparación de sustancias nuevas o iguales a las naturales, persiguiendo el objetivo de que se produzcan con rendimiento y eficiencia. Por lo general las sustancias de interés se encuentran en la naturaleza a bajas proporciones, por lo que su comercialización resultaría en altos costos de producción y sobreexplotación. Por lo tanto se usa la síntesis orgánica.

En la industria… Esta rama de la química es de gran impacto en la industria de: POLIMEROS FARMACEUTICA ALIMENTOS COSMETICOS PINTURAS

Los ésteres Son un grupo de compuestos de fórmula general R- COOR. Suelen tener olores agradables característicos de flores y frutos. Sus propiedades organolépticas se dan debido a un conjunto de componentes en diferentes proporciones. Raramente se usan en perfumes, pues a pesar de su olor, al contacto con el sudor de la piel se hidrolizan dando lugar a ácidos de olores no agradables.

ESTERIFICACIÓN Para la obtención de un éster, podemos usar un tipo de reacción llamada: Es la preparación sintética de un éster La más común es la llamada esterificación de Fisher, que consiste en la reacción de un ácido con un alcohol catalizada por un ácido mineral. La reacción inversa es una hidrólisis.

Mecanismo (Reacción de esterificación) Un ejemplo de esta reacción sería…

SÍNTESIS DEL ACETATO DE ISOAMILO Ácido acético Alcohol isoamílico Acetato de isoamilo En esta reacción un acido carboxílico reacciona con un alcohol para dar lugar al acetato de isoamilo o también etanoato de n-pentilo. La formación del acetato de isoamilo está influenciada por los efectos de la temperatura, concentración y presión tanto de los reactivos como de los productos. Esta catalizada generalmente por ácido sulfúrico concentrado.

Características del Acetato de Isoamilo C7H14O2 Fisicas Propiedades Peso molecular: 130.19 g/mol. Punto Flash: 25 °C. Temperatura de ignición: 380 °C. Presión de vapor: 4 mmHg a 20 °C. Solubilidad en agua: 0.1-1 g/ 100 ml. Se presenta como un líquido incoloro y un característico aroma a plátano (fruta). Es un líquido muy inflamable. Dependiendo de la concentración con la que se presente posee un ligero aroma a pera. La denominación aceite de pera se refiere por regla general a una solución de acetato de isoamilo en etanol y se emplea como un sabor artificial en lácteos. Puede afectar al ser inhalado. Produce irritacion en nariz, piel, garganta, ojos y pulmones. Es un liquido inflamable y presenta peligro de incendio. RIESGOS

Técnica de Reflujo El reflujo es el proceso que consiste en la ebullición de los reactivos, mientras que el vapor al ser condensado regresa al matraz de destilación como liquido. Este es usado para calentar muestras en tiempo prolongado a cierta temperatura, en la cual no se puede permitir la evaporación excesiva de líquidos. La ventaja de esta técnica es que puede ser dejada por un tiempo largo sin necesidad de adicionar mas solvente. Esta técnica es especial para reacciones en condiciones controladas en tiempos largos. Montaje

Reactivos en la síntesis de acetato de isoamilo Alcohol isoamílico Ácido acético Acido sulfúrico Bicarbonato de sodio C5H12O C2H4O2 H2O4S  NaHCO3 Daño a la salud: La exposición corta resultaría dañina, por lo tanto su daño es reversible Daño a la salud: Una exposición corta puede provocar un daño menor, el cual puede ser permanente o temporario. Daño a la salud: Alto. Una exposición corta puede provocar un daño mayor, el cual puede ser permanente o temporario. Cuando se expone a un ácido moderadamente fuerte se descompone en dióxido de carbono y agua. Inflamabilidad: Moderada Inflamabilidad: Moderada Ninguno. Temperatura de ignición: 350 °C. Temperatura de ignición: 463 °C

NaHCO3 + CH3COOH → NaCH3COO + H2O + CO2 (gas) Bicarbonato de Sodio El bicarbonato de sodio ayuda a regular el pH manteniendo en un punto medio, ni demasiado ácido ni demasiado alcalino. Cuando el bicarbonato de sodio se pone en contacto ya sea con un ácido o una sustancia alcalina, su efecto natural es neutralizar el pH. Más allá de eso, el bicarbonato de sodio tiene la capacidad de retardar más cambios en el equilibrio del pH, conocidos como tampón. Esta capacidad dual de neutralizar y amortiguar permite que el bicarbonato de sodio haga cosas tales como neutralizar los olores ácidos, así como mantener el pH neutro. NaHCO3 + CH3COOH → NaCH3COO + H2O + CO2 (gas) Reacción con un ácido.

Condensación aldólica Las condensaciones unen a dos o más moléculas con la pérdida de una molécula pequeña como agua o alcohol. Es reversible debido a que se establece un equilibrio entre productos y reactivos.

En condiciones básicas la condensación aldólica implica la adición nucleofílica del ión enolato, que es un nucleófilo fuerte, a otro grupo carbonilo. El producto es un aldol. El rendimiento de esta reacción aumenta al calentar la mezcla de reacción.

Condensación aldólica cruzada ocurre cuando el enolato de una cetona o aldehído se agrega al grupo carbonilo de otra especie.   NOTA: El problema con esto es que se pueden obtener  varios productos si no se seleccionan bien los compuestos

Cetona Benzalacetona Benzaldehído Condensación aldólica en medio básico Aroma: similar a la vainilla Muy usado en industria de perfumería

Síntesis de dibenzalacetona

La reacción de acetona con benzaldehído en presencia de una base es una clásica reacción de condensación aldólica. Dependiendo de la estequiometría y condiciones de la reacción, estos reactivos se pueden usar para preparar benzalacetona o dibenzalacetona.

Para la síntesis de la dibenzalacetona se requiere de una condensación aldólica cruzada La reacción de condensación aldólica cruzada es la reacción de condensación llevada a cabo empleando 2 aldehídos distintos enolizables, es decir con hidrógenos .

Mecanismo para la condensación aldólica

La reacción en este experimento se lleva a cabo añadiendo una mezcla de dos partes de benzaldehído y una parte de acetona a una solución hecha con etanol acuoso y NaOH. El proceso general a seguir consiste en filtración, lavado y cristalización del producto.

El etanol acuoso favorece la formación de dibenzalacetona . La razón es que los reactantes e intermediarios, incluyendo la dibenzalacetona son solubles en etanol acuoso y no se remueven de la solución reaccionante por simple separación o precipitación.

La dibenzalacetona ha sido utilizada en preparaciones de protección contra el sol porque absorbe ciertos largos de onda de la luz ultravioleta.

Diagrama metodológico Síntesis de acetato de isoamilo Síntesis de benzalacetona Síntesis de benzalacetona

Síntesis de acetato de isoamilo Agregar 2mL de alcohol isoamílico en matraz de 20 ml Agregar 3mL de ácido acético Adicionar 0.5mL de ácido sulfúrico concentrado Colocar perlas de vidrio en el matraz Reflujar mezcla a 1cm de altura sobre la placa de calentamiento Esperar 1 hora α

Enfriar a temperatura ambiente α Enfriar a temperatura ambiente Transferir muestra a embudo de separación de 20mL Agregar 1mL de agua fría R1 Separar fase acuosa R2 Lavar fase orgánica con 4mL de solución de bicarbonato de sodio al 5% Lavar capa orgánica con 4mL de agua con 1.5mL de solución saturada NaCl α

Verter fase orgánica en vaso de precipitados α Verter fase orgánica en vaso de precipitados Secar fase orgánica con 0.5g de Na2SO4 Esperar 15 minutos ¿La solución sigue turbia? SI NO Decantar solución Añadir agente desecante Na2SO4 Decantar solución Guardar en recipiente seco

Síntesis de benzalacetona Mezclar 3mL de etanol en matraz erlenmeyer de 50mL Adicionar 1.6g de benzaldehído Añadir 1mL DE NaOH (0.5 M) en agua Añadir 2.5mL de acetona Mantener mezcla a temperatura 25°-30°C en agua fría con agitación por 40 minutos Neutralizar con HCl al 10% β

Lavar fase orgánica con 5mL de agua destilada β Lavar fase orgánica con 5mL de agua destilada Lavar la fase orgánica con 5mL de solución de NaCl al 5% Secar fase orgánica con NaSO4 anhídrido R3 Separar fase acuosa Decantar producto en vaso de precipitado Guardar en recipiente seco.

Síntesis de benzalacetona Agregar 12mL de etanol al matraz erlenmeyer de 50mL Agregar 2.5mL de benzaldehído Mezclar en el matraz 25mL de solución de NaOH (0.5 M) en agua. Añadir 1mL de acetona Agitar continuamente durante 20 minutos γ

Frotar paredes mientras se agita γ Frotar paredes mientras se agita Filtrar precipitado en embudo büchner R4 Lavar con agua fría hasta neutralizar pH Dejar secar unos minutos en el embudo büchner Aislar una pequeña muestra del producto Etiquetar el vaso con la muestra aislada γ

Recristalizar producto bruto con etanol-agua γ Recristalizar producto bruto con etanol-agua Filtrar cristales obtenidos Anotar la cantidad que se obtuvo de cristales Calcular rendimiento Determinar punto de fusión

Diagrama ecológico R1:fase acuosa Na2SO4 + H2O y CH3OO- Na+ : Disolventes orgánicos no halogenados R2: Na2SO4 + H2O + CH3OO- Na+ y NaHCO3 : Disolventes orgánicos no halogenados R3: fase orgánica + H2O + NaCl : Disolventes orgánicos no halogenados R4: precipitado + H2O: : Disolventes orgánicos no halogenados

Cálculos Previos 1. Bicarbonato de Sodio al 5% %=gr/L*100 (5%)(100mL)/100= 5g 2. Hidróxido Sódico 0.5M M= n/L n=(0.5 mL)(0.1 mL)= 0.05n(40 gr/mol)=2gr

3. HCl al 10% %=gr/L. 100 (10%)(100mL)/(100)=10 mL 4 3. HCl al 10% %=gr/L*100 (10%)(100mL)/(100)=10 mL 4. NaCl al 5% %= gr/L*100 (5%)(100mL)/(100)= 5mL 5. NaOH al 0.5M M= n/L n=(0.5 mL)(0.1 mL)= 0.05n(40 gr/mol)=2gr

Referencias bibliográficas Barrio, P. J.; Andrés, C. D.; Antón, B. J. Física y Química, 4ª ed; Editex: México, 2003; pp 214. Climent, O. M.; Et al. Experimentación en Química: Química orgánica en ingeniería química, 1ª ed; Universidad Politécnica de Valencia: España, 2005; pp 147 Anderson, G. F.; Martínez, P. Experimentos de quimica organica con enfoques en ciencias de la vida, 1ª ed; Elizcom: Colombia, 2006; pp 117.

http://agu.inter.edu/halices/SINTESIS_DE_DI BENZALCETONA.pdf http://organica1.org/1407_8/1407_9.pdf