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LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 Elaborado por: Jorge Luis Breña Oré Enrique F. Neira Montoya Cristina Viza LLenque Emilia G. Hermoza Guerra Tarsila Tuesta Chávez Olga F. Bullón Camarena [2009] Primera Corrección 2017 ii P R E F A C I O La presente guía de prácticas para los laboratorios de química orgánica es una adaptación y renovación de la guía anterior, habiendo sido ordenada, corregida y renovada en la mayoría de las prácticas teniendo en cuenta, la simplificación de las operaciones, así como el tiempo de ejecución de las mismas. Como una breve reseña, notamos que la primera guía de práctica fue publicada en 1974, siendo autores: Dr. Baldomero Malpica, Ing. Juan Quispe e Ing. Marcel Navarro; habiendo sido modificada en 1979 con la participación del Dr. Baldomero Malpica y el Ing. Juan Quispe. Posteriormente se introdujeron modificaciones con la participación del Ing. Juan Quispe M., Lic. Jorge Breña Oré y el Ing. Enrique Neira M. En la presente guía de práctica de laboratorio de Química Orgánica I se han renovado la mayoría de prácticas de laboratorio, se han propuesto nuevas prácticas (algunas con aplicación de productos naturales). Finalmente damos las gracias a las personas que de alguna manera colaboraron con la publicación del presente trabajo. iii Contenido P R E F A C I O ..................................................................................................................... ii RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL LABORATORIO ................................... viii SEGURIDAD EN EL LABORATORIO .............................................................................. 1 Introducción ....................................................................................................................... 1 Medidas de seguridad en el laboratorio ............................................................................. 4 Manipulación de reactivos químicos peligrosos .............................................................. 18 Precauciones generales .................................................................................................... 21 Disposición de residuos ................................................................................................... 23 I. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° I .......................................................................... 25 1. EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS ..................... 25 1.1 Extracción de la cafeína del té ........................................................................... 26 1.2 Extracción de la nicotina del tabaco ...................................................................... 28 II. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 ........................................................................ 39 1. SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS .................................................... 39 1.1 Síntesis de derivados de acetanilida .................................................................. 40 2. SULFONACIÓN DEL TOLUENO ......................................................................... 45 III. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3 .................................................................. 50 1. EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES EN LAS REACCIONES SeA ..................... 50 1.1 Efecto de los activantes y desactivantes ................................................................ 51 iv 1.2 Efecto del solvente ............................................................................................ 52 1.3 Efecto de la temperatura .................................................................................... 53 IV PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 4 ..................................................................... 55 1. ESPECTROSCOPÍA INFRARROJA ......................................................................... 55 2. ESPECTROSCOPÍA ULTRAVIOLETA-VISIBLE ................................................... 63 2.1 Correlaciones dienos conjugados ................................................................. 68 2.2 Correlaciones polienos conjugados .............................................................. 68 2.3 Correlaciones paracompuestos aromaticos ................................................ 70 2.4 Correlaciones para carotenoides........................................................................ 71 3. OBTENCIÓN EXPERIMENTAL DE ESPECTROS UV-VISIBLE ...................... 77 V. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 5 ..................................................................... 78 1. ALDEHIDOS Y CETONAS: PROPIEDADES ....................................................... 78 1.1 Reactivo de Fehling .............................................................................................. 81 1.2 Reactivo de Tollens .............................................................................................. 81 1.5 Preparación de las D.N.F.H. ................................................................................. 82 1.6 Solubilidad del benzaldehido ................................................................................ 83 1.7.1 Oxidación atmosférica....................................................................................... 83 VI PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 6 ..................................................................... 84 1. PROPIEDADES Y PREPARACIÓN DE ACIDOS ................................................ 84 1.1 Propiedades físicas y químicas .......................................................................... 85 v 1.2 Preparación de ácido benzoico con grignard..................................................... 86 1.3 Obtención del acido cítrico del jugo de limón .................................................. 89 VII. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 7 .................................................................. 94 1. DERIVADOS DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS ...................................................... 94 1.1 Propiedades del cloruro de acetilo .................................................................... 95 1.2 Propiedades del anhídrido acético ..................................................................... 96 1.3 Propiedades de las amidas ................................................................................. 97 2. JABONES ................................................................................................................. 98 2.1 Preparación del jabón ........................................................................................ 98 2.2Propiedades del jabón ........................................................................................... 101 2.3 Índice de saponificación de grasas .................................................................. 102 VIII PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 8 ................................................................ 104 1. ALDEHIDOS Y CETONAS: CARBANIONES ................................................... 104 1.1 Reacción de cannizaro ..................................................................................... 105 1.2 Carbaniones ..................................................................................................... 108 IX PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 9 ................................................................... 110 1. AMINAS ................................................................................................................ 110 1.1 Propiedades químicas ...................................................................................... 112 1.2 Síntesis de aminas y sus derivados ..................................................................... 114 1.2.1 Síntesis de la anilina .................................................................................... 114 vi 1.2.1 Síntesis de la acetanilida ..............................................................................118 X. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° I0 .................................................................. 120 1. SALES DE DIAZONIO ......................................................................................... 120 1.1 Síntesis y reacciones de las sales de diazonio ................................................. 122 1.2 SÍNTESIS DE COLORANTES AZOICOS .................................................... 123 XI PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 11 ................................................................. 129 1. FENOLES ............................................................................................................... 129 1.1 Síntesis del fenol ............................................................................................. 129 1.2 Propiedades químicas del fenol ....................................................................... 131 1.3 Síntesis de la bakelita ..................................................................................... 132 XII PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 12 .............................................................. 135 1. ANTOCIANINAS .................................................................................................. 135 1.1 Extracción de antocianinas .............................................................................. 138 XIII PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 13 .............................................................. 142 1. CARBOHIDRATO ................................................................................................ 142 1..1 Propiedades químicas de los azúcares ............................................................. 149 1.2 Obtención de derivados de carbohidratos ........................................................... 154 1.3 Aislamiento de carbohidratos de productos naturales ........................................ 156 1.4 Recuperación de carbohidratos de residuos industriales .................................... 158 1.4.1 Obtención de la quitina y el quitosán .......................................................... 162 vii REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 167 viii RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL LABORATORIO 1. El laboratorio de química es el lugar donde se desarrollan prácticas elegidas por el docente para confirmar y reafirmar los conocimientos teóricos impartidos en el salón de clase. 2. Cada alumno debe ser parte de un grupo y firmará un vale sobre el material que será asignado para su uso durante la práctica, el cual deberá ser devuelto al final de la misma, en la cantidad y estado en que se le entregó. ¡CUIDADO! El material debe ser revisado minuciosamente, ya que una vez aceptado el estudiante asume la responsabilidad del mismo. 3. Al realizar cada práctica deben seguirse las instrucciones, observar y registrar lo que sucede. Cualquier duda, inquietud debe ser consultado con su jefe de práctica. 4. Está totalmente prohibido realizar ensayos no autorizados y/o no programados en la guía. 5. No deberá cambiar los reactivos disponibles en la mesa común (o llevarse los reactivos a su mesa de trabajo). Si llegara a faltar algún reactivo en la mesa, solicitarlo al encargado. 6. Asista a la explicación de su práctica en las horas destinadas a su laboratorio, se evitará muchas dudas a la hora de trabajar. 7. Es importante recalcar la necesidad de seguir todos los pasos indicados en cada práctica para obtener los resultados correctos de cada experimento. En todas las prácticas deberán anotarse las observaciones, los resultados y las conclusiones. 8. En el caso de que el experimento no resultará como está planeado, el alumno deberá consultar y agotar todas las posibilidades para lograr un desarrollo correcto. Si no se lograra el objetivo de la práctica, debe preguntar al docente, él le explicara en donde está la falla y la manera de corregirla. De esta forma se logrará desarrollar una actitud crítica hacia la materia, un mejor aprovechamiento de clase práctica y un apoyo mayor a la clase teórica. ix 9. Los canales de las mesas y los lavaderos, no son para tirar basura, para esto existen cestos apropiados. Evite que las tuberías se tapen e impidan el trabajo en el laboratorio. 10. Todos los datos de los ensayos se registrarán en un cuaderno de laboratorio, nunca en hojas sueltas. 11. Es responsabilidad del alumno leer, entender y comprometerse a aplicar las presentes directivas. 12. Cualquier accidente debe ser notificado de inmediato al jefe de práctica. 13. Es de uso indispensable el mandil, lentes de seguridad, guantes, etc. como medida de protección. 14. No pipetear los ácidos con la boca, puede llegar a ingestarlos. 15. Leer cuidadosamente la etiqueta del frasco hasta estar seguro de que es el reactivo que necesita, no utilice reactivos que estén en frascos sin etiqueta. 16. Después de utilizar un reactivo, tenga la precaución de cerrar bien el frasco de reactivo. 17. Cuando se calientan sustancias contenidas en un tubo de ensayo, no se debe apuntar la boca del tubo, al compañero o a sí mismo, ya que pueden presentarse proyecciones del líquido caliente, causando quemaduras. 18. No se debe degustar ninguna sustancia. Si algún reactivo se ingiere por accidente, se notificará de inmediato al docente. 19. No se debe oler directamente una sustancia desde el frasco que lo contiene, sino que sus vapores deben abanicarse con la mano hacia la nariz. 20. No tirar o arrojar sustancias químicas al desagüe. En caso de duda deberá preguntar al profesor sobre los productos que pueden arrojarse al desagüe para evitar la contaminación de la hidrósfera. 21. No ingerir alimentos ni fumar dentro del laboratorio. x 22. No atender asuntos que no competan a la práctica del laboratorio. Ejemplo: atender celulares. Hacer las cosas con seguridad no es la mejor manera de trabajar, es la única forma posible de hacerlo. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 1 SEGURIDAD EN EL LABORATORIO ¿Cómo evitar los accidentes? Introducción Cuando los veteranos del laboratorio, con muchos años de experiencia, recuerdan sus primeros días de trabajo, se sorprenden de no haber sufrido accidentes graves por el desconocimiento absoluto que tenían del peligro en aquellas fechas. La mejor garantía contra accidentes es que exista un espíritu de colaboración sincero y desinteresado entre todos los que laboran en el laboratorio. La responsabilidad de incentivar y mantener este espíritu de equipo recae sobre el Jefe de Práctica, que por su posición debe prestar todo el apoyo que requiere el estudiante, para lo cual, debe mantener un estrecho contacto con todos y cada uno de los que están bajo su dirección. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 2 Las medidas de seguridad más importantes son: la limpieza y el orden. Las mesas desordenadas, no solamente pueden provocar accidentes, sino que constituyen un indicio claro, que el estudiante que la ocupa hace un trabajo completamente ineficaz, desmotivado y potencialmente está más predispuesto a los accidentes. Otro factor de seguridad que se debe tomar en cuenta es el conocimiento detallado de las instalaciones, equipos disponibles y de los sistemas de seguridad: · Líneas de suministro (gas, agua, vacío, aire, electricidad). · Sistemas de llaves de seguridad del gas y/o sistemas eléctricos, agua y desagüe · Sistemas de duchas y/o extinguidores. · Carteles acercade normas de seguridad (salidas, áreas de seguridad, manipulación de reactivos y equipos, etc.). Peligro de incendio Peligro de electrocutarse LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 3 Peligro de sustancias Peligro intoxicación corrosivas Figura 1. Identificación de situaciones o productos peligrosos. · Directivas internas sobre el uso del laboratorio (áreas con acceso restringido, horarios de atención, disposición de residuos, etc.). LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 4 Figura 2. Laboratorio NO 14 de Química Orgánica. Así mismo, el estudiante ha de estar familiarizado con las medidas adecuadas para el manejo de las siguientes sustancias: · Reactivos químicos corrosivos. · Gases comprimidos. · Sustancias químicas tóxicas. · Reactivos químicos. · Sustancias inflamables. · Sustancias biológicas peligrosas. · Sustancias carcinogénicas, teratogénicas y/o mutagénicas. · Materiales radiactivos, etc. Finalmente se invoca a los alumnos a la puntualidad. Por lo general, el estudiante que llega tarde lleva apresuramiento, trata de nivelarse por el tiempo perdido y trabaja ineficazmente. Medidas de seguridad en el laboratorio Las mejores disposiciones de seguridad en un laboratorio están en la disposición adecuada del mobiliario y en la revisión periódica del material de trabajo. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 5 a) Mobiliario e instalaciones · Todo el mobiliario debe ser de la mejor calidad, ya sea de madera o de metal. En lo posible evitar las superficies absorbentes. · La altura de las mesas ha de ser la adecuada al uso al que se les destina. Deben disponerse de suficientes caños y lavaderos para suministrar agua a todas las mesa de trabajo. · Las estanterías por encima de las mesas no deben ser muy altas. · Los controles han de estar al alcance de la mano. · Los conductos de los distintos servicios han de estar pintados de colores diferentes. · Deben instalarse suficientes depósitos para los residuos. · Es indispensable contar con buena ventilación que libere al laboratorio de gases o vapores tóxicos. Los dispositivos de renovación de aire deben revisarse periódicamente. · Las salidas y corredores entre las mesas de trabajo han de mantenerse libres de obstáculos. El suelo ha de mantenerse siempre seco para evitar resbalones, cualquier derrame o salpicadura de agua o sustancias químicas ha de limpiarse inmediatamente. b) Material LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 6 · Se deben inspeccionar todos los equipos antes de su uso. · Los equipos que se encuentran en reparación o ajuste han de estar separados y etiquetados. · En las revisiones periódicas debe prestarse especial atención a los termostatos, reguladores automáticos, medidores, aparatos de control, válvulas y todo lo que actúa bajo presión. c) Equipos de seguridad Campanas extractoras: Capturan, contienen y expulsan las emisiones generadas por sustancias químicas peligrosas. Cuando se realizan reacciones con emisión de gases peligrosos o indeseables debe trabajarse en una campana extractora, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: · Tener conocimiento de su funcionamiento. · Trabajar al menos a 15 cm del marco de la campana. · Tomar precauciones cuando se requiere bajar la ventana de guillotina. La ventana debe colocarse a menos de 50 cm de la superficie de trabajo. · Las campanas deben estar en buenas condiciones de uso. El operador no debería detectar ningún olor fuerte procedente del material ubicado en su interior. Si se detectan, asegurarse de que el extractor está funcionando. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 7 · Enfocar la salida de los gases hacia la pared interior y hacia el techo de la campana. Duchas de Seguridad: Proporcionan un medio seguro de tratamiento cuando se producen salpicaduras o derrames de sustancias químicas sobre la piel y la ropa. Se recomienda lo siguiente para su uso: · Las duchas de seguridad deben estar disponibles para todo el personal el laboratorio y han de estar señalizadas. · Deben proporcionar un flujo continuo que cubra el cuerpo entero. · Se deben quitar las ropas, zapatos y joyas mientras se está debajo de la ducha. · Deben situarse siempre lejos de los paneles eléctricos o enchufes y deberán tener los sistemas de desagüe adecuados. Extintores: Se utilizan para combatir el fuego. Se clasifican de acuerdo al tipo particular de fuego. Se etiquetan con la misma letra y símbolo que al tipo de fuego: TIPO A Sustancias combustibles: madera, telas, papel, caucho y plásticos. TIPO B Líquidos inflamables: aceite, grasas y diluyentes de pinturas. TIPO C Gases: hidrógeno, metano, propano, acetileno. TIPO D Metales combustibles (magnesio, titanio, sodio, litio, potasio). Son muy recomendados los extintores de aplicación múltiple puesto que son efectivos contra los tipos de fuegos A, B y C. Tener en cuenta lo siguiente para su uso: · Deben estar ubicados en la pared cerca de una salida y deben identificarse mediante una señalización visible. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 8 · Deben inspeccionarse cada seis meses para verificar si se encuentran operativos. · Deben reemplazarse o recargarse si se han usado, estropeado o descargado. · No están diseñados para apagar fuegos de grandes dimensiones, pero si se utilizan adecuadamente pueden controlar o extinguir un fuego pequeño (el que puede producirse en una papelera). · Si se tienen dudas para usar un extintor en caso de detectarse fuego, es mejor no usarlo y evacuar el lugar dando aviso a los demás. · Para usar un extintor proceder así: 1ro: TIRAR DEL ANILLO: Colocar la mano en la parte superior del cilindro y tirar del pasador. Ello libera la maneta y permite activar la unidad. 2 do: APUNTAR: La boquilla a la base de las llamas. 3 ro: ACCIONAR: La maneta liberando la sustancia extintora. 4 to: BARRER: Con la boquilla a un lado y otro de la base de las llamas. Vaciar el extintor sobre el fuego. Fuegos de Sólidos Fuegos de líquidos inflamables LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 9 Fuegos de gases Fuegos de metales Figura 3. Clasificación de fuegos. El Fuego Clasificación Posee características diferentes de acuerdo a su origen y el material que sufre la combustión. Es importante su conocimiento, ya que de acuerdo a esta información se podrá usar adecuadamente el extintor adecuado. Fuegos que resultan de la combustión demateriales sólidos, generalmente a base de celulosa, los cuales dan normalmente origen a las brasas. Ejemplos: Madera, Papel, Tejidos, Carbón. Fuegos que resultan de la combustión de líquidos inflamables o de sólidos inflamables de bajo punto de fusión. Ejemplos: alcohol, acetona, éteres, gasolinas, barnices, ceras, óleos, plásticos. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 10 Fuegos que resultan de la combustión de gases. Ejemplo: Hidrógeno, Butano, Propano, Acetileno. Fuegos que resultan de la combustión de metales. Ejemplo: Metales en polvo (aluminio, calcio, sodio titanio), Potasio, Magnesio. b) Disolventes inflamables Los solventes orgánicos son potencialmente inflamables y no deben ser destilados a fuego directo. Los que necesitan mayor cuidado son los de bajo punto de ebullición, tales como sulfuro de carbono y éter. Cuando se llega al punto de inflamación del disolvente, los vapores que despide se pueden inflamar en contacto con el aire e incluso llegar a formar mezclas explosivas. El éter y otros vapores pueden recorrer grandes distancias y cuando encuentran un punto de ignición trasladan el fuego hasta su origen. Sólo se manejarán grandes volúmenes en salas especialmente diseñadas a prueba de incendios y con varias salidas. En todo lugar donde se producen vapores, gases o polvos inflamables, se prohibirá el fumar, encender fósforos o producir llamas de algún tipo. Además, se colocarán indicaciones de los peligros de algún punto de ignición. También conviene indicar los puntos más peligrosos, tales como interruptores eléctricos, cajas de fusibles, chispas que producen alguna herramienta, etc. Todo material eléctrico deberá estar protegido y si es posible se lo retirará de la zona de peligro. Las bombillas se instalan protegidas de los vapores. c) Apagando el fuego LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 11 Si se produce un incendio en una mesa de trabajo, se lo puede apagar fácilmente con una esponja o tapo húmedo, cerrando o tapando el recipiente, etc. El problema es mas complejo cuando se intenta apagar productos que se pueden quemar sin recibir aire del exterior, de lo contrario, basta con eliminar la entrada de aire para que cese la combustión. Cuando se ha declarado un incendio que no se puede controlar con los dispositivos manuales y las llamas crecen continuamente es necesario evacuar el lugar y llamar a los bomberos. Se cierran las llaves principales de gas y la electricidad, las puertas y ventanas para reducir la entrada de aire. Siempre que no implique riesgo de la integridad personal, se deben retirar todos los objetos valiosos y los productos inflamables que haya en el local. d) Gas combustible Cuando se utiliza gas como combustible existe un peligro constante de incendio. Toda la instalación debe someterse a un control cuidadoso, revisando el buen estado de los conductos y la no existencia de fugas. Como los gases que se suelen usar en el laboratorio (metano, butano, propano, etc.) tienden a acumularse en lugares cerrados, cualquier escape por pequeño que sea necesita atención inmediata. Cuando se sospecha que hay gas acumulado, se deben apagar inmediatamente todas las llamas. Se cierran las válvulas principales y se abren todas las puertas y ventanas. Para taponar las fugas inmediatamente se usa jabón humedecido con agua. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 12 Cuando se abandona el laboratorio se deben cerrar todas las válvulas auxiliares, antes de cerrar la general. Como última medida de seguridad, conviene desconectar todos los aparatos eléctricos durante la noche. Cada sala debe tener su propia válvula general de paso e un lugar visible y de fácil acceso. La ventilación debe ser adecuada para que se pueda trabajar con todos los mecheros que haya en el laboratorio. Deben revisarse periódicamente los tubos de goma que alimentan a los mecheros y se sustituirán a la menor señal de deterioro. En los instrumentos que funcionan con gas se deben encender primero los pilotos y llamas de seguridad, antes de usarlos normalmente. En el caso que no existan estos pilotos, se abrirán lentamente las llaves, en el momento de encender los mecheros. Cuando se utilizan calentadores de gas o planchas eléctricas, el calor reflejado puede ser capaz de quemar las mesas de madera, para protegerlas es necesario cubrirlas con un material resistente al calor (amianto, cerámica, etc.). e) Precauciones contra el fuego Se deben disponer siempre de un número suficiente de cajas de desperdicios, señaladas con el tipo de basura que debe contener. Mejor si tienen tapa que se cierra automáticamente. Los basureros se deben vaciar diariamente. Si hay que quemar su contenido se hará lejos del laboratorio. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 13 Los que se destinan a residuos de aceites, productos orgánicos, trapos empapados en aceite o ácido, y todo lo que se pueda inflamar con mayor o menor facilidad, se construirán con materiales especiales y se instalarán lejos de fuentes térmicas. En lo posible al abandonar el laboratorio no queden expuestos a la luz solar directa los recipientes de vidrio que contengan líquidos claros, pues actúan como lentes y pueden concentrar la luz solar. Antes de colocar sobre la mesa los materiales muy calientes, hay que dejarlos enfriar, o colocarlos sobre una superficie protegida con un material resistente al calor. Los residuos de sodio, se tratarán con alcohol antes de eliminarlos. No se deben tirar nunca por el lavadero. No se debe almacenar éter etílico por largos periodos de tiempo ya que se pueden formar peróxidos explosivos. Los líquidos inflamables deben almacenarse en armarios de seguridad o en bidones de seguridad. No deben almacenarse juntas, sustancias reactivas incompatibles (por ejemplo ácidos con sustancias inflamables). MEDIDAS DE SEGURIDAD PERSONAL a) Protección respiratoria y corporal LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 14 Llevar mandil en el laboratorio. Debe tener mangas largas, llevarse siempre abrochado, cubrir por debajo de la rodilla, llevar el cabello recogido hacia atrás y usar zapatos cerrados para cubrir los pies. Figura 4. Mandil apropiado para el laboratorio Utilizar las campanas extractoras siempre que sea necesario. Llevar gafas de seguridad con protectores laterales en un laboratorio. Las gafas deben ser cómodas, sin interferir con el movimiento de los usuarios. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 15 Si se usan lentes correctores, usar gafas de seguridad con lentes graduados, o gafas de seguridad que puedan llevarse sobre los lentes graduados sin perturbaciones en el ajuste de las mismas. Es recomendable NO USAR LENTES DE CONTACTO EN EL LABORATORIO. Si se usan lentes de contacto tener en cuenta que éstos implican los siguientes peligros potenciales: pueden absorber gasesy materiales sólidos causando su deterioro o perjudicando la salud de los ojos, en el caso de que se haya derramado una sustancia química en el área ocular, será prácticamente imposible retirarlos de los ojos, interfiriendo con un lavado de emergencia o si se pierde la conciencia, el personal de auxilio no se dará cuenta de que están puestos y el daño en los ojos puede ser irreversible. El uso de gafas de seguridad en estos casos debería ser de máxima importancia, debiendo ajustar a la cara alrededor de los ojos. Figura 5. Lentes de protección. Algunas personas creen que, si se percibe el olor de un producto químico, es que le está causando un daño. Esto no es necesariamente cierto. Lo que si es cierto es que si lo estás oliendo, es que lo estás inhalando. Sin embargo, algunos productos químicos LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 16 peligrosos no huelen, algunos atrofian temporalmente el sentido del olfato, otros huelen pero no pueden ser detectados por la nariz humana en las concentraciones en que son peligrosos, y otros, aunque tienen un olor francamente desagradable, no son dañinos en absoluto. En resumen, que la presencia de olor no indica peligro ni la ausencia del mismo indica inocuidad. Muchas sustancias, que pueden oler o no, son peligrosas si se inhalan sus vapores o polvo. Esta característica debe estar indicada en la etiqueta del recipiente. Figura 6. Respiradores de doble cartucho. Con los vapores que pueden resultar tóxicos no se puede trabajar encima de la mesa, sin el equipo de protección adecuado, las máscaras de protección para el tipo de contaminante que se quiere evitar realizando la experiencia de preferencia en la campana extractora. Recuerde que existen diferentes tipos de máscaras protectoras, de acuerdo a los vapores tóxicos que se desea eliminar. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 17 Figura 7. Guantes de nitrilo. Si fuera necesario llevar guantes. Estos deben ser de nitrilo, material resistente a ácidos, álcalis, solventes o resistente a la temperatura. Asegurarse que no tienen agujeros antes de usarlos. Al retirar los guantes, evitar que la superficie externa toque la piel. Se conservan manteniéndolos limpios y secos (Antes de retirar lavar con bastante jabón y secarlos. Retirarlos invirtiéndolos para así proceder a lavar su parte interna de la misma manera). Para proteger los pies, elegir zapatos resistentes, cómodos, de tacón bajo y que cubran el pie por completo. No usa pantalones cortos, faldas o sandalias durante la práctica de laboratorio. b) Higiene personal Antes de salir del laboratorio, lavarse las manos siempre. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 18 No usar la boca para pipetear sustancias químicas corrosivas, volátiles, venenosas y, por último ningún tipo de sustancias química. Si se tiene el cabello largo, llevarlo recogido. Figura 8. Apropiada limpieza de las manos. Evitar que las mangas y pulseras estén cerca de las llamas o de maquinaria eléctrica en funcionamiento. Cubrir la piel que pudiera exponerse a salpicaduras, roces u objetos expelidos. No usar cremas, cosméticos, etc., antes de entrar al laboratorio. No ingerir alimentos, bebidas ni golosinas (como gomas de mascar) en el laboratorio. Es preferible tener las manos libres de sortijas y pulseras, se evita el deterioro de las mismas y facilita el lavado de las manos, en especial en un caso de emergencia. Manipulación de reactivos químicos peligrosos a) Ácidos LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 19 Los ácidos minerales son los responsables de la mayoría de los accidentes. El más peligroso es el ácido sulfúrico concentrado, para diluirlo se vierte el ácido sobre el agua y nunca el agua sobre el ácido. Siempre que se manejen ácidos y productos corrosivos, se deben usar guantes de nitrilo y gafas de seguridad como precaución. Si se pegan los tapones a las botellas de ácidos concentrados, usar ropas de protección especiales para destaparlos. Se colocan en un lavatorio de plástico dentro de un lavadero amplio, se cubre el cuello con un trapo y se golpea suavemente el tapón. Si falla este procedimiento, se hace una marca en el cuello con una lima triangular y se le aplica una varilla de vidrio calentada al rojo. Aunque es un trabajo sencillo dejar que lo hagan personas experimentadas. Cuando se están empleando ácidos y otros productos corrosivos poner las tapas en lugar seguro, de donde no puedan caerse, ni contaminarse, ni producir algún deterioro si están humedecidas con el ácido. Los ácidos se vierten lentamente a otros recipientes sin inclinar demasiado la botella que lo contiene, ya que puede ingresar el aire bruscamente haciendo salir el líquido a borbotones lo que puede producir salpicaduras. La botella se sujeta con las dos manos situadas a los costados, para evitar el contacto con lo que pueda escurrir. Si escurre algo de ácido por la pared externa del frasco luego de verter, se debe lavar el frasco cerrado con abundante agua antes de volverlo a colocar en su sitio. Nunca distraer la atención de quienes están manejando ácidos o productos peligrosos. Si salpican sobre la piel, se lava inmediatamente con abundante agua y a continuación se aplica una solución de bicarbonato de sodio. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 20 En el caso que el ácido salpicado sobre la piel sea el ácido sulfúrico concentrado y el área de la piel afectada sea grande, no lavar con agua inmediatamente, pues la reacción de dilución del ácido sulfúrico es fuertemente exotérmica y la lesión puede incrementarse por la temperatura desarrollada. En este caso absorber primero el ácido con un paño seco, sin frotarlo sobre la piel, luego lavar con abundante agua fría y a continuación aplicar una solución de bicarbonato de sodio. Si se derrama ácido sobre la mesa se debe limpiar inmediatamente. Para lavar recipientes que hayan contenido ácidos, se llenan totalmente con agua varias veces hasta eliminar totalmente los residuos. Los ácidos suelen destruir rápidamente las etiquetas de papel de los frascos que los contienen, por lo que es mejor usar etiquetas grabadas, en su defecto cubrir las de papel con parafina. Nunca llenar una botella grabada con un producto distinto al indicado en el grabado, aunque se pegue una etiqueta encima, ya que si ésta se desprende y el contenido no corresponde al rótulo pueden provocarse accidentes graves. Tampoco colocar grandes cantidades de ácidos en recipientes de pared delgada, como, por ejemplo, vasos de precipitados. En las estanterías no poner nunca juntos los ácidos y álcalis fuertes. b) Sodio Los frascos de reactivos del laboratorio deben contener solamente una cantidad muy pequeña de sodio metálico cortado en trocitos. La reserva principal se tiene en el almacén. En los frascos se cubren de keroseno y se verifica que siempre se mantengan LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 20092DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 21 cubiertos totalmente. Antes de vaciar los recipientes que hayan contenido sodio, para lavarlos, se deben eliminar hasta las trazas de este metal, esto se logra agregando poco a poco alcohol. c) Sulfuro de hidrógeno Aunque es un gas muy tóxico y puede formar mezclas explosivas con el aire, tienen un olor a huevos podridos que lo hacen fácilmente identificable. Cuando se encuentra en una proporción elevada se pierde el olfato. Igual que con los demás gases tóxicos se debe trabajar con él, dentro de una vitrina con extractor de gases, si se acumula en un espacio en alta concentración será necesario evacuar el lugar y abrir todos los dispositivos de ventilación. Actuar del mismo modo con otros gases tóxicos como cloro, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno. d) Ácido perclórico Siempre que se trabaje con ácido perclórico hay que usar ropas especiales y gafas de seguridad. Nunca usar sobre superficies de madera. Evitar que entre en contacto con materiales orgánicos. Mantener los frascos que lo contienen dentro de unas cubetas especiales que puedan recoger el ácido si llegara a romperse el envase. Precauciones generales 1. Cuando se están realizando trabajos peligrosos, tales como calentar vasijas llenas de ácido o de aceite, el personal no debe quedar sentado junto a la mesa de trabajo, pues LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 22 podrían haber accidentes. Los líquidos calientes o inflamables no deben desbordar del recipiente. Para evitar el peligro en caso que se rompa o desborde, se debe trabajar sobre unas bandejas especiales. 2. El baño de aceite debe estar totalmente desprovisto de agua, ya que puede salpicar. Usar de preferencia calentadores eléctricos. 3. Las partes calientes de los aparatos se deben recoger siempre con pinzas adecuadas. 4. Nunca mirar a través de la boca del tubo el interior de un tubo que se está calentando ni apuntarlo hacia otras personas, porque el contenido puede saltar violentamente en cualquier momento. Tomar la misma precaución cuando se agite violentamente el tubo. 5. En ningún caso cuando se ha sacado de un frasco cierta cantidad de un producto químico, se debe restituir el sobrante al frasco. 6. Antes de poner a calentar líquidos deben estar bien mezclados (si son miscibles). Los de bajo punto de ebullición no se deben calentar nunca en frascos de cuello estrecho. 7. Durante las destilaciones se debe poner atención en que no se obstruyan los condensadores ni los tubos de evacuación. Se debe verificar permanentemente la circulación del agua. 8. Cuando se agitan líquidos volátiles en embudos de decantación, se debe eliminar periódicamente el exceso de vapores que generan presión. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 23 9. Tomar precauciones al abrir frascos cuyo contenido puede ejercer cierta presión, como por ejemplo, los de cloruro de aluminio. 10. No manejar con las manos desnudas, el hielo seco ni el aire comprimido. 11. No llevar al laboratorio niños y animales. No realizar experiencias de laboratorio en un edificio vacío porque no se tendrá auxilio en caso de accidente. Disposición de residuos Se debe minimizar la cantidad de residuos desde el origen, limitando la cantidad de materiales que se compran y que se usan. Se deben separar y preparar los residuos químicos para su recojo de acuerdo con los procedimientos especificados en cada laboratorio. Para la disposición transitoria de residuos, se consideran cuatro alternativas: D1: Desechar directamente a los recipientes recolectores. D2: Desechar directamente al drenaje. D3: Desechar directamente en los frascos de recuperación. D4: Desechar directamente en el tacho recolector con aserrín. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI SEGURIDAD EN EL LABORATORIO QU335 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 24 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 25 I. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° I 1. EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS OBJETIVOS Entrenar en la extracción de productos naturales. Comprender los principios fisicoquímicos involucrados en las extracciones sólido -líquido y líquido -líquido. Entrenar en las técnicas de purificación por recristalización y determinación del punto de fusión. CONSIDERACIONES TEÓRICAS Las sustancias orgánicas aisladas de las fuentes naturales o sintetizadas en el laboratorio son la materia de estudio de la Química Orgánica. Muchas centurias de experimentación empírica han legado una riqueza de sustancias orgánicas y observaciones de comportamiento bajo diversas condiciones, que condujeron a los rápidos avances de los siglos XIX y XX. Las técnicas secretas de los alquimistas del medioevo, llegaron a ser en los últimos 200 años, métodos de rutina para la separación, caracterización y aprovechamiento de los compuestos orgánicos. Estas técnicas desarrolladas a lo largo de varias centurias para la manipulación e identificación de los materiales orgánicos, unidas a los nuevos métodos físicos, contribuyen a las prácticas de laboratorio contemporáneas. La práctica de la Química Orgánica incluye investigaciones de sustancias poco familiares lo mismo que técnicas no comunes. Esto nos presenta un nuevo reto: estar LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 26 permanentemente informados de los últimos avances en la investigación química moderna y entrenados para poder adecuarlos convenientemente al desarrollo de tecnología propia dirigida a aprovechar los recursos naturales del país. Los experimentos que siguen permitirán obtener un compuesto orgánico natural de origen vegetal valiéndose de procedimientos experimentales muy simples, esto dará algún conocimiento sobre las diversas etapas por las que pasa un producto desde que es sintetizado en la planta hasta su colocación en un frasco de reactivos. 1.1 Extracción de la cafeína del té El énfasis de la práctica se pone en la separación y purificación de la cafeína, el procedimiento es el siguiente: 1.- En un vaso de 500 mL adicionar 40 gramos de té y 300 mL de agua, hervir durante 15 minutos. Luego añadir 80 mL de una solución de acetato de plomo al 20% y agitar con una varilla de vidrio. 2.- Filtrar por succión en un embudo Buchner utilizando tocuyo en vez de papel de filtro. La solución obtenida se vuelve a filtrar por gravedad en un embudo simple y papel de filtro. 3.- Concentrar el filtrado por ebullición hasta un volumen de 100 mL. Dejar enfriar y practicar tres extracciones con 20 mL de cloroformo cada vez. 4.- Juntar los extractos clorofórmicos y eliminar el cloroformo por destilación en un baño María. Cuando el volumen se haya reducido a unos 10 mL transferirlo a un tubo de ensayo 150x25 y terminar destilación del solvente. Ver Figura 1.1. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O27 Baño de aceite Cafeína impura Figura 1.2 Figura 1.1 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 28 5.- A partir de este momento todo el material debe estar totalmente seco, transferir el producto bruto de cafeína del tubo de ensayo a un vaso, taparlo con un embudo pirex y calentarlo en un baño de aceite entre 180°C – 190°C por media hora aproximadamente. Ver Figura 1.2. 6.- Retirar cuidadosamente (usar una espátula metálica) la cafeína purificada de las paredes del embudo y colocarla en un frasco porta muestra previamente pesasdo. Determinar el peso y rendimiento. 1.2 Extracción de la nicotina del tabaco Consideraciones teóricas La nicotina es uno de los pocos alcaloides líquidos, es el componente principal (entre 2 y 3 %) de las hojas de tabaco, Nicotiana Tabacum. La ingestión de unos 20 mg es suficiente para matar un adulto. Sin embargo, los fumadores destruyen por combustión la mayor parte de la nicotina y la otra parte es arrastrada por el humo. N N CH 3 * (-)- Nicotina Figura 1.3 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 29 Si observamos en la figura 1.3, la estructura de la nicotina está conformada por dos anillos heterocíclicos, conteniendo cada uno de ellos un átomo de nitrógeno, estos átomos son considerablemente básicos. Los compuestos orgánicos de origen natural, actividad óptica, intensa actividad fisiológica y bases heterocíclicas (aminas secundarias o terciarias) son denominados alcaloides siendo otros ejemplos típicos: la cocaína, quinina, morfina, estricnina, etc. Aunque ambos nitrógenos de la nicotina son apreciablemente básicos, estos se diferencian sustancialmente: Kb ~ 10 -4 para la pirrolidina y Kb ~ 10-9 para la piridina, por lo que la primera es mucho más básica que la segunda y en solución acuosa la pirrolidina se encuentra protonada (como sal de citrato o malato) y justifica la elevada solubilidad de la nicotina en el agua. La piridina no se encuentra protonada en solución acuosa, pero en ácido diluido si se puede protonar. Por lo expuesto, el proceso de extracción de la nicotina y de los demás alcaloides desde sus fuentes naturales implica las siguientes etapas: Extracción sólido - líquido Reacciones ácido - base LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 30 Extracción líquido-líquido Las cuales pueden identificarse claramente en el procedimiento que se describe a continuación. Precauciones La nicotina es extremadamente tóxica; una dosis de ~ 20 mg es letal para el ser humano, evitar contacto con la piel y cualquier posibilidad de ingestión accidental. La solución de NaOH 25 % es cáustica y debe evitarse el contacto con la piel. El ácido pícrico seco es potencialmente explosivo, por lo que las soluciones de ácido pícrico no deben evaporarse a sequedad. Procedimiento 1.- En un vaso de 1 L agregar 300 mL de agua destilada, 10 mL de ácido sulfúrico 3 % y calentar a 65°C. Agregar 40 gramos de tabaco molido y agitar continuamente la mezcla por 15 minutos manteniendo la temperatura a 65°C. 2.- Separar el tabaco húmedo por decantación y usando un pedazo de tela de tocuyo para filtrar los gruesos y después realizar una filtración simple sobre algodón para retener las partículas finas, enfriar la solución filtrada en un baño de hielo por unos 5 minutos y añadir lentamente y con agitación 75 mL de NaOH 25 %, agitar lentamente, manteniendo la temperatura por debajo de la del medio ambiente ¡CUIDADO! Si la LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 31 solución no es transparente o se observa la formación de algún precipitado, filtrar nuevamente por gravedad a través de un algodón o al vacío utilizando papel de filtro lento en un embudo Buchner. Opcionalmente se puede lograr separar el material sólido mediante centrifugación, consultar con el Jefe de Práctica. El método de separación dependerá del tipo de material suspendido. 3.- Transferir la mitad de la solución a la pera de decantación y extraer con 30 mL de diclorometano. ¡CUIDADO! La agitación al inicio se debe realizar suavemente para evitar la formación una emulsión persistente. 4.- Descargar la fase inferior (fase diclorometánica) y guardar momentáneamente en un matraz Erlenmeyer limpio y seco. Dejar la fase superior en la pera y efectuar una segunda extracción con 30 mL de diclorometano adicionales. Descargar la fase inferior y juntar con la anterior. Desechar la fase acuosa y vertir la segunda mitad de la solución para repetir el proceso de dos extracciones con el diclorometano. 5.- Juntar las fases diclorometánicas (60 mL aproximadamente) y una vez que se ha eliminado el agua remanente, transferir el extracto a un matraz erlenmeyer limpio y seco y deshidratar con Na2SO4 anhidro. 6.- Concentrar la solución diclorometánica hasta sequedad, con un rotavapor45 °C. ¡CUIDADO! l La temperatura NO debe sobrepasar los 45 °C y la recolección del condensado se debe efectuar sobre un baño de hielo. Opcionalmente realizar esta operación en un equipo Rotavapor, consultar con el Jefe de Práctica. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 32 7.- Añadir al balón que contiene la nicotina bruta, hasta disolución 6 mL de metanol y filtrar la solución a través de un pedazo de lana de vidrio ubicado en el fondo de un embudo (no tocar la lana de vidrio con la mano). Enjuagar el embudo de filtración y la lana de vidrio con 5 mL de metanol adicional y juntar con la solución anterior. Asegúrese de que la solución no contenga partículas suspendidas. Si es necesario filtrar por gravedad. Se debe obtener una solución transparente. 8.- Añadir lentamente 10 mL de solución saturada de ácido pícrico disuelto en metanol, aparecerá inmediatamente un precipitado amarillo pálido de dipicrato de nicotina. En caso contrario, poner la solución en un baño de hielo y cuando se formen los cristales, separarlos por filtración al vacío. Algo de precipitado se puede formar en el matraz Kitasato, debido a la evaporación del metanol, descartar ya que posiblemente sea ácido pícrico (no permita que se seque). 9.- Para recristalizar el dipicrato de nicotina, poner los cristales en un vaso de 50 mL y lentamente añadir una solución caliente de etanol acuoso al 50 % en volumen hasta observar que todos los cristales se han disuelto. A continuación, enfriar lentamente y después en un baño de hielo. Separar los cristales por filtración al vacío y secar a temperatura ambiente por 24 horas. Finalmente determinar el punto de fusión de los cristales de dipicrato de nicotina. CUESTIONARIO a) Determinar el rendimiento de extracción, respecto al tabaco usado. b) Determinar el error relativo en la determinación del punto de fusión. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSASDE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 33 c) Escribir las reacciones químicas implicadas en: La extracción en medio ligeramente ácido. La reacción con el NaOH. La reacción con el ácido pícrico. d) ¿Qué es un alcaloide? Defina brevemente. e) Establecer un diagrama de flujo para la extracción de los alcaloides en general. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 34 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 35 Figura 1.4 Extracción de la nicotina a partir de hojas de tabaco. LECTURA: ¡LO QUE DEBES SABER ANTES DE FUMAR! La mayor parte de la gente está enterada de los efectos perjudiciales del cigarro en la salud y todavía mucha de esta gente continúa con el hábito de fumar. Además, ninguna de las otras características negativas, tales como: la dependencia económica, la coloración amarillenta que adquieren los dientes, el olor a humo de la ropa, casa, auto, etc., no actúan como impedimento para seguir fumando. La razón porqué la gente comienza a fumar y continúa haciéndolo por hábito son numerosos, complejos y no del todo conocidos. Pero una parte importante de los estudios psicológicos y de conducta social coinciden en que los individuos comienzan a fumar por imitación, porque los otros de su entorno social lo hacen y no desean sentirse aislados del mismo. Históricamente, se desconoce cuándo se usó el tabaco por primera vez. Sin embargo, en 1492 Colón observó que los nativos americanos utilizaban el tabaco para mascar y fumar y lo introdujo en Europa, donde se divulgó el hábito de fumar hacia 1550 y para 1610 ya se había divulgado casi en todo el mundo. No obstante, el uso del tabaco no fue universalmente aceptado. En algunas partes se gravaron fuertes impuestos y en otros se prohibió su consumo. Desde 1967, las evidencias del peligro de fumar han continuado aumentando y como resultado de ello 35 millones de americanos se estima que abandonan el hábito de fumar. Además, el Congreso ha prohibido la publicidad de la mayoría de los productos de tabaco en televisión y radio y se exige que los empaques de estos productos tengan la impresión: LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 36 ¨FUMAR PUEDE SER DAÑINO PARA LA SALUD ¨ Entre las evidencias contra el hábito de fumar están los siguientes hechos: Fumar cigarrillos es una de las causas más importantes de mortandad en los EEUU, ~ 400 000 muertes por año. Un fumador tiene 70 % de probabilidad de morir prematuramente respecto de un no fumador. Un fumador masculino tiene 33 % más de días perdidos de trabajo y 14 % más de días de incapacidad sexual respecto a los no fumadores. La mortandad por cáncer al pulmón en EEUU es ~ 120 000 por año, más algún otro tipo de cáncer. Alrededor del 85 % de éstas muertes son debido al hábito de fumar y los fumadores son 10 veces más propensos al cáncer al pulmón respecto de los no fumadores. Los fumadores empedernidos son 25 veces más propensos (el fumador empedernido consume como mínimo 2 cajetillas de cigarrillos diario). El 70 % de los pacientes con diagnóstico de cáncer al pulmón mueren con un año de diagnosis y el 90 % muere dentro de los cinco años de diagnosis. En 1984, las mujeres con cáncer al pulmón superaron a las que tenían cáncer al seno como causa de mortandad. La taza de mortandad por cáncer al seno en mujeres ha sido relativamente estable desde 1950. Mientras que, la mortandad por cáncer al pulmón en mujeres se ha hecho 7 veces mayor. Aproximadamente 200 000 americanos de cualquier edad mueren de enfermedades por deficiencia coronaria del corazón causada por el cigarro, esto es más o menos el doble del número de muertes, por cáncer a pulmón y es 30 % de todas las muertes coronarias. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 37 Un fumador es 70 % más probable que muera de enfermedad al corazón que los no fumadores. La mujer que fuman mientras están embarazadas tiene niños que poseen, sobre el promedio, 7 onzas menos de los niños nacidos de mujeres que no fuman. El riesgo de aborto y parto malogrado es casi 2 veces mayor que las mujeres embarazadas sin el hábito de fumar. Aproximadamente 4 000 compuestos han sido encontrados en el tabaco, desde la nicotina, HCN, H2S, CO, CO2, formaldehído, acetaldehído, acroleína, compuestos del alquitrán (con actividad carcinogénica), etc. Y a pesar de que la manufactura de los cigarros utiliza filtros y se reduce la nicotina, esto es insuficiente para eliminar completamente las sustancias tóxicas. Finalmente, fumar puede ser especialmente peligrosa para la gente que trabaja en la industria química, carbón, caucho, textil, industria nuclear, etc., debido a que las sustancias presentes en el humo pueden presentar una actividad sinergénica con los compuestos químicos con los que están trabajando, aumentando aún más la probabilidad de contraer cáncer al pulmón u otra dolencia. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 1 EXTRACCIÓN DE SUSTANCIAS VALIOSAS DE LAS PLANTAS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 38 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 39 II. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 1. SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS OBJETIVOS Verificar el efecto orientador de un grupo presente en el anillo. Verificar que la temperatura es un factor determinante en la formación de los productos. CONSIDERACIONES TEÓRICAS Las reacciones típicas de sustitución electrofílica en el anillo bencénico son: nitración, sulfonación, halogenación y alquilaciones y acilaciones de Friedel-Crafts. Una característica común de estas reacciones es el uso de catalizadores ácidos. En la nitración se usa un ácido más fuerte que el nítrico; en la halogenación y alquilación de Friedel-Crafts se emplean generalmente ácidos de Lewis. En la introducción de un segundo sustituyente al anillo bencénico, la posición de este grupo depende del sustituyente presente en dicho anillo. Los grupos que dirigen a un sustituyente se llaman grupos directores u orientadores y se tienen los orientadores orto- /para- (amino, hidroxil, metoxil, alquil, etc) y los orientadores a meta- (nitro, ciano, acetil, etc). Todos los grupos directores a meta- son los llamados grupos desactivantes y ellos tienden a hacer sustituciones más dificultosas que los grupos directores a orto-/para- (llamados grupos activantes). LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 40 + O NH CH3 H2SO4 O NH CH3 N + O O - HNO3 La reacción de nitración de la acetanilida queda expresada por la ecuación química siguiente:1.1 Síntesis de derivados de acetanilida Partiendo de acetanilida impura producida en las prácticas de laboratorio, se pretende purificarla mediante recristalización y con ella preparar la p-nitroacetanilida, la p-bromoacetanilida y la p-bromoanilina. 1.1.1 Purificación de la acetanilida impura 1.- Colocar 3 g de acetanilida impura en un vaso de 150 mL y disolver a ebullición en la mínima cantidad de agua (ver tabla de solubilidades). El producto puede contener impurezas sólidas insolubles, pero si se forma un aceite oscuro, es señal de que queda acetalinida sin disolver (nota 1). 2.- Manteniendo la ebullición, añadir porciones de 8 mL de agua hasta que desaparezca la parte aceitosa y filtrar la solución caliente en un kitasato a través de un embudo Buchner, ambos calentados previamente, pasar rápidamente a un cristalizador y dejar LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 41 cristalizar la solución a temperatura ambiente y luego en baño de agua fría, en reposo durante unos veinte minutos. 3.- Cuando la solución este fría, filtrar los cristales al vacío y en seguida lavar con 2 porciones de 10 mL de agua helada cada vez. Secar los cristales por succión prolongada, traspasar a una luna de reloj y terminar de secar en una estufa a 60°C. Pesar el producto purificado y determinar el punto de fusión. Nota 1. En caso de impurezas (coloreadas o resinosas), estas pueden eliminarse generalmente, adsorbiéndolas sobre carbón activado; para ello se agrega una pequeña cantidad de carbón a la solución caliente de la muestra y se agita la solución a ebullición por un espacio de 1-5 minutos, luego se filtra la solución para continuar con el procedimiento. 1.1.2 Síntesis de la p-nitroacetanilida 1.- En un Erlenmeyer o balón de 125 mL colocar 2 g de acetanilida recuperada en el procedimiento “a” y luego añadir lentamente 4 mL de ácido sulfúrico concentrado, agitando con cuidado hasta que toda la acetanilida se disuelva, mantener el Erlenmeyer o balón tapado. 2.- Enfriar la solución hasta que alcance la temperatura de 20°C, se puede acelerar el enfriado con un baño de agua potable (cuidar que el agua no entre al recipiente). LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 42 DIAGRAMA DE FLUJO SÍNTESIS DE LA p-NITROACETANILIDA A PARTIR DE ACETANILIDA RECUPERADA 1) 30 - 50 mL agua 2) 3 g acetanilida impura 1) Calentar a ebullición 2) Filtrar al vacío Licores madres Residuos sólidos D1 Cristales de acetanilida purificada Residuos en fase acuosa D2 1) Enfriar en un cristalizador 2) Filtrar al vacío FASE 2 FASE 1: PURIFICACIÓN DE LA ACETANILIDA FASE 2: SÍNTESIS DE LA p-NITROACETANILIDA 1) 2 g acetanilida recuperada 2) 4 mL de H 2 SO 4 1) Mezclar cuidadosamente hasta disolución completa. 2) Enfriar la solución con baño de hielo. Solución ácida de acetanilida enfriada Residuos de hielo-agua D2 Cristales de p-nitroacetanilida Residuos en fase acuosa 1) Añadir lentamente 2 mL de HNO 3 (campana extractora). 2) Dejar reposar por 15 minutos. Sólución ácida de p-nitroacetanilida 1) Verter sobre 200 mL de agua. 2) Filtrar al vacio D3 Opcional: Recristalizar con etanol 80% Cristales purificados de p-nitroacetanilida Residuos sólidos D1 D3 Residuos en fase líquida alcohol-agua D3 Residuos sólidos D1 LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 43 3.- Poner el Erlenmeyer en un recipiente más grande (sugerencia: la olla) y cubrirlo casi por completo con baño de hielo picado con un poco de agua líquida. 4.- Manteniendo en constante agitación y cuidando que la temperatura no exceda los 5°C, añadir usando una pipeta Pasteur, 2 mL de ácido nítrico concentrado gota a gota (esta operación deberá efectuarse en la campana extractora); terminada la adición permitir reposar por 10 minutos en el baño helado. Luego sacar el Erlenmeyer del baño helado y dejar en reposo a la temperatura ambiente por 15 minutos. 5.- Pasar la solución a un vaso que contiene 200 mL de agua fría, filtrar el precipitado y lavar con abundante agua fría (nota 2). Secar, pesar y entregar el producto. NOTA 2. si el producto contiene o-nitroacetanilida (cristales de color amarillo) purificar por recristalización en alcohol etílico al 80%. 1.1.3 Síntesis de p-bromoacetanilida 1.- Enfriar ácido acético (29 mL) hasta que solidifique, en baño de hielo durante 15 min. Decantar el líquido sobrenadante, y deja a temperatura ambiente para que funda y se obtienen así aprox. 25 mL de ácido acético glacial (rend. 85%). 2.- Disolver 1,8 mL de bromo en 8 mL de ácido acético glacial, bajo campana. Agregar lentamente la solución resultante sobre una solución de 4,5 g. de acetanilida en 20 mL de ácido acético glacial, enfriada en baño de hielo (para lograr la disolución de la acetanilida se necesita calentar; se disuelve y no precipita al enfriar). La solución resultante es anaranjada, debido al exceso de bromo. Dejar reposar durante media hora a temperatura ambiente. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 44 3.- Añadir la solución resultante sobre 100 mL de agua helada, agitando continuamente, usando luego 25 mL de agua para lavar el recipiente. Precipitar el producto con un tinte amarillento, debido al exceso de bromo. Decolorar agregando una solución saturada de bisulfito de sodio (aprox. 5 mL). 4.- Filtrar y lavar sobre el filtro con pequeñas porciones de agua helada. Secar, pesar y determinar el punto de fusión. En caso necesario recristalizar de agua. 1.1.4 Síntesis de p-bromoanilina 1.- En un balón de 100 mL suspender 7 g de p-bromoacetanilida en 15 mL con agua. 2.- Calentar a reflujo 5 min. Agregar 9,5 mL de HCl (conc.). RECORDAR: agregar un trozo de porcelana para evitar ebullición violenta. Se continúa el calentamiento con llama baja para evitar carbonización. Aproximadamente 30 min. Después del agregar de HCl se produce la disolución. La solución es de color ámbar. 3.- Tomar con una pipeta una muestra de 0,5 mL, y transferir a un tubo de ensayo y añadir 1 mL de agua. Repetir la operación cada 5 min. Cuando la turbidez ya no aumenta suspender el calentamiento. 4.- Añadir la solución obtenida sobre 25 mL de agua helada. Si hay impurezas sólidas filtrar la solución. 5.- Neutralizar con solución de NaOH 20% hasta ligera alcalinidad al tornasol. Precipitar el producto blanco amarillento. Filtrar y lavar con agua helada hasta que las aguas de lavado no den reacción básica al tornasol. Secar el producto. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 45 6.- Medir su punto de fusión, el cual debe estar entre 62-63ºC. Si difiere de este valor conviene recristalizar en agua (tener en cuenta que la p-bromoanilina es algo soluble en agua fría). 2. SULFONACIÓN DEL TOLUENO Consideraciones teóricas El tolueno tiene un grupo metil unido directamente al anillo bencénico, dicho grupo dirige al nuevo sustituyente electrofílico de preferencia a las posiciones orto- y para- yen menor proporción a la posición meta-. La proporción de los tres productos isómeros que se obtienen de la sulfonación del tolueno varía con la temperatura como puede verse en el cuadro 2.1 Reacciones en la sulfonación del tolueno: CH3 + + OH2 CH 3 SO 3 H Calor H2SO4 + NaHCO 3 + CO2 + OH2 NaCl (ac) CH 3 SO 3 H CH 3 SO 3 Na (ac) CH 3 SO 3 Na CH 3 SO 3 Na (ac) (s) (ac) LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 46 Además: H2SO4 + 2 NaHCO3 + 2CO2 + 2H2ONa2SO4 CUADRO 2.1 Ácidos sulfónicos – Porcentaje formado. Temperatura de Reacción (°C) Porcentaje de Isómeros (%) Orto Meta Para 0 45,2 2,5 52,3 35 33,3 5,3 61,4 100 17,4 10,1 72,5 En la presente práctica de laboratorio, la reacción se efectuará a una temperatura más alta (alrededor de 170OC) para facilitar la formación del isómero para- y acortar el tiempo de la reacción. La cantidad del ácido sulfúrico se mantiene al mínimo con la finalidad de evitar la disulfonación. El producto principal, el p-toluensulfonato de sodio, se aísla en forma de sal sódica al final de la reacción por neutralización parcial de la mezcla ácida con NaHCO3 y adición del cloruro de sodio. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 47 Procedimiento 1. En un balón de 125 mL de fondo redondo, colocar 16 mL (0,15 moles) de tolueno e introducir una pastilla magnética. Armar el equipo de reflujo con materiales esmerilados mostrado en la figura 2.1 (baño calefactor de aceite y agitador magnético). De preferencia usar calentador con agitación magnética. 2. Agitar y calentar el sistema hasta la ebullición del tolueno. Manteniendo una agitación suficientemente enérgica, adicionar gota a gota 9 mL de H2SO4 concentrado a través del condensador. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 48 3. Mantener el tolueno en ebullición y agitación constante durante 30 minutos. 4. Verter la mezcla de reacción aún caliente en 50 mL de agua contenida en un vaso de 250 mL agitando con una bagueta de vidrio, enjuagar el balón con un poco de agua y pasar al vaso de 250 mL. Si la mezcla se deja enfriar antes, al verterla sobre agua da una pasta dura de cristales de: ácido p-toluensulfónico en forma de monohidrato, esto se puede disolver calentando y luego seguir como se indica en numeral 4. 5. Si existe tolueno remanente, separar con la ayuda de una pera. Neutralizar la solución ácida parcialmente con 7 g de bicarbonato de sodio añadido en pequeñas porciones, luego adicionar 20 g de cloruro de sodio, agitar hasta su disolución (en este momento habrá formación de placas nacaradas de p-toluensulfonato de sodio) y enfriar en un baño de hielo hasta que la precipitación sea completa. 6. Filtrar usando la bomba de vacío y recuperar las últimas trazas del producto lavando el vaso con la misma solución filtrada; luego lavar el mismo producto en el mismo embudo con una solución saturada y fría de cloruro de sodio, continuar manteniendo el vacío hasta que no pase líquido alguno. 7. En un vaso de 250 mL disolver el sulfonato de sodio bruto con 50 mL de agua destilada a ebullición, una vez disuelto añadir cristales grandes de NaCl (no más de 5 g). Colocar dentro de un baño helado y agitar hasta que comience a cristalizar, luego dejar en reposo hasta completar la recristalización. 8. Filtrar al vacío, lavando el vaso con la misma solución madre para recuperar todo el producto. Después succionar bien, se puede lavar el producto con 20 mL de etanol para LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 2 SÍNTESIS DE COMPUESTOS AROMÁTICOS 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 49 eliminar las trazas de tolueno y favorecer el secado, continuar succionando hasta sequedad, pesar y entregar el producto. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 3 EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES SOBRE LA VELOCIDAD DE SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 50 III. PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3 1. EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES EN LAS REACCIONES SeA OBJETIVOS Evaluar la influencia de los sustituyentes en la velocidad de reacción, midiendo el tiempo de decoloración de los reactantes. Evaluar el efecto del solvente en la velocidad de reacción, registrando el tiempo de decoloración de los reactantes. Evaluar el efecto de la temperatura en la velocidad de reacción, registrando el tiempo de decoloración de los reactantes. CONSIDERACIONES TEÓRICAS Si se introduce un segundo sustituyente “Y” en un derivado del benceno la posición del grupo entrante “Y” depende del carácter electrónico del grupo “X” ya presente en el anillo. Que los productos de disustitución sea orto- y para- o meta, está vinculado íntimamente con la velocidad de la reacción de sustitución. Algunos derivados del benceno se sustituyen mucho más rápido que el benceno mismo y en muchos casos no se requiere catalizador, en efecto, a menudo se requiere la dilución en agua u otro solvente para evitar que la reacción se efectúe violentamente. Por el contrario, la sustitución en otros derivados del benceno, es extremadamente lenta, necesitando la ayuda de un catalizador. Estas diferencias de comportamiento se explican por la consideración de la naturaleza electrónica, principalmente del grupo o grupos o sustituyentes unidos al núcleo bencénico. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 3 EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES SOBRE LA VELOCIDAD DE SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 51 1.1 Efecto de los activantes y desactivantes En este experimento se trata de apreciar las velocidades relativas de reacción de diferentes compuestos orgánicos que orientan a las posiciones orto y para o meta. El método empleado consiste en medir el tiempo requerido para la bromación de varios compuestos orgánicos en ausencia de catalizadores. Procedimiento Se usarán las siguientes sustancias en solución 0,2 M en acetato de etilo: Benceno Clorobenceno Aspirina (ac. acetilsalicílico) Acetanilida Acido salicílico p - nitrofenol Fenol Anisol. La solución de bromo DEBE SER 0,05M en ácido acético. 1.- Poner 1 mL de cada solución (medir directamente en la bureta en la que encuentra) en tubos de prueba separados. Si alguna solución es coloreada, poner 1 ml de esa solución en otro tubo y usarlo para comparar el color. 2.- Cuidadosamente agregar 1 mL de la solución de bromo a los tubos que contienen benceno, clorobenceno, aspirina y ácido salicílico. Agitar los tubos y luego observarlos ocasionalmente para ver el avance de la reacción. LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II QU335 FIQT-UNI PRACTICA DE LABORATORIO NO 3 EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES SOBRE LA VELOCIDAD DE SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA 1RA REVISIÓN MARZO 2009 2DA REVISIÓN ENERO 2017 Responsable: Jorge Luis Breña O 52 3.- Anotar el tiempo que transcurre desde la adición del bromo hasta la pérdida de color en cada tubo. Si la pérdida de color no es inmediata,
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