Sntesis-purificacion-y-caracterizacion-de-2-aril-1-arilmetli-1h--benzimidazoles-mediante-el-empleo-de-energa-infrarroja

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE 
MÉXICO 
 
 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES 
CUAUTITLÁN 
 
“SÍNTESIS, PURIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE 2-
ARIL-1-ARILMETIL-1H-BENZIMIDAZOLES MEDIANTE EL 
EMPLEO DE ENERGÍA INFRARROJA” 
 
T E S I S 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE 
QUÍMICO 
 
P R E S E N T A: 
EDMAR JIMÉNEZ BARRETO 
 
 
Asesor 
DR. JOSÉ GUILLERMO PENIERES CARRILLO 
Coasesor 
M. EN C. RICARDO ALFREDO LUNA MORA 
 
Cuautitlán Izcalli, Estado de México 2014 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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AGRADECIMIENTOS 
 
A mis padres: Narciso y Rosalba que siempre me han apoyado. 
A mis hermanos: Eder, Edimir y Edith. 
Al Dr. Guillermo Penieres por permitirme realizar la tesis con él, en donde me ayudó tanto en el 
trabajo experimental como en la realización de la tesis. 
A los sinodales por hacer las correcciones necesarias para que este trabajo quedara mejor. 
A Ricardo Alfredo (Paul) por ayudarme y aconsejarme en la tesis. 
A mis compañeros del L-121: Moisés, Israel, Noelia, Elia, Karen, Mara, Pancho, Lalo, Juan, 
Amisadai, Isabel, Vania, Alejandra y Miriam. 
A mis amigos Daniel, Carlos, Heriberto, Francisco, Rebeca, Juanito, Anahí y Eleni, porque 
vivimos buenos y malos momentos durante nuestra estancia en la UNAM. 
A la DGAPA-UNAM por el apoyo brindado al proyecto PAPIT IN218312, que fue indispensable 
e importante para que se pudiera realizar este trabajo. 
 
3 
 
 
ÍNDICE 
Índice 1 
Agradecimientos 3 
Introducción 4 
Capítulo I 
1.0 Generalidades 5 
 1.1 Química Verde 5 
 1.2 Bentonita 6 
 1.2.1 Estructura de la bentonita (TAFF) y composición química 8 
 1.2.2 Capacidad de adsorción 11 
 1.2.3 Catálisis ácida 11 
 1.3 Espectro electromagnético 11 
 1.3.1 Radiación electromagnética 12 
 1.3.2 Energía de infrarrojo 13 
 1.3.3 Interacción de la energía infrarroja con moléculas 13 
Capítulo II 
2.0 Antecedentes 16 
 2.1 Benzimidazoles 16 
 2.1.1 Síntesis de benzimidazoles 17 
 2.1.1.1 A partir de o-fenilendiamina 17 
 2.1.1.2 A partir de o-nitroarilaminas y o-dinitroarenos 18 
 2.1.1.3 A partir de amidinas 18 
 2.1.1.4 A partir de heterociclos de cinco miembros 18 
 2.1.1.5 A partir de iminas 19 
 2.1.1.6 A partir de nitrilos 19 
 2.1.1.7 A partir de cetonas 20 
 2.1.2 Usos de los benzimidazoles 20 
 2.1.3 Empleo de la bentonita en reacciones químicas 22 
4 
 
 2.1.4 Empleo de IR en síntesis orgánica 23 
Capítulo III 
3.0 Objetivos 25 
 3.1 Objetivo general 25 
 3.2 Objetivos particulares 25 
Capítulo IV 
4.0 Parte experimental 26 
4.1 Materiales y equipo 26 
 4.1.1 Procedimiento general 27 
Capítulo V 
5.0 Resultados y discusión 32 
Capítulo VI 
6.0 Conclusiones 39 
Capítulo VII 
7.0 Referencias 40 
Anexo 43 
 
 
5 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
Con la investigación química se ha tratado de buscar nuevos productos químicos por medio de la 
síntesis orgánica, la cual ha sido de gran utilidad para la humanidad, ya que se han obtenido 
medicamentos, pinturas, perfumes, alimentos, plásticos, materias primas diversas, técnicas para 
mejorar nuestro ambiente, entre otros, de tal forma que actualmente existe una lista innumerable 
de productos que se han obtenido por medio del estudio de la química. Estas investigaciones nos 
ayudan a mejorar los procesos, una vez que conocemos cuál es el procedimiento a seguir, tomando 
en cuenta las condiciones necesarias para lograr dicho objetivo. De igual manera se puede decir 
que estas actividades en un futuro seguirán ayudando a mejorar la forma de vida del ser humano, 
ya que la química se ve involucrada en todo lo que le rodea. El campo de la investigación es muy 
amplio, por lo que aún falta más por conocer. 
 
En la actualidad la ciencia es una fuente de conocimientos para poder innovar, ya que ésta es una 
herramienta para conseguir objetivos reales que van generando competitividad y, por consiguiente, 
el desarrollo de las personas y de la sociedad. 
 
Por lo anterior, en este trabajo se presenta un proceso diferente para la formación de 
benzimidazoles, en presencia o ausencia de una arcilla bentonítica como catalizador ácido y sin el 
uso de disolventes en la mezcla de reacción (estado seco) y radiación infrarroja como fuente de 
energía para la formación de dichos compuestos. 
 
6 
 
 
CAPÍTULO I 
 
1.0 GENERALIDADES 
1.1 QUÍMICA VERDE 
Todo proceso químico produce desechos que deben tratarse, incluyendo los disolventes de la 
reacción y productos secundarios que pueden ser tóxicos y que pueden contaminar el aire por 
evaporación o filtrarse en aguas subterráneas si no se disponen de forma apropiada. 
 
Tal vez nunca sea posible hacer que la química orgánica experimental sea completamente benigna 
o inocua, pero a partir del conocimiento de que los problemas ambientales ocasionados por varios 
procesos químicos han aumentado dramáticamente en años recientes, surge la “química verde o 
química sostenible”.1 
 
La química verde pretende diseñar productos o procesos químicos que reduzcan o eliminen el uso 
o la producción de sustancias peligrosas, ofreciendo alternativas de mayor compatibilidad 
ambiental, en comparación con los productos o procesos convencionales cuya peligrosidad es 
mayor y que son usados en aplicaciones industriales. 2 
 
Por ello, Paul Anastas y John Warner propusieron los “doce principios de la química verde”, que 
pueden servir como una guía para desarrollar productos y procesos más benignos para el ambiente. 
 
Los 12 principios propuestos son los siguientes: 3 
1. Es preferible evitar la producción de un residuo que tratar de limpiarlo una vez que se haya 
formado. 
2. Los métodos de síntesis deberán diseñarse de maneraque incorporen al máximo, en el 
producto final, todos los átomos de sustratos y reactivos usados durante el proceso. 
7 
 
3. Los métodos de síntesis deberán diseñarse para utilizar y generar sustancias que tengan 
poca o ninguna toxicidad, tanto para el ser humano como al medio ambiente. 
4. Los productos químicos deberán ser diseñados de manera que mantengan su eficacia a la 
vez que reduzcan su toxicidad. 
5. Se evitará el uso de sustancias auxiliares (disolventes, reactivos y procesos de separación, 
etc.) y, en el caso de que se utilicen, se procurará que sean lo más inocuas posible. 
 
6. Los requerimientos energéticos serán catalogados por su impacto medioambiental y 
económico, reduciéndose todo lo posible. Se intentará llevar a cabo los métodos de síntesis 
a temperatura ambiente. 
7. La materia prima ha de ser renovable, siempre que sea técnica y económicamente posible. 
8. Se evitará en lo posible la formación de grupos protectores para evitar pasos extras. 
9. Se emplearán catalizadores (lo más selectivos posible). 
10. Los productos químicos se diseñarán de tal manera que al finalizar su función no persistan 
en el medio ambiente, sino que se transformen en productos de degradación que no sean 
dañinos. 
11. Las metodologías analíticas serán desarrolladas para permitir una monitorización y control 
en tiempo real del proceso, previo a la formación de sustancias peligrosas. 
12. Se elegirán las sustancias empleadas en los procesos químicos de forma que se minimice el 
potencial de accidentes químicos, incluidas las emanaciones, explosiones e incendios. 
 
1.2 Bentonita 
Antiguamente se conocían algunas aplicaciones de las denominadas bentonitas. Ya los romanos 
aprovechaban las propiedades de la “Tierra de Bataneros”, tanto en cerámica como en la limpieza 
de tejidos y como desengrasante, por sus propiedades jabonosas. Unos siglos antes, los egipcios y 
los griegos también aplicaron estos mismos productos en aplicaciones similares. En la Edad Media 
se tienen noticias de que por las calles de París se vendían las “Tierras Esmectíticas” como un 
producto desengrasante. 
 
En este sentido, el término bentonita se aplica a una clase de arcilla muy particular que tiene 
propiedades jabonosas, que posee una gran plasticidad y es altamente coloidal. Esta arcilla 
procedía de Benton Shale, en Wyoming, Estados Unidos, de ahí su nombre. 
 
8 
 
Esta roca está dotada particularmente de la facultad de hincharse aumentando varias veces su 
volumen cuando se pone en contacto con el agua y además de formar geles tixotrópicos cuando se 
le añade pequeñas cantidades al agua. 
 
Las propiedades físicas de estas arcillas de Wyoming le dieron rápidamente un alto valor 
comercial y sus usos en lodos para sondeos, aglomerante de arenas de molde, decoloración de 
aceites, etc., originaron el desarrollo de un gran complejo industrial en Wyoming, lo que por otra 
parte indujo a la búsqueda de nuevos yacimientos. Así, pronto fueron encontradas bentonitas en 
Misissipi, Texas, Arizona y California, como así también en Inglaterra, Alemania, Italia, España, 
Rusia, Japón y México. 
 
Es notable, que antes de tener un nombre propio de estas destacadas arcillas, ya se conocían 
algunas de sus propiedades y usos, como lo demuestra el hecho de que en 1888, se hizo desde 
Rock Creek, Wyoming, el primer embarque con interés comercial. Posteriormente, con el nombre 
de “bentonita” se definió a la roca compuesta esencialmente por un mineral arcilloso formado por 
la desvitrificación y la alteración química de un material vítreo, ígneo, en la mayoría de los casos 
una toba o ceniza volcánica, conocida como montmorillonita. Esta denominación se debe a que el 
primer yacimiento que se descubrió en Europa, está ubicado en la localidad de Montmorillón, al 
sur de Francia. 
 
En abril de 1905 se descubren considerables capas de arcilla en la proximidad de Moosburg, 
Alemania. Las determinaciones químicas confirmaron que las propiedades de estas arcillas 
bentoníticas son iguales a las Fuller americanas. En México existen yacimientos en zonas áridas 
de los estados de Tlaxcala, Puebla, Morelos y Durango, explotados por la compañía Tonsil 
Mexicana donde se obtienen diferentes tipos de bentonita con una estructura porosa de silicato y 
una superficie de contacto elevada. 4 
 
En general, existen materiales naturales, arenosos y de poro fino que se les denomina arcillas y 
poseen plasticidad con el agua. Estos materiales están compuestos por sílice, alúmina y agua, 
frecuentemente con cantidades apreciables de hierro, álcalis y tierras alcalinas, por lo que suele 
definírseles como materia natural que tiene la composición química de un aluminosilicato y que 
generalmente está mezclada con una cantidad definida de arena y otros minerales, formando un 
conjunto que se hace plástico al mezclarse con una cantidad apropiada de agua.5 
9 
 
La bentonita es una arcilla formada por la descomposición de la ceniza volcánica; este término fue 
inicialmente aplicado por Knight.6 Los componentes de la bentonita hacen variar su color, la más 
abundante es la de color amarillo y tiene muy frecuentemente apariencia encerada.7 Tal vez la 
mejor definición de bentonita como mineral industrial es la otorgada por R. E. Grim en la 
Conferencia Internacional de Arcillas (AIPEA) en Madrid en 1972, que dice: “La Bentonita es una 
arcilla compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, con independencia en 
su modo de aparición”. Desde este punto de vista la bentonita es una roca compuesta por varios 
minerales, aunque son las esmectitas sus constituyentes esenciales (montmorillonita y beidellita), 
las cuales le confieren las propiedades características a la roca, acompañadas por otros minerales 
menores como: cuarzo, mica, feldespato, illita y caolín. 
 
La definición más aceptada en la actualidad para la bentonita es la proporcionada por Wright que 
dice: “Es todo aquel suelo que contiene más del 50 % de minerales del grupo de las 
montmorillonitas, estando presentes otros minerales como la kaolinita, la illita y la beidelita.” 8 
 
1.2.1 Estructura de la bentonita (TAFF) y su composición química 
La familia de las arcillas son filosilicatos hidratados que se presentan en cristales muy pequeños 
(<4-8μm) y principalmente en forma de láminas hexagonales, es decir, son silicatos cuya 
estructura está compuesta por capas. 9 
 
Los minerales que integran la familia de las arcillas son muy numerosos y han sido el motivo de 
muchísimos estudios científicos, pero hay dos grupos que monopolizaron la mayoría de los 
trabajos: las caolinitas (minerales del caolín) y las esmectitas (montmorillonitas). 
 
Los aspectos estructurales, fisicoquímicos, de composición, génesis, tipo de yacimientos, 
propiedades tecnológicas, usos, etc., han sido profundamente estudiados, porque dentro del grupo 
de las arcillas, son los que mayor interés económico presentan. Estructuralmente estos dos grupos 
se diferencian en la formación de sus láminas: 
-Bilaminares: ej. Caolinita 
10 
 
-Trilaminares: ej. Illita, montmorillonita, clorita, etc. 
 
El grupo de las caolinitas: Tiene una estructura atómica que está formada por sistemas bilaminares 
de óxidos de Si4+ coordinados tetraédricamente (capa tetraédrica) y óxidos de Al3+ coordinados 
octaédricamente (capa octaédrica). Se caracterizan por tener una elevada estabilidad química, 
debido a que tienen un menor intercambio atómico en la estructura, y que la unión entre las 
láminas se realiza por medio de fuerzas de Van der Waals y no existe posibilidad de intercalación 
de moléculas de agua, moléculas orgánicas u otros iones minerales. La estructura básica se 
compone de átomos de oxígeno dispuestos en capas alternadas de huecos tetraédricos y 
octaédricos. 
 
El grupo de las esmectitas (bentonitas): Se caracteriza por estar formado por sistemas trilaminares, 
constituidas por doscapas externas de tetraedros de Si4+ unidas entre ambas por una capa interna 
de octaedros de Al3+, es decir, presentan una estructura de superposición de capas: tetraédrica-
octaédrica-tetraédrica, llamadas también “t-o-t”. 
 
En el retículo de las láminas “t-o-t” se producen muchas sustituciones isomorfas, es decir el 
reemplazo de iones de igual radio atómico, pero de distinta valencia, como son la sustitución de 
Al3+ por Mg2+ ó Fe2+ en las capas octaédricas y la sustitución de Si4+ por Al3+ en las capas 
tetraédricas. Esto origina un desbalance eléctrico y aumenta notablemente la reactividad del 
mineral. Los enlaces dentro de cada lámina son mucho más estables que los existentes entre 
láminas vecinas, es decir, estas últimas se unen entre sí por ligaduras débiles que son liberadas por 
simple hidratación, dejando una mayor superficie reactiva libre y produciendo un aumento del 
espaciado reticular y, por lo tanto, un hinchamiento del mineral. Este hecho se debe a la 
exfoliabilidad de estos minerales, que consiste sencillamente en separar entre si las láminas 
contiguas. 
 
Cuando el Al3+ del estrato octaédrico es totalmente reemplazado por Mg2+, el mineral se llama 
saponita, y si el Al3+ es reemplazado por Fe3+ se llama nontronita. La montmorillonita pobre en 
M 2+ . . . d I S ·4+ A13+ II b ·d l· P . I . I g , con gran sustltuclOn e 1 por , se ama el e Ita. or esta razon os mmera es que 
integran este grupo, pueden formar dos subgrupos: 
- Montmorillonitas aluminosas: montmorillonita y beidelita. 
- Montmorillonitas magnésicas: hectorita y saponita. 
Cada unidad tetraédrica presenta un arreglo polimérico bidimensional de tetraedros de Si04 unidos 
por tres vértices a manera de formar anillos hexagonales. La unidad octaédrica es también un 
arreglo bidimensional, pero en este caso de octaedros de AI(OH)204. Ambas unidades presentan 
un átomo central, las primeras tienen silicio y las segundas aluminio (Figura 1). lO 
• • lámina 
_____ Plano 
Ó'~=~b-~=1Y-<l~..!:.;:~-b Basal 
Cationes Intercambiables nH20 } Espacio Interlaminar 
C~q~~~~~;~~~~~2..;~ ___ Plano Basal 
lámina 
Figura 1. Estructura parcial de una montmorillonita 
11 
12 
 
1.2.2 Capacidad de adsorción 
La capacidad de adsorción de una partícula está directamente relacionada con las características 
texturales (superficie específica y porosidad) y se puede hablar de dos tipos de procesos que 
difícilmente se dan de forma aislada: 
 
-Absorción: cuando se trata fundamentalmente de procesos físicos como la retención por 
capilaridad. 
-Adsorción: cuando existe una interacción de tipo químico entre el adsorbente, en este caso la 
bentonita, y el líquido o gas adsorbido denominado adsorbato. 
 
1.2.3 Catálisis ácida 
Las arcillas presentan en su estructura sitios ácidos de Lewis y de Brönsted-Lowry. Los sitios 
ácidos de Lewis en la arcilla pueden encontrarse en la superficie de la estructura en donde el 
catión está expuesto y disponible para aceptar la donación de electrones provenientes de un 
ligante. Así como el contenido de agua modifica la acidez de Brönsted-Lowry, también es un 
factor que modifica la acidez de Lewis. Las moléculas de agua se coordinan con el metal 
potencialmente aceptor de electrones, de manera que las moléculas de agua deben removerse para 
dejar libres estos sitios activos.11 
 
1.3 Espectro Electromagnético 
La luz visible, los rayos x, microondas, las ondas de radio, infrarrojo y los rayos gamma son 
distintos tipos de radiación electromagnética, que en su conjunto forman el espectro 
electromagnético. Este espectro electromagnético se divide en distintas regiones, y la región 
visible, la más familiar, sólo constituye una pequeña parte del espectro total, su longitud de onda 
va de 3.8 x 10-7 a 7.8 x 10-7 m (Figura 2). 12 
 
13 
 
 
Figura 2. Espectro electromagnético 
 
1.3.1 Radiación electromagnética 
Los cambios cíclicos en los campos eléctricos y magnéticos producen la radiación 
electromagnética; de esta manera la radiación electromagnética consiste en una oscilación 
perpendicular de un campo eléctrico y uno magnético. 13 
 
La radiación electromagnética tiene un comportamiento dual, en algunos aspectos posee las 
propiedades de una partícula (llamada fotón), pero en otros aspectos se comporta como una onda. 
Al igual que todas las ondas, la radiación electromagnética se caracteriza por tener una longitud de 
onda, una frecuencia y una amplitud (Figura 3). La longitud de onda (λ) es la distancia de un 
máximo de la onda al siguiente. La frecuencia (ν) es, la cantidad de máximos de onda que pasan 
por un punto fijo por unidad de tiempo; se expresa en s-1 o Hz. La amplitud (γ) es la altura de una 
onda, medida desde el punto medio hasta el máximo.14 
 
 
Figura 3. Onda electromagnética 
14 
 
1.3.2. Energía de infrarrojo 
Se conoce con el nombre de región infrarroja a la parte del espectro electromagnético cuya 
longitud de onda es mayor que la región visible y menor que la región de microondas. La zona de 
mayor utilidad para la química orgánica, se encuentra entre las longitudes de onda de 2.5 μm a 25 
μm, que corresponde al IR medio como se muestra en la Tabla 1.15 
 
La energía de las radiaciones de esta región al ser absorbida por una molécula orgánica se 
convierte en energía vibracional, ya que experimenta un cambio neto en el momento dipolo y, 
como consecuencia de esto, hay un movimiento vibratorio o rotatorio. 16 
 
 
Tabla 1. Regiones del Espectro Infrarrojo 
Región Longitud de onda λ ( μm) Frecuencia (cm-1) 
cercano 0.78 – 2.5 3.8x1014 – 1.2x1014 
medio 2.5 – 50 1.2x1014 – 6x1012 
lejano 50 – 1000 1.2x1012 – 3x1011 
más utilizado 2.5 – 25 1.2x1014 – 1.2x1013 
 
 
1.3.3 Interacción de la energía infrarroja con moléculas 
La absorción de radiación infrarroja se limita a aquellas moléculas en las cuales existen pequeñas 
diferencias de energía entre sus distintos estados vibracionales y rotacionales, por lo que una 
molécula que absorba este tipo de radiación experimentará un cambio en sus movimientos 
rotatorios y vibracionales. 17 Al irradiar una molécula con energía infrarroja ésta absorbe la 
radiación que a su vez provoca un movimiento vibratorio y como consecuencia cambia su 
momento dipolar. La excitación pronunciada de este tipo de radiación puede provocar la ruptura 
de enlaces químicos, sin embargo, moléculas homonucleares como O2, N2, Cl2, etc., no absorben 
15 
 
energía infrarroja debido a que no presentan momento dipolo y sus enlaces moleculares son muy 
fuertes y por lo tanto son difíciles de romper por la energía infrarroja. 
Hay varios tipos de vibraciones que se presentan al irradiar una molécula orgánica con luz 
infrarroja, las cuales se presentan a continuación: 
 
Tipo de vibración: 
Estiramiento simétrico (stretching, del inglés), se refiere al cambio en la longitud del enlace 
respecto a dos o más átomos conectados a un átomo central debido a su acercamiento o 
alejamiento (Figura 4a). 
 
Estiramiento asimétrico, se produce por un cambio en la longitud del enlace favorecido por uno 
de los átomos conectados al átomo central, es decir, el estiramiento se favorece en uno de los 
átomos adyacentes al átomo central (Figura 4b). 
 
Figura 4 
 
Flexión (bending, del inglés), se refiere al cambio en el ángulo entre los enlaces de los átomos 
unidos a un átomo central o entre ellos, estas flexiones se realizan fuera o dentro del plano y tienen 
los siguientes nombres: 
Tijereteo (scissoring, del inglés), los átomos adyacentes al átomo central se mueven en el mismo 
plano y en direcciones opuestas entre ellos (Figura 5a). 
Mecimiento (rocking, del inglés), los átomos adyacentes al átomo central se mueven en el mismo 
plano y juntos hacia la misma dirección (Figura 5b). 
Estiramiento simétrico 
Estiramiento asimétrico 
a 
b 
16 
 
 
Figura 5 
 
Torcimiento (twisting, del inglés), los átomos adyacentes al átomo centralcambian de ángulo, es 
decir, se mueven fuera del plano y en direcciones opuestas entre ellos (Figura 6a). 
 
Meneo (wagging, del inglés), los átomos adyacentes al átomo central se mueven fuera del plano y 
hacia la misma dirección (Figura 6b). 
 
 
Figura 6 
 
 
Tijereteo 
Mecimiento 
Torcimiento 
Meneo 
a 
b 
a 
b 
17 
 
CAPÍTULO II 
 
2.0 ANTECEDENTES 
 
2.1 Benzimidazoles 
Los benzimidazoles son compuestos aromáticos que contienen un anillo bencénico fusionado a un anillo de 
imidazol. La numeración sistemática es como se indica en la Figura 7. 
 
Figura 7 
 
Se sabe que existe un intercambio muy rápido del átomo de hidrógeno con los dos nitrógenos del 
anillo del imidazol, por lo que se puede representar de las formas tautoméricas 1 y 2 (Esquema 1). 
 
1 2 
Esquema 1 
 
Los benzimidazoles poseen características ácidas y básicas. El grupo NH presente en el 
benzimidazol es fuertemente ácido y débilmente básico. Otra característica de los benzimidazoles 
es que tienen la capacidad de formar sales. 
 
 
18 
 
2.1.1 Síntesis de benzimidazoles 
En la actualidad se conocen diferentes formas sintéticas para la formación de los benzimidazoles, 
las cuales se presentan a continuación. 
 
2.1.1.1 A partir de o-fenilendiamina 
Los benzimidazoles generalmente se han preparado por la reacción de la o-fenilendiamina con 
compuestos que contienen grupo carbonilo (aldehídos, ácidos carboxílicos, etc.), conocida como la 
reacción de Phillips bajo la reacción de deshidratación, utilizando ácidos fuertes como el ácido 
polifosfórico, ácido clorhídrico, ácido bórico o ácido p-toluensulfónico 18(Esquema 2). El uso de 
arcillas 19 ha mejorado el rendimiento y la selectividad de esta reacción.20 
 
 
 3 4 5 
 
Esquema 2. Síntesis de benzimidazoles a partir de o-fenilendiaminas 
 
 
También, la acción de cloruros de acilo en o-fenilendiaminas produce un benzimidazol o a un 
monoacil o diacil-o-fenilendiamina, dependiendo de las condiciones experimentales. 
El 1-terbutil-3,4-diamino-5-nitrobenceno al ser calentado en un baño de agua con cloruro de 
acetilo produce el 5-terbutil-7-nitro-2-metilbenzimidazol 21 (Esquema 3). 
 
 6 7 
Esquema 3. Síntesis de benzimidazoles partiendo de cloruros de acilo. 
 
19 
 
2.1.1.2 A partir de o-nitroarilaminas y o-dinitroarenos 
La síntesis de benzimidazoles a partir de o-nitroarilaminas y o-dinitroarenos se cataliza con ácido 
clorhídrico acuoso y se emplea ditionito de sodio como reductor, usando etanol como disolvente. 
La reacción se lleva a cabo bajo reflujo 22 (Esquema 4). 
 
 8 9 10 
Esquema 4. Síntesis de benzimidazol partiendo de orto-nitroanilinas. 
 
2.1.1.3 A partir de amidinas 
La síntesis de benzimidazoles a partir de amidinas se realiza mediante la reacción con cloruro de 
bencensulfonilo en trietilamina bajo condiciones anhidras. Un ejemplo se muestra en el Esquema 
5. 23 
 
 11 12 
Esquema 5. Síntesis de benzimidazoles a partir de amidinas. 
 
2.1.1.4 A partir de heterociclos de cinco miembros. 
Los benzimidazoles y sus derivados se forman con buenos rendimientos por fotólisis de 
indazoles23 (Esquema 6). 
 
 
 13 1 14 
 
Esquema 6. Síntesis de benzimidazoles a partir de anillos de cinco miembros, indazoles. 
 
20 
 
2.1.1.5 A partir de iminas 
Partiendo de la nitroimina correspondiente y del cloruro de fenilmagnesio a muy bajas 
temperaturas se pueden formar los benzimidazoles correspondientes, en buenos rendimientos 
(Esquema 7).24 
 
 
 15 16 
Esquema 7. Síntesis de benzimidazoles usando reactivo de Grignard. 
 
 
2.1.1.6 A partir de nitrilos 
Cuando los nitrilos se calientan con ácido clorhídrico y o-fenilendiamina se producen 
benzimidazoles 2-sustituidos. Esta reacción estudiada por Hölijes y Wagner, estos observaron que 
la reacción procede bajo condiciones ácidas (Esquema 8). 25 
 
Esquema 8. Síntesis de benzimidazoles a partir de nitrilos. 
 
 
 
 
17 
3 
18 
19 
5 
21 
 
2.1.1.7 A partir de cetonas 
Ladenburg y Rügheimer obtuvieron el 2-fenil-5-metilbenzimidazol por calentamiento del 3,4-
diaminotolueno con acetofenona (Esquema 9). 26 
 
 20 21 22 
Esquema 9. Síntesis de benzimidazoles partiendo de cetonas. 
 
 
2.1.2 Usos de los benzimidazoles 
El benzimidazol tiene un gran número de derivados que poseen acción farmacológica, algunos se 
emplean como antiácidos (entre los cuales se encuentra el esomeprazol), como antihipertensivos 
(telmisartan y candesartan), como tratamientos para la renitis alérgica y urticaria (bilastin), entre 
otros. 
 
De manera importante, desde que se descubrió la actividad antihelmíntica de los derivados del 
benzimidazol, empezando con el tiabendazol en 1961, ha surgido una amplia gama de nuevos 
derivados, en los cuales predomina un carbamato de metilo en la posición 2 y un sustituyente en la 
posición 5, el cual puede ser de naturaleza aromática, como el mebendazol, o bien alifática, como 
el albendazol, ambos antihelmínticos de amplio espectro. Asimismo, los benzimidazoles inhiben 
el crecimiento de muchas bacterias, al igual que se ha observado que presenta actividad 
anticonvulsionante cuando es administrado por largo tiempo. 27 
 
Otros derivados del benzimidazol apropiadamente sustituidos han encontrado diversas 
aplicaciones terapéuticas tales como antiulcerosos, antihipertensivos, antivirales, antimicóticos, 
anticancerígenos y antihistamínicos. 28 
22 
 
La optimización de estructuras de benzimidazol ha dado lugar a varios medicamentos que están 
actualmente en el mercado, como el omeprazol y pimobendan. En la Figura 8 se muestran las 
estructuras de los benzimidazoles mencionados en esta sección. 
 
 Tiabendazol Mebendazol Omeprazol 
 
 
 Albendazol Triclabendazol Pimobendan 
 
 Esomeprazol Telmisartan Candesartan 
 
 
Bilastin 
Figura 8. Benzimidazoles con actividad farmacológica. 
23 
 
2.1.3 Empleo de la bentonita en reacciones químicas 
Debido a las propiedades superficiales de la bentonita y a sus propiedades ácidas de Lewis y de 
Brönsted-Lowry, ésta se ha utilizado como catalizador y/o soporte en diversas reacciones 
químicas, llevándose a cabo bajo condiciones suaves de reacción y altamente selectivas. 29 
Algunos ejemplos de reacciones químicas en donde se le ha empleado son: nitración aromática, 30 
reacciones de bromación, 31 oxidación de dihidropiridinas, 32 síntesis de nitrilos, 33 reacciones de 
condensación, 34 obtención de ditiolanos, 35 reacciones de oximas, 36 etc., poniendo de manifiesto 
su carácter ácido de Lewis y de Brönsted-Lowry. El efecto catalizador de la arcilla consiste en 
proporcionar una trayectoria alternativa con menor energía de activación, esta disminución de 
energía es la causa principal del aumento de la velocidad de reacción. 
Algunas reacciones donde se utiliza la bentonita son: 
Síntesis de aziridinas (Esquema 10).37 
 
 
 23 24 25 
Esquema 10 
 
Formación de 1.3-dioxolanos (Esquema 11). 38 
 
 
 26 27 28 
Esquema 11 
 
 
 
24 
 
Obtención de difenilmetanos sustituidos (Esquema 12). 39 
 
 29 30 
Esquema 12 
 
 
2.1.4 Empleo de IR en síntesis orgánica 
La energía de infrarrojo se ha utilizado como fuente de energía alternativa para la activación de 
reacciones de diferente naturaleza. Hasta donde se tiene conocimiento, para la obtención de 
benzimidazoles empleando energía de infrarrojo no ha sido reportado, salvo uno de nuestro propio 
equipo de trabajo donde se mencione dicha fuente de energía (Esquemas 13 y 14). 40 
 
 
 3 31 32 
Esquema 13. Síntesis de benzimidazoles empleando IR como fuente de energía. 
 
 
 
 3 33 34 
Esquema 14. Síntesis de benzimidazoles empleando bentonita como catalizador e IR como 
fuente de energía. 
 
25 
 
En años recientes, la energía infrarroja ha mostrado ser eficiente en síntesis orgánica, ya que se ha 
reportado la síntesis de 1,3,5-trioxanos 41 (Esquema 15), y la obtención de dihidropirimidonas 42 
(Esquema 16), entre otras reacciones. 
 
 
 
 35 36 
Esquema 15. Síntesis de 1,3,5 trioxanos 
 
 
 
 
 X= O, S 
 
Esquema 16. Síntesis de dihidropirimidonas 
 
 
 
 
 
 38 
37 
39 
40 
26 
 
CAPÍTULO III 
 
3.0 Objetivos 
3.1 Objetivo general 
Llevar a cabo la síntesis en un paso de 2-aril-1-arilmetilbenzimidazoles dentro del contexto de la 
química verde utilizando irradiación infrarroja como fuente de energía y sin el empleo de 
disolvente. 
 
3.2 Objetivos particulares 
 Utilizar una ruta alterna para la síntesis de benzimidazoles empleando una arcilla 
bentonitica y haciendo su comparación cuando no se emplea ésta como catalizador y sin el 
uso de disolventes en ambos casos; empleando o-fenilendiamina, benzaldehído, o-
anisaldehído, 4-isopropilbenzaldehído y 4-N,N-dimetilaminobenzaldehído. 
 Emplear la radiación infrarroja como fuente de energía en estas reacciones químicas. 
 Emplear técnicas de purificación (recristalización y cromatografía preparativa) y 
caracterizar los productos sintetizados mediante el uso de técnicas como la 
Espectrofotometría de Infrarrojo, Resonancia Magnética Nuclear 1H y 13C y 
Espectrometría de Masas. 
 Comparar los rendimientos de los productos sintetizados, cuando se emplea la bentonita 
como catalizador, así como cuando ésta no es empleada. 
 
 
27 
 
CAPÍTULO IV 
4.0 Parte experimental 
4.1 Materiales y Equipo 
Los reactivos de partida fueron comercialmente disponibles: benzaldehído, o-anisaldehído, 4-
isopropilbenzaldehído, 4-N,N-dimetilaminobenzaldehído y o-fenilendiamina (todos de Sigma-
Aldrich). La arcilla bentonitica empleada es marca TONSIL®, S.A. de C.V. Ésta se activó 
previamente a 100-110 ºC en estufa durante una hora. 
 
Para llevar a cabo la irradiación de energía infrarroja se empleó un envase cilíndrico de metal 
vacío en el cual se colocó dentro una lámpara de infrarrojo marca OSRAM® modelo THERA-
THERM®, 250 W, 125 V, longitud de onda de 1100 nm. Para controlar la temperatura se empleó 
un reóstato marca DIGI-SENSE43 (Figura 9). 
 
 
Figura 9. Equipo empleado para irradiar luz infrarroja: A) Envase cilíndrico conteniendo la 
lámpara de infrarrojo. B) Control de temperatura y C) Matraz de reacción. 
 
La resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H y 13C se obtuvieron con un espectrómetro Varian 
EM-390 (300 MHZ). Los desplazamientos químicos se dan en ppm con relación a tetrametilsilano 
(Me4Si, δ=0) usando dimetilsulfoxido deuterado (DMSO-d6) como disolvente. Las siguientes 
abreviaturas se utilizan para las señales: s, singulete; d, doblete; c, cuarteto; dd, doble de doble; t, 
28 
 
triple; m, múltiple. La espectrometría de masas (MS) se realizó en un espectrómetro JEOL JMS-
SX102A mediante la técnica de Impacto Electrónico (IE+) a un potencial de ionización de 70 eV. 
El equipo empleado para la espectrofotometría de infrarrojo (IR) fue un aparato Perkin-Elmer 
283B, utilizando la técnicas de pastilla de KBr o de película. 
 
4.1.1 Procedimiento General 
Se mezclan 1 mmol o-fenilendiamina, 4 mmoles del aldehído aromático correspondiente y 3 g de 
la bentonita (Esquema 17), y se colocan en un matraz de bola de una boca y se irradia con energía 
de infrarrojo a una distancia de 7 cm de la lámpara empleando un refrigerante en posición de 
reflujo. El avance de la reacción se siguió por medio de cromatografía en capa fina en intervalos 
de 5 minutos (sistema hexano/acetato de etilo, en proporción 5:5). El tiempo establecido para la 
síntesis fue de 30 minutos. Una vez concluida la reacción, la mezcla de la reacción se extrajo con 
acetona. Cuando se utilizó el benzaldehído para la obtención del benzimidazol se purificó por 
medio de la recristalización y con el resto de los aldehídos en la obtención del producto, su 
purificación se realizó por medio de la cromatografía preparativa. Se llevó a cabo el mismo 
procedimiento pero sin emplear bentonita, para comparar ambas técnicas. 
 
 
 
 
 
 
Esquema 17 
 
9
45 R1 = R2 = H 
46 R1 = Isopropilo; R2 = H 
47 R1 = N(CH3)2; R2=H 
48 R1 = H; R2 = OMe 
 
41 R1 = R2 = H 
42 R1 = Isopropilo; R2 = H 
43 R1 = N(CH3)2; R2=H 
44 R1 = H; R2 = OMe 
29 
 
Una vez aislados y purificados los productos 45-48 se caracterizaron por medio de técnicas 
espectroscópicas y espectrométricas convencionales (RMN 13C, 1H, IR y EM). Estos datos se 
muestran a continuación. 
 
 
 
 
 
 
2-Fenil-1-fenilmetil-1H-benzimidazol (45) 
IR, (KBr, cm-1): 3080 (C–H ar), 1604 (C–C ar), 1469 (CH2). 
EM (70 eV, m/z (a.r.)): 284 (80) [M+., C20H16N2]; 91 (100). 
1H RMN (300 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 8.21 (d, J = 6 Hz, 2H, H4, H7), 7.76-7.27 (m, 10H, H2’, 
H3’, H4’, H5’, H6’, H2’’, H3’’, H4’’, H5’’, H6’’), 7.02 (d, J = 9 Hz, 2H, H5, H6 ), 5.60 (s, 2H, H8). 
13C RMN (75 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 153.8 (C2), 143.1 (C3a), 137.3 (C7a), 136.6 (C1’), 130.3-
129.4 (C3’, C4’, C5’, C3’’, C4’’, C5’’), 127.8 (C2’, C6’), 126.7 (C2’’, C6’’), 123.2 (C6), 122.7 (C5), 119.7 
(C4), 111.8 (C7), 47.9 (C8). 
 
 
 
 
 
 
30 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-(4-Isopropilbencil)-2-(4-isopropilfenil)-1H-benzimidazol (46) 
IR, (KBr, cm-1): 3055 (C–Har), 1455 (CH2–C=C), 1395 y 1362 (–CH(CH3)2). 
EM (70 eV, m/z (a.r.)): 368 (73) [M+., C26H28N2]; 133 (100). 
1H RMN (300 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 8.12 (d, J = 6Hz, 2H, H4, H7), 7.88 (d, J = 6Hz, 2H, 
H2’’, H6’’), 7.70-7.16 (m, 6H, H2’, H3’, H5’, H6’, H3’’, H5’’), 6.94 (d, J = 6 Hz, 2H, H5, H6 ), 5.55 (s, 
2H, H8), 2.98 (m, 2H, H9’, H9’’), 1.28-1.25 (4d, 12H, H10’, H10’’, H11’, H11’’). 
13C RMN (75 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 151.7 (C2), 150.9 (C4’’), 148.2 (C4’), 143.2 (C3a), 134.8 
(C7a), 129.5-119.2 (C4, C5, C6, C2’, C3’, C5’, C6’, C2’’, C3’’, C5’’, C6’’), 111.6 (C7), 47.8 (C8), 33.8 
(C9’, C9’’), 24.1 (C10’, C10’’, C11’, C11’’). 
 
 
 
 
 
 
 
31 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-(4-Dimetilaminobencil)-2-(4-dimetilaminofenil)-1H-benzimidazol (47) 
IR, (KBr, cm-1): 2798 (N–CH3), 1436 (CH2–C=C), 1365 (CH3). 
1H RMN (300 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 8.2 (d, J = 9Hz, 2H, H4, H7), 7.8-7.10 (m, 6H, H5, H6, 
H2’, H6’, H2’’, H6’’), 6.85 (d, J = 6Hz, 2H, H3’,H5’), 6.60 (d, J = 6Hz, 2H, H3’’, H5’’), 4.80 (s, 2H, 
H8), 3.01 (4s, 12H, H10’, H10’’, H11’, H11’’). 
13C RMN (75 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 152.8 (C2), 151.6 (C4’’), 151.4 (C4’), 144.2 (C3a), 130.0-
115.1 (C4, C5, C6, C7a, C1’, C2’, C3’, C5’, C6’, C1’’, C2’’, C3’’, C5’’, C6’’), 112.2 (C7), 21.2 (C10’, C10’’, 
C11’, C11’’). 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-(2-Metoxibencil)-2-(2-metoxifenil)-1H-benzimidazol (48) 
IR, (KBr, cm-1): 3057 (C–Har), 2835 (O–CH3), 1436 (CH2–C=C), 1373 (CH3). 
1H RMN (300 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 7.66-6.58 (m, 12H, H4, H5, H6, H7, H2’, H3’, H4’, H5’, 
H3’’ , H4’’, H5’’, H6’’), 5.22 (s, 2H, H8), 3.84 y 3.61 (2s, 6H, H9’, H9’’). 
13C RMN (75 MHz, DMSO-d6): δ (ppm) 162.0 (C2), 157.6 (C6’), 152.2 (C2’’), 143.2 (C3a), 136.9-
119.5 (C4, C5, C6, C7a, C1’, C2’, C3’, C4’, C1’’, C4’’, C5’’, C6’’), 113.5 (C3’’), 112.0 (C5’), 110.7 (C7), 
56.0-55.9 (C9’, C9’’), 31.1 (C8). 
 
 
 
 
 
33 
 
CAPÍTULO V 
5.0 Resultados y Discusión 
Con la finalidad de obtener los benzimidazoles mencionados, se realizó inicialmente la reacción 
entre o-fenilendiamina y el benzaldehído en una relación de 1:2 equivalentes, respectivamente, 
como se marca en la estequiometría original de la reacción, para poder determinar la viabilidad de 
la misma. Con esta reacción preliminar no se llegó a detectar, por cromatografía en capa fina, la 
formación de ningún producto de reacción durante los primeros 10 minutos. A los 30 minutos de 
reacción, se detectó la formación de un producto en baja concentración, el que, al calentar a un 
tiempo mayor a 30 minutos, se observó que disminuía en su formación, quedando aún materia 
prima sin reaccionar. 
 
Por la razón anterior, se decidió emplear una relación de 1 equivalente de o-fenilendiamina con 3 
ó 4 equivalentes de benzaldehído, observándose con esta última la formación de un producto 
mayoritario a los 30 minutos de reacción y quedando muy poca materia prima sin reaccionar. Se 
logró establecer que al aumentar el tiempo de reacción (mayor a 30 minutos) el producto 
comenzaba a disminuir en concentración, de ahí que el tiempo óptimo de la reacción haya 
quedado en 30 minutos para emplearlo como el tiempo de reacción con el uso de los otros 
benzaldehídos, así como el realizar las reacciones en ausencia de la bentonita. 
 
En la Tabla 2 se muestran los rendimientos y los puntos de fusión, de los compuestos que se 
obtuvieron usando la arcilla bentonítica, así como para los productos que se sintetizaron sin el uso 
de la misma. Los aldehídos que se utilizaron en las síntesis de benzimidazoles presentan grupos 
electrodonadores, excepto el benzaldehído 41. Con base a los resultados obtenidos, se observa que 
hay un mayor rendimiento en el benzimidazol partiendo del benzaldehído que no tiene 
sustituyente, y los de menor rendimiento fueron con el grupo metoxilo (con el uso de la bentonita) 
y el sustituyente isopropilo (sin el uso de la arcilla bentonítica). Con el grupo electrodonador más 
fuerte, que es el dimetilamino, se obtuvieron buenos rendimientos en comparación con los grupos 
isopropilo y metoxilo. En general, los rendimientos de reacción son bajos, por lo que se puede 
considerar a esta forma sintética como poco adecuada para la generación de las moléculas 
objetivo, comparada con otros métodos realizados previamente.44,45 
 
34 
 
Tabla 2. Benzimidazoles sintetizados. 
No. Benzimidazol Rendimiento (%) 
 R1 R2 Con bentonita Sin bentonita p. f.(ºC) 
45 H H 39 47 98-100 
46 Isopropilo H 25 23 160-165 
47 N-(CH3)2 H 30 36 115-120 
48 H O-Me 21 29 85-90 
 
 
Los compuestos fueron obtenidos como sólidos cristalinos, y una vez purificados se caracterizaron 
por medio de RMN 1H, 13C, IR y EM. 
Para el compuesto 45, su espectro de IR (Espectro 1) presenta las siguientes bandas: en 3080 cm-1 
que corresponde a ArC–H, es decir, a los enlaces entre un carbono del anillo aromático y un 
hidrógeno; una banda en 1604 cm-1 correspondiente a los enlaces de carbonos de anillos 
aromáticos y otros carbonos que no son aromáticos; una banda en 1469 cm-1 asignada al grupo 
metileno. 
 
El espectro de 1H RMN para el compuesto 45 (Espectro 2) muestra una señal simple que integra 
para 2 hidrógenos en 5.60 ppm la cual es asignada al metileno (H8) de la molécula; una señal 
doble que integra para 2 protones aparece en 7.02 ppm y corresponde a los hidrógenos H5 y H6. 
Hacia campos más bajos se observa una señal doble que integra para 2 hidrógenos en 8.21 ppm 
debida a los protones H4, 7; finalmente las señales restantes en 7.27–7.76 ppm corresponden a los 
otros dos anillos aromáticos de la molécula. De manera general, en todos los espectros de 1H 
RMN adquiridos con DMSO como disolvente, se observan señales que pertenecen al DMSO en 
agua y al agua. La señales están en 2.55 ppm para el DMSO en agua y 3.33 ppm para el agua. 46 
 
En el espectro de 13C RMN para el compuesto 45 (Espectro 3) se observa en 47.9 ppm una señal 
asignada para C8, característica en la zona de los grupos metileno; en 111.8, 119.7, 122.7 y 123.1 
35 
 
ppm aparecen los átomos de carbono C7,C4, C5 y C6, respectivamente, que pertenecen al anillo 
bencénico del benzimidazol; en 126.7 ppm se observan los carbonos C2’’ y C6’’; en 127.8 ppm 
aparecen C2’ y C6’; de 130.3-129.4 ppm aparecen las señales que pertenecen a los carbonos 
restantes de los anillos aromáticos; en 136.6 ppm aparece el carbono C1’; en 137.3 ppm aparece 
C7a y en 143.1 ppm C3a, que son los carbonos que unen al anillo del imidazol al bencénico del 
benzimidazol; en 153.8 ppm aparece C2 pertenecientes al anillo de imidazol. Todas las señales 
concuerdan con los valores reportados en la literatura. 47 Para este espectro y todos los de 13C 
RMN empleando DMSO como disolvente, se observa una señal en aproximadamente 40.4 ppm, 
correspondiente a los grupos metilo del disolvente. 
 
El espectro de masas del compuesto 45 (Espectro 4) presenta un ión molecular en m/z 284, que 
concuerda con el peso molecular de la molécula esperada, un fragmento en m/z 91 
correspondiente al pico base, que se asigna al ion tropilio (Esquema 18). 
 
 
Esquema 18 
 
Para el compuesto 46, en el espectro de IR (Espectro 5) se muestran las siguientes bandas: en 3055 
cm-1, que corresponde a los enlaces entre los carbonos de anillo aromático y un hidrógeno; en 
1455 cm-1, asignada al enlace entre el grupo metileno y un carbono de anillo aromático; en 1395 y 
1362 cm-1, que pertenecen a los grupos metilo. 
En el espectro de 1H RMN de 46 (Espectro 6) se observan dos señales dobles sobrepuestas 
centradas en 1.25 ppm que integran para 12 hidrógenos, asignadas a los grupos 4 metilo; una señal 
múltiple en 2.98 ppm que integra para 2 hidrógenos, asignada a los metinos de los grupos 
isopropilo; una señal simple en 5.55 ppm que integra para 2 protones perteneciente al grupo 
36 
 
metileno; la señal doble de 6.94 ppm pertenece a H5, 6 integrando para dos protones; las señales 
que van de 7.16-7.70 ppm pertenecen a H2’, 3’, 5’, 6’, 3’’, 5’’; la señal doble a 7.88 ppm integra 2 
protones para H2’’, 6’’ y la señal en 8.12 ppm pertenece a H4, 7. 
Para el espectro de 13C RMN (Espectro 7) la señal en 24.1 ppm pertenece a los grupos metilo; la 
señal en 33.8 ppm es de los metinos C9’, 9’’; la señal correspondiente al carbono C8, grupo 
metileno, no se observa ya que está traslapada con la señal que genera el DMSO. La señales entre 
111.0-153 ppm son asignadas a los carbonos de los anillos aromáticos. 
 
Con respecto al espectro de masas del compuesto 46 (Espectro 8) se observa el ion molecular en 
m/z 368, que corresponde al peso molecular del compuesto esperado; también conforme al patrón 
de fragmentación propuesto (esquema 19) se observa como pico base al fragmento en m/z 133. 
Todos los datos espectroscópicos concuerdan con los reportados en la literatura.48 
 
 
Esquema 19 
 
Por otro lado, en el espectro de IR para el compuesto47 (Espectro 9) se muestran las siguientes 
bandas: en 2798 cm-1, perteneciente a los enlaces nitrógeno-carbono; la banda en 1436 cm-1 que 
pertenecen al enlace entre el carbono del metileno y el anillo aromático y la banda de 1365 cm-1 
corresponde a los grupos metilo. 
En lo que respecta a su espectro de 1H RMN (Espectro 10) la señal simple de 3.01 ppm 
corresponden a los hidrógenos de los grupos metilo que integran para 12 hidrógenos; la señal de 
37 
 
4.8 ppm pertenece al metileno H8 que integra para dos protones; entre 6.60 y 8.20 ppm se 
observan las señales correspondientes a los hidrógenos unidos a anillos aromáticos. 
 
Para su espectro de 13C RMN (Espectro 11) la señal correspondiente a los grupos metilo está 
sobrepuesta con la señal asignada al disolvente. Los carbonos de los anillos aromáticos muestran 
señales entre 112.2-153 ppm y corresponden a los valores reportados en la literatura.49 Como se 
puede observar en este espectro, aparecen otras señales que son asignadas a impurezas. 
 
Para el compuesto 48 en el espectro de IR (Espectro 12) se encuentran las bandas: 3057 cm-1 que 
corresponde a los enlaces entre un carbono de anillo aromático y un hidrógeno; en 2835 cm-1 aparece 
la banda correspondiente al enlace oxígeno-carbono del grupo metoxilo, y en 1373 cm-1 la banda que 
pertenece al metilo unido al oxígeno. 
 
En lo que corresponde al compuesto 48 para el espectro de 1H RMN (Espectro 13) las señales simples 
3.61 y 3.84 ppm que integran para 6 hidrógenos son asignadas a los grupos metilo de la molécula; en 
5.22 ppm, que integra para 2 protones, se asigna al grupo metileno del compuesto; de 6.58-7.66 ppm 
corresponde a los hidrógenos unidos a los anillos aromáticos. Estos datos concuerdan con los 
reportados en la literatura. 50 
 
En el espectro de 13C RMN (Espectro 14), se tiene que el metileno C8 aparece en 31.1 ppm; las señales 
que aparecen en 55.9-56.0 ppm presentan a los grupos metilo; en el rango de 110-157 ppm se observan 
los carbonos de los anillos aromáticos. 
El mecanismo de reacción propuesto para la reacción es el que se muestra en el Esquema 20, 
ejemplificado con el uso del benzaldehído. 
38 
 
 
Esquema 20 
 
La reacción comienza con la formación de la doble imina a través del ataque nucleofílico de cada 
grupo amino de la o-fenilendiamina a una molécula del benzaldehído. Posteriormente, un átomo 
de nitrógeno ataca al carbono imínico de otro grupo imino, para formar el anillo de 5 miembros. 
Finalmente, se propone la formación de un doble enlace C=N, lo que provoca la migración [1,3] 
de un ion hidruro al carbono del ion iminio formado previamente, logrando así formar el derivado 
del benzimidazol 1,2-disustituido. 
 
Por todo lo anterior, se considera que se logró la generación de las moléculas objetivo, aunque con 
rendimientos de reacción que van de bajos a moderados. Es importante señalar que el presente 
proyecto forma parte de un estudio general que pretende encontrar la mejor metodología para la 
generación de las moléculas objetivo, empleando diferentes condiciones de reacción como uso de 
surfactantes aniónicos, neutros y catiónicos, empleo de diferentes fuentes alternativas de energía 
39 
 
 
para la activación de reacciones, microondas o infrarrojo, así como el uso o no de una arcilla 
bentonítica como catalizador en las reacciones, por lo que los resultados aquí presentados serán 
comparados con los obtenidos mediante las metodologías mencionadas, que hasta la fecha se 
siguen realizando. 
 
 
40 
 
 
 
CAPÍTULO VI 
 
6.0 Conclusiones 
 
 Se logró la síntesis en un solo paso de los compuestos derivados del 2-aril-1-arilmetil-1H-
benzimidazol utilizando energía infrarroja. 
 Todas las reacciones se guiaron bajo algunos de los principios de la química verde 
mediante el uso de la arcilla bentonitica como catalizador o en ausencia de ella. 
 Se comprobó que es posible emplear la energía infrarroja como fuente de activación en 
química orgánica puede ser una herramienta valiosa para la síntesis de benzimidazoles 1,2-
disustituidos, a pesar que los rendimientos fueron bajos. 
 Optimizando las condiciones de reacción, como el variar el catalizador, el uso de 
disolventes verdes como etanol, se espera tener mejores rendimientos. 
 
 
41 
 
Capitulo VII 
7.0 Referencias 
1. Penieres-Carrillo, G.; García-Estrada, J. G.; Gutiérrez-Ramírez, J. L.; Álvarez-Todelano, C. 
Green Chem. 2003, 5. 337. 
2. http://www.epa.gov/greenchemistry/pubs/epa_gchtm. (Consultado el 1 de Agosto del 2013). 
3. Anastas, P. T.; Warner, J. C. Química Verde: Teoría y Práctica, Eds.; Oxford University Press, 
New York, 1998, p. 30. 
4. Química Sumex, S. A. de C. V. Especificaciones Productos Tonsil México D. F., 1979. 
5. Searle, A. B. Refractory Materials. Griffin Ed. Londres, 1924.p 50. 
6. Knight, W. C. Eng. Mining J., 1898, 66. 
7. Grim, R. W. Clay Mineralogy. 2ª edición. Eds. Mc Graw Hill. New York, 1968, p.139. 
8. Wright, P. C. J. Geol. Soc., 1968, 15. 347. 
9. Grim, R.; Guven, N. Bentonites: Geology, Mineralogy and Uses. Elsevier. New York, 1978. 
p.203. 
10. Domínguez, J. M.; Montoya, A.; Galán, L. P.; Shiffer, I.; Rev. Inst. Mex. Petr., 1991, 23. 52. 
11. Varma, R. S. Tetrahedron, 2002, 58. 1235-1255. 
12. Andrés-Cabrerizo, D. M.; Barrio, J.; Barrio-Pérez, J. Física y Química. Ed. Editex S. A., 
2008. p. 168. 
13. Laguna, S. M. Síntesis diindolilalcanos empleando como fuente microondas y una arcilla 
mexicana como catalizador. Tesis de Licenciatura, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, 
UNAM, México, 2005. 
14. McMurry, J. Química Orgánica, Ed. International Thomson. México D.F., 2005. p.419. 
15. Bonifas, I. Síntesis de benzimidazoles por catálisis heterogénea, Tesis de Licenciatura. 
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, México, 1997. 
42 
 
16. Mendoza, G.; Flores, A, Obtención de ε-caprolactama, empleando diferentes fuentes de 
irradiación energética y una arcilla mexicana como catalizador. Tesis de Licenciatura, 
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM, 1995. 
17. Nolasco, J. Síntesis de tioamidas mediante una modificación a la reacción de Willgerodt-
Kindler bajo el protocolo de la química verde. Tesis de Licenciatura, Facultad de Estudios 
Superiores Cuautitlán, UNAM, 2011. 
18. Tiwari, A. K.; Mishra, A. Indian J. Chem., 2006, 45. 489. 
19. Jacobs, T. L. Heterocyclic Compounds, ed. R. C. Elderfield. Wiley, New York, 1957, vol. 5, p. 
89 
20. Yang, D.; Fokas, D.; Li, J.; Yu, L. Synthesis, 2005, 47. 
21. Seckin Ozden, Hacer Karatas, Sulhiye Yildiz, Hakan Goker., Archiv. Der Pharm. 2004, 337. 
556. 
22. Preston, P. N. Chem. Rev., 1974, 74. 279. 
23. Ingle, R. G.; Magar, D. D. Int. J. Drug Res. Tech. 2011, 1, 26. 
24. Wolfgang, D.; Staubitz, A.; Knochel, P. Chem. Eur. J. 2003, 9, 5323. 
25.Hölijes, E. L.; Wagner, E. C. J. Org. Chem., 1944, 9, 31. 
26. Wright, J. B. Chem. Rev. 1951, 48. 397. 
27. Álvarez, C.; Zuñiga, N.; Cano, A. Tetrahedron Lett., 1993, 34. 5293. 
28. Agrawal, O. P. Organic Chemistry Reactions and Reagents, Ed.GOEL Publishing House, 
Nueva Delhi, 2009, p. 686. 
29. Cano, A.; Delgado, F.; Márquez, C. Synth. Commun, 1988, 18. 2051. 
30. Kameo, T.; Manabe, O. Chem. Lett., 1972, 33. 
31. García, J. G. Mono-Nitración de Fenoles con Ácido Nítrico soportado en una arcilla 
bentonitica. Tesis de Licenciatura, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM, 1993. 
32. Salmon, M.; Miranda, R., J. Chem. Soc. Commun., 1991, 21. 619. 
33. Álvarez, C.; Delgado, F.; García O., Synth. Commun., 1991, 21. 2137. 
43 
 
34. Chiapa, S. Desalquilación Oxidativa de 1,4-dihidropiridinas con Carbonato de plata 
soportado en Tonsil. Tesis de Licenciatura, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, 
UNAM, 1991. 
35. Penieres, G.; Miranda, R. J. Heterocycl. Chem., 1981, 18. 1475. 
36. Álvarez, C.; Cano, C.; Rivera, V. Synth. Commun. 1987, 17. 279. 
37. Saoudi, A.; Hamelin, J.;Benhaoua, H. J. Chem. Res. Synop., 1996, 11. 492. 
38. Cabrera, A.; Vázquez, D.; Velasco, l. J. Mol. Cat., 2002, 75. 101. 
39. Salmón, M.; Miranda, R. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1990, 1189. 
40. Penieres, G.; Bonifas, I.; López J.; Álvarez, C.; Synth. Commun. 2000, 30. 2191. 
41. Camarena, R.; Cano, A.; Delgado, F.; Alvarez, C. Tetrahedron Lett. 1993, 34. 6857. 
42. Noguez, M. O.; Marcelino, V.; Miranda, R. Int. J. Mol. Sci. 2011, 12. 2641. 
43. Valdez, J. E. Nuevo método de síntesis para la obtención de α-cetotio(seleno) amidas. Tesis de 
doctorado, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM, 2012. 
44. Bahrami, K.; Khodaei, M.M.; Nejati, A. Green Chem. 2010, 12, 1237. 
45. Luna, R.A. Síntesis de nuevos derivados de benzimidazolil-diindolilmetanos y evaluación de 
su actividad antifúngica. Tesis de Maestría, Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, 
UNAM, 2013. 
46. Gottlieb, H. E.; Kotlyar, V.; Nudelman, A. J. Org. Chem. 1997, 62, 7512. 
47. Zhong-Hua, M.; Sheng, L.; Jin, N. Synth. Commun. 2012, 42. 506. 
48. Hashem, S.; Omid, A. y Seyed-Mohammad, H. T. J. Heterocycl. Chem. 2008, 45. 1293. 
49. Bandyopadhyay, P.; Sathe, M.; Sharma, P.; Kaushik, M. J. Mol. Catal. A: Chem. 2011, 341. 
77. 
50. Rajesh, C.; Damodara, N. K.; Dinesh, K.; Narendra, B.; Chakraborti , A. K. J. Org. Chem. 
2012, 77. 10158. 
 
44 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO 
 
45 
 
 
Espectro 1. Espectro de Infrarrojo del 2-Fenil-1-fenilmetil-1H-benzimidazol (45) 
Instituto de Quimica , UNAM Laboratorio de Espe~trcscop¡a 
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Espectro 2. Espectro de 1H RMN del 2-Fenil-1-fenilmetil-1H-benzimidazol (45) 
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Espectro 5. Espectro de Infrarrojo del 1-(4-Isopropilbencil)-2-(4-isopropilfenil)-1H-benzimidazol (46) 
Instituto do Quimic<s, UNAM L<lbcfatono de EspectroscopIa 
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Espectro 7. Espectro de 13C RMN del 1-(4-Isopropilbencil)-2-(4-isopropilfenil)-1H-benzimidazol (46) 
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Espectro 8. Espectro de masas del 1-(4-Isopropilbencil)-2-(4-isopropilfenil)-1H-benzimidazol (46) 
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53 
 
 
Espectro 9. Espectro de infrarrojo del 1-(4-Dimetilaminobencil)-2-(4-dimetilaminofenil)-1H-benzimidazol (47) 
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56 
 
 
Espectro 12. Espectro de Infrarrojo del 1-(2-Metoxibencil)-2-(2-metoxifenil)-1H-benzimidazol (48) 
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In¡;htuto do Q"imlca, UNAM labofatOl'iO de EspecttOscopia 
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Espectro 13. Espectro de 1H RMN del 1-(2-Metoxibencil)-2-(2-metoxifenil)-1H-benzimidazol (48) 
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58 
 
 
Espectro 14. Espectro de 13C RMN del 1-(2-Metoxibencil)-2-(2-metoxifenil)-1H-benzimidazol (48) 
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	Portada 
	Índice 
	Introducción 
	Capítulo I. Generalidades 
	Capítulo II. Antecedentes 
	Capítulo III. Objetivos 
	Capítulo IV. Parte Experimental 
	Capítulo V. Resultados y Discusión 
	Capítulo VI. Conclusiones 
	Capítulo VII. Referencias 
	Anexo