Manual2022 1agosto17 (2021)

 

 

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO QUÍMICA ORGÁNICA II (1413)

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2022 – 1

 

  PRÓLOGO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval G 

PRÓLOGO

Dadas las necesidades del cambio al nuevo plan de estudios para la Carrera de Químicos, en la Facultad de Química de la UNAM. Fue necesario hacer modificaciones a las prácticas de Química Orgánica II (clave 1413), utilizando los manuales del antiguó plan de estudios: el de Compuestos con Carbono, Hidrógeno y Halógenos clave 1435 y el de Compuestos con Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre clave 1535. Con ellos, los nuevos programas y la colaboración de los maestros que han impartido la teoría y el laboratorio en dicha química desde el año 2007 a la fecha, se logra obtener el presente manual de prácticas de cada semestre. Estas modificaciones estuvieron a cargo de la jefa de laboratorio Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García, con la colaboración de la alumna Noemy Bolaños Méndez en el año 2007. Tomando como base los manuales elaborados por el Dr. José Gustavo Ávila Zárraga (clave 1435) y la QFB Ana Adela Sánchez Mendoza (clave 1535) en el año 2004. Los datos de los compuestos, así como los diagramas de tratamiento de residuos y desechos, fueron capturados de los datos elaborados por la Dra. Irma Cruz Gavilán García posteriormente se han incrementado y se han realizado modificaciones por la M en C. Gema Susana Cano Díaz. Se han venido realizando modificaciones en las metodologías y materiales desde finales del semestre 2014-2 a la fecha 2022-1.

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  SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA m -DINITROBENCENO -DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García

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  SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA m -DINITROBENCENO -DINITROBENCENO Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García

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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p -NITROFENOL -NITROFENOL Química Orgánica IIII (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García 

-NITROFENOL   o y p -NITROFENOL OBJETIVO !  Ilustrar la orientación y reactividad de los anillos bencénicos monosustituidos en la

sustitución electrófilica aromática  !  Usar métodos de purificación e identificación para los productos obtenidos 

ANTECEDENTES 1.  Sustitución electrofílica aromática. 2.  Condiciones experimentales necesarios para realizar la nitración. 3.  Variación de las condiciones experimentales e xperimentales en una nitración y sus consecuencias. 4.  Métodos de purificación e identificación de los productos aislados. 5.  Propiedades físicas de reactivos y productos. REACCIÓN OH

OH

OH NO2

HNO3 diluido

+

45 oC, 15 min o

Fenol

= 45 C - nitrofenol op.f.

NO2 p.f. = 114 oC p - nitrofenol

MATERIAL de o y p-Nitrofenol  

Agitador de vidrio Anillo metálico Bandeja de plástico Barra de agitación magnética Bomba de agua sumergible Colector Embudo buchner con adaptador de hule Embudo de filtración rápida

1 1 1 1 1 1 1 1

Pipeta graduada de 5 ml Probeta de 10 ml Recipiente de plástico para hielo Recipiente para baño María Refrigerante con mangueras Tapones de hule bihoradado para matraz de 125 ml* Tela de alambre con asbesto Termómetro de -10 a 400 ºC

1 1 1 1 1 2 1 1

Embudo para sólidos Espátula Matraz Erlenmeyer de 25 ml Matraz Erlenmeyer de 125 ml Matraz Kitazato de 50 ml con manguera Mechero con manguera Pinza de cuatro dedos con nuez * Constituye una sola pieza

1 1 2 1 1 3

Tubo de vidrio de en 30 “L” cm* de 15 cm* Tubo de vidrio en ángulo de 75º *  Vaso de precipitado de 50 ml Vasos de precipitado de 25 ml Vasos de precipitado de 10 ml Vidrio de reloj

21 1 1 1 1 1

SUSTANCIAS

Cantidad 1.5 ml 0.2 g 1.13 g

Ácido nítrico concentrado Carbón activado Fenol "#

 

 

SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p -NITROFENOL -NITROFENOL Química Orgánica IIII (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García 

PROCEDIMIENTO

Coloque en un matraz Erlenmeyer de 125 ml, 5 ml de agua y agregue poco a poco 1.5 ml de ácido nítrico concentrado, resbalando por las paredes del matraz y agitando suavemente. Ponga a enfriar en baño de hielo.  En un vaso de precipitado de 10 ml pese 1.13 g de fenol, fúndalo a B.M. y adiciónelo gota a gota a la solución de HNO3, agite por 5 minutos dejando que la temperatura llegue a 25 C. Caliente en B. M. a 45 C durante 15 minutos agitando constantemente; agregue 6.25 ml de agua 1. Destile la fase orgánica por arrastre de vapor hasta que se observe que condensa solamente agua. Enfríe el destilado en hielo y separe por filtración al vacío los cristales de o -nitrofenol -nitrofenol formados2.  Determine punto de fusión y calcule rendimiento. Purifique el isómero p -nitrofenol -nitrofenol empleando carbón activado3. Separe los cristales por filtración al vacío, determine punto de fusión y haga cálculos de rendimiento. °

°

Tome en cuenta la densidad de las dos fases. Durante todo el proceso de nitración, sea cuidadoso. Use lentes de protección 2 Los cristales de o -nitrofenol -nitrofenol pueden secarse en estufa a 30 C. 3 Use poco carbón activado (0.125 g aproximadamente). Los cristales de p -nitrofenol -nitrofenol pueden secarse en estufa a 1

 

.

°

°

60 C BIBLIOGRAFÍA ! 

J. A. Moore y D. L. Dalrymple, Experimental Methods in Organic Chemistry. 2a. Edición, W. B. Saunders Company, Philadelphia (1976), pag. 188

! 

Organicum. Practical Handbook of Organic Chemistry, Becker H. et al, English translation by B. J. Hazzard. Pergamon Press Ltd. N.Y. (1973), pag. 312

! 

The Merck Index, 8th Edition. P. G. Steder editor. Merck & Co. Inc. Rahway N. J. U.S.A., 1968.

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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p -NITROFENOL -NITROFENOL Química Orgánica IIII (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García 

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SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA o, p -NITROFENOL -NITROFENOL Química Orgánica IIII (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García 

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SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA. 2,4-dinitrofenilhidracina Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García.

SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLIC SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA A AROMÁTICA 2,4-Dinitrofenilhidracina Objetivo

! 

Analizar las características de los compuestos aromáticos susceptibles de reaccionar a través de reacciones de sustitución nucleofílica aromática. !  Obtener 2,4-dinitrofenilhidracina y la 2,4-dinitrofenilanilina mediante reacciones de sustitución nucleofílica aromática  !  Buscar la aplicación de estos compuestos  Antecedentes !  Sustitución nucleofílica aromática, condiciones necesarias para que se efectúe. !  Comparación de estas condiciones, con las que se requieren para efectuar una sustitución electrofílica aromática. !  Utilidad de la sustitución nucleofílica aromática. !  Diferencias con la sustitución nucleofílica alifática. !  Toxicidad de reactivos y productos. 2,4-DINITROFENILHIDRACINA NILHIDRACINA OBTENCIÓN DE  DE 2,4-DINITROFE REACCIÓN H Cl

NH2 N

NO2

NO2

NH2-NH2

NO2

NO2

2,42,4-Di Dini nitr troc oclo loro robe benc ncen eno o

2,42,4-Di Dini nitr trof ofen enil ilhi hidr drac acin ina a

MATERIAL Agitador de vidrio Barra de agitación magnética Bomba de agua sumergible Buchner con adaptador de hule

1 1 1 1

Pinza de cuatro dedos con nuez Pinza para tubo de ensaye Pipeta graduada de 5 ml Pipeta graduada de 1 ml

1 1 1 1

Cámara de elución para cromatografía Embudo de filtración rápida Espátula Frasco vial Matraz balón de fondo plano de 25 ml Matraz Kitazato de 50 ml con manguera Matraz Erlenmeyer de 25 ml Parrilla de calentamiento con agitación

1 1 1 4 1 1 2 1

Probeta de 10 ml Recipiente de peltre Recipiente de plástico para hielo Recipiente para baño María Refrigerante de agua con mangueras ermómetro de -10 a 400 C Vaso de precipitado de 10 ml Vidrio de reloj

1 1 1 1 1 1 2 1

°

REACTIVOS 0.5 g 0.5 ml 8.5 ml

2,4-Dinitroclorobenceno Eluyente Hex 70: AcOEt 30 Etanol

0.7 ml 3 gotas 1

Hidrato de hidracina Metanol Placa

Que emplea cada alumno "#

 

 

SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA 2,4-dinitrofenilhidracina Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García

Procedimiento

Síntesis de 2,4-Dinitrofenilhid 2,4-Dinitrofenilhidracina racina En un matraz balón de 25 ml de fondo plano disuelva 0.5 g del 2,4-dinitroclorobenceno en 5 ml de etanol al 96% tibio. Agregue gota a gota 0.7 ml de hidrato de hidracina con agitación constante.

Al teminar la adición coloque el refrigerante, caliente la mezcla en reflujo suave por 10 min. Enfríe y filtre al vacío, el precipitado se lava en el mismo embudo con 3 ml de agua caliente y luego con 3 ml de alcohol tibio. Una vez obtenido el producto crudo tomar una pequeña muestra para posteriormente hacer una cromatografía en capa fina (ccf) y comparar su pureza con el producto puro. Seque al vacío, pese y calcule el rendimiento. Determine el punto de fusión Realice una ccf para determinar la pureza del producto, comparando con la muestra del producto crudo que se separó con anterioridad, además de aplicar la materia prima disuelta en etanol. Mezcla de eluyentes Hex 70 : AcOEt 30 y revelar mediante lámpara de UV. Bibliografía !"

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Ávila, A.J.G. et al. (2009). Química Orgánica. Experimentos con enfoque ecológico. (2  ed.). México: UNAM, Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial. Bruice, P. Y. (2008). Química Orgánica. (5   ed.). México: Pearson Educación. Carey, F. A. (2006). Química Orgánica. (6  ed.). México: McGraw-Hill Interamerica Interamericana. na. McMurry, J. (2008). Química Orgánica. (7  ed.). México: Cengage Learning Pavia, D. L. (2007) Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Microscale Approach. Belmont California: Thomson Brooks/Cole. Laboratory Series for Organic Chemistry. Wade, L.G. Jr. (2004) Química Orgánica. (5  ed.). España: Prentice Hall. a

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SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA. 2,4-dinitrofenilhidracina Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. María del Consuelo Socorro Sandoval García.

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