Reporte Practica 2_Sintesis de Azocompuestos.docx

Práctica 2 Síntesis de azocompuestos (Anaranjado de Metilo) Introducción

Cuando las aminas primarias reaccionan con el NO 2H dan sales del ión diazonio que, en el caso de las alifáticas, se descomponen inmediatamente; en cambio, las sales de diazonio aromáticas son mucho mas estables, se pueden manejar en el laboratorio y en la industria y dan reacciones que han permitido desarrollar importantes aplicaciones. La mayor estabilidad de los iones de diazonio aromáticos se debe a la mayor dificultad de formación del carbocatión y a la conjugación del núcleo aromático en resonancia con el grupo el mecanismo + de su formación es el ataque electrófilo del ion nitrosonio (NO ) al nitrógeno amínico. A la reacción que da lugar a la formación de una sal de diazonio por medio del NO2H se conoce como diazoación. Las sales de diazonio que se obtienen a partir de las anilinas por diazoación son cationes, los cuales, como electrófilos activos que son, atacan otros anillos aromáticos ricos en electrones. Los compuestos azoicos son muy coloridos porque el enlace  –N=N- entre anillos aromáticos extiende la conjugación en los sistemas π lo cual da por resultado una fuerte absorción en la región visible. La mayoría de los colorantes industriales poseen estructuras bastante complicadas. Hay una razón para que lleven por lo menos un grupo sulfónico: conseguir que sean solubles en agua. Y lo que es mas, casi todos los derivados sencillos del azobencenos son amarillos o amarillo-anaranjados, Si se desean colores más oscuros así como mayor resistencia frente a la luz y el lavado, hay que utilizar azocompuestos mucho más conjugados. La síntesis experimental de una pléyad de ácidos naftol-, naftilamino- oaminonaftol-sulfónicos ha sido conseguida durante el siglo pasado. Esos compuestos forman las herramientas de la industria de colorantes azoicos junto con la bencidina y sus derivados. A continuación se citan algunos de los intermedios en las industrias de colorantes  junto con otros ejemplos de estructura más compleja:

Los sustituyentes polares como -SO 3Na y -OH desempeñan un papel primordial fijando la molécula de colorante sobre la superficie de una fibra polar (lana, algodón, naylon) por medio de puentes de hidrógeno. Los sustituyentes denominados auxocromos pueden exaltar el color de un azocompuesto al aumentar la conjugación, Los auxocromos más frecuentes son los grupos -NR 2, -NHR, -NH 2, -OH, halógeno, y -OR, todos los cuales poseen un par de electrones no compartido que puede participar en la interacción por resonancia del grupo azo. Objetivo   Ilustrar en el laboratorio las reacciones de acoplamiento, dentro de las propiedades químicas de las sales de diazonio.  Una vez efectuada la reacción de la diazoación de la amina, emplear la sal de diazonio de la amina, emplear la sal de diazonio obtenida como un intermediario, para formar un colorante. Materiales y reactivos

Materiales y reactivos utilizados para efectuar la diazoación y la copulación para la obtención del anaranjado de metilo. Cant. 1 2 1 2 2 2 4 1 2 1 1 2 2 2 1

Material Cuba para hielo Embudo buchner Espátula Espátula Magneto Matraz kitazato 250 ml Papel filtro Perilla pipetora Pipeta graduada 5 ml Piseta Probeta 100 ml Varilla de vidrio Vaso de precipitados de 10 ml Vaso de precipitados de 250 ml Vidrio de reloj

Cantidad 8 ml 10 ml 1g 0.4 g 10 g 0.6 ml 4g 8 ml 4 ml Cantidad 2 1 1

Reactivos  Acido clorhídrico al 20%  Agua destilada  Anilina en lugar de acido sulfanilico Carbonato de sodio Etanol frio Hielo picado N,N- dimetilanilina NaCl NaOH al 10% Nitrito de sodio al 10%

Equipo Placa de calentamiento/agitación Campana de extracción Bomba de vacio

Procedimiento. I. Diazoación

1. En un vaso de precipitados (de 150 ml) con 10 ml de agua destilada, se disolvió 0.4 g de carbonato de sodio 2. Se colocó en baño de hielo-sal 3. Se agregó ≈1 g de ácido sulfanílico y se agitó hasta disolución total 4. Se agregó ≈10 g de hielo picado, 4 ml de solución de nitrito de sodio al 10% y 4 ml de HCl al 20% 5. Se dejó reaccionar la mezcla hasta la formación de la sal de diazonio II. Cop ulac ión

1. En un matraz pequeño se disolvió 0.6 ml de N,N-dimetilanilina en 4 ml de HCl al 20% 2. Se dejó enfriar en un baño con hielo 3. Se vertió sobre la sal de diazonio con agitación constante. 4. Se agregó 8 ml de NaOH al 10%y 4 g de NaCl 5. Se calentó la mezcla a casi ebullición y enseguida se enfrió en baño de hielo hasta observar un precipitado. 6. Se filtró y se lavo con etanol frío. 7. Se pesó y determinó el rendimiento práctico.

Mecanismo de reacción Formación del ión nitrosonio

Formación del ión diazonio

Formación del colorante

Resultados y discusiones

Para encontrar al reactivo limitante, obtendremos los moles de anilina y N,N-dimetilanilina que reaccionaron:

Como puede observarse, el reactivo limitante es la N,N-dimetilanilina, por lo tanto, se espera que se formen 0.0048 moles de colorante. Sin embargo, se obtuvieron X g de producto, lo que equivale a X moles.

El rendimiento fue del 81.25%.

Se sintetizó el anaranjado de metilo a partir del ácido sulfanílico y la N, N’dimetilanilina. Primero se realizó la obtención de la sal de diazonio del ácido sulfanílico, que es una amina primaria con el nitrito de sodio y ácido clorhídrico para formar el ácido nitroso que reaccionó con la amina primaria aromática para dar la sal de diazonio del ácido sulfanílico que es relativamente estable en solución y a temperaturas menores a 5ºC por lo que se bajo la temperatura en hielo, para que no sufriera descomposición y de esta manera lograr manipularla para generar la posterior copulación de la sal de diazonio. En la reacción de diazoación el reactivo fue el N 2O3  donde la reacción se inició con el ataque de la amina, con sus pares de electrones libres, al agente de nitrosación. El intermediario así formado expulsó un ión nitrito y formó un compuesto N-nitroso, el cual a través de una serie de transferencias rápidas de

protones y finalmente por pérdida de una molécula de agua, generó la sal de diazonio.  Al realizar la copulación de la sal de diazonio con la N, N’-dimetilanilina, la reacción se inició con el ataque del enlace π del anillo con exceso de electrones de la N,N’-dimetilanilina a la sal de diazonio, la cual por polarización de uno de los enlaces, neutralizó la carga positiva del nitrógeno central, generando de esta manera directamente el compuesto diazo. Por último se agregó el hidróxido de sodio para que se obtuviera la sal y de esta manera precipitara y se pesara el producto dándonos así un peso de Xg, con un rendimiento del X%, el cuál fue un muy x rendimiento del colorante.

Observaciones 

 

No se permitió la correcta ebullición del azocompuesto por lo tanto no se observo la formación del precipitado. Por este motivo se decidió poner a ebullición nuevamente la solución. Se rasparon las paredes del vaso de ppt para que la precipitación del azocompuesto sea más rápida. Hay que considerar que el producto no se purificó por lo que el rendimiento calculado es un valor sobrevalorado.

Conclusiones

El producto obtenido de esta síntesis tuvo la apariencia esperada del anaranjado de metilo, por lo tanto se puede asumir que tanto la dizoacion como la copulación se llevaron acabo de la manera correcta. El porcentaje de rendimiento fue de X lo que nos indica que es un X método para la obtención de este azocompuesto.

Referencias.

Fox, Mary Ann y Whitesell, James K. (2000) Química orgánica. Segunda edición. Pearson education. México. Pp 554-555.