Reduccion quimioselectiva p-nitroacetofenona
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Reduccion quimioselectiva p-nitroacetofenona Reduccion quimioselectiva p-nitroacetofenona Document Transcript

  • 1 UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO PROGRAMA DE QUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA IV ______________________________________________________________________________ Reducción quimioselectiva de 4-nitroacetofenona a 4-aminoacetofenona Carolina Vesga Hernández1 ; Herman Ruiz Calderin2 ; Luis Pedroza García3 . Laboratorio de química orgánica, Universidad del Atlántico, Barranquilla - Colombia. Profesor de laboratorio: Dr. Jorge Trilleras Vásquez Keywords: ABSTRACT Chemoselective, 4- aminoacetophenone, 4- aminoacetophenone. This experience is intended to address new experimental aspects of organic chemistry, such as the study of the Chemoselective of disubstituted compounds. One carries out the reduction of 4-nitrocetophenone using metallic tin and hydrochloric acid, which only affects the nitro group, obtaining4- aminoacetofenona, as a product of chemoselective reaction. 1. Introducción La mayoría de los compuestos orgánicos contienen más de un grupo funcional, y cada grupo funcional presenta una reactividad característica. Por lo tanto, a veces hay que controlarqué grupo funcional va a reaccionar, dónde y cómo lo va a hacer. Hay diferentes tipos de selectividad, las más frecuentes son: quimioselectividad, regioselectividad y estereoselectividad Se habla de quimioselectividad cuando en la reacción un grupo funcional reacciona en presencia de otros grupos funcionales similares o iguales que se mantienen inalterados [1] . Los nitroderivados son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos funcionales nitro (- NO2). Son a menudo altamente explosivos; impurezas varias o una manipulación inapropiada pueden fácilmente desencadenar una descomposición exotérmica violenta. Los compuestos nitro aromáticos son sintetizados por la acción de una mezcla de ácidos sulfúrico y nítrico sobre la molécula orgánica correspondiente.La reducción de compuestos nitro aromáticos con hidrógeno sobre un catalizador de paladio/carbono conduce a anilinas. Reducción de compuestos de nitrógeno insaturados [2] . Tanto los nitrocompuestos alifáticos como aromáticos pueden reducirse a aminas primarias mediante reducción con estaño y ácido clorhídrico. La reducción también puede efectuarse por hidrogenación catalítica. La amina así obtenida se identifica mediante procedimientos usuales [3] . En el presente informe se estudiara empíricamentela estructura y particularidades de compuestos aromáticos disustituidos como la 4-
  • 2 nitroacetofenona un compuesto con dos grupos reducibles nitro y carbonilo, y las características de una reducción en donde se usara un reactivo para reaccionar en particular con uno de entre dosgrupos funcionales diferentes. 2. Método Se colocóel estaño metálico en trozos pequeños en un balón de 100 mL equipado con un refrigerante de reflujo y un agitador magnético. Se añadieron250mg de 4-nitroacetofenona y después se agregó agua y 0.4 mL de ácido clorhídrico concentrado aproximadamente. Se agitó la mezcla y calentó el balón a reflujo durante 1.5 h. Se dejó enfriar la mezcla de reacción a temperatura ambiente, se agregó lentamente 0.4 mL de una disolución de NaOH al 40%, se filtró a gravedad recogió el precipitado resultante y se dejó secar. El sólido se trasvasa a un balón de 100 mLde fondo redondo y se añadieron unos 5 mL de agua, piedras de ebullición y se calienta a reflujo. La Suspensión resultante se filtróen caliente. Se dejó enfriar el filtrado, se recogieron los cristales y dejarlos secar, se tomó una placa cromatografíca, se pesó y se determinó el punto de fusión. 3. Resultados y discusión Aunque la hidrogenación de un nitrocompuesto en alcohol con níquel o plati no finamente dividido en una atmósfera de hidró geno sirve para reducir los nitrocompuestos aromáticos a aminas, este método no puede emplearse cuando la molécula contiene algún otro grupo fácilmente hidrogenable. En el laboratorio, la reacción química se efectúa a menudo agregando ácido clorhídrico a la mezcla del nitrocompuesto con un metal, en general estaño [4] . La mezcla tomó una coloración marrón claro en la campana y al conectar al reflujo y calentar permitió realizar un proceso a temperaturas superiores a la ambiente, evitando la pérdida de muestra y que éste salga a la atmósfera. La composición en el balón tomo una coloración marrón oscuro al pasar 1 hora y 15 minutos. Esta particularidad se debe a que el estaño metálico (Sn0 ) se oxida a estaño (IV) y el nitrógeno se reduce [5] , formándose cloruro de estaño y la amina se encuentra en forma de sus hidrocloruro. Se dejó enfriar la mezcla a temperatura ambiente, se observó un líquido espeso, se agrega hidróxido de sodio para neutralizar la mezcla y hacer que el medio quede básico. El hidrocloruro de 4-aminoacetofenona que es un ácido débil se trata con hidróxido de sodio, surgiendo una neutralización ácido débil-base fuerte, de esta manera el anión del ácido (hidrocloruro de 4-aminoacetofenona) sufre una hidrólisis por parte de los iones hidróxido liberando la amina en el anillo disustituido.Luego de filtrar a gravedad, se recolecta el precipitado y se seca. El proceso de lavado, reflujo y posteriormente filtración en caliente y a gravedad se realiza para eliminar las impurezas del precipitado que se obtuvo en la primera parte, los productos sólidos que se obtienen en una reacción suelen estar acompañados de impurezas que hay que eliminar para poder disponer del producto deseado en el mayor grado de pureza posible. La cristalización es un proceso de formación de un sólido cristalino a partir de un producto fundido o a partir de una disolución. En este segundo caso, los cristales se obtienen al enfriar una disolución saturada en caliente del compuesto sólido en un disolvente adecuado. Si al llegar a la temperatura de reflujo quedan pequeñas partículas sólidas en suspensión, es necesario filtrar en caliente (filtración por gravedad ) para eliminarlas. En este caso será necesario que el material utilizado para la filtración también esté caliente a fin de evitar la precipitación al entrar en contacto la disolución caliente con el material frio [6] .
  • 3 Partiendo de 250mg de 4-nitroacetofenona y esperando 204.6 mg de 4-aminoacetofenona, se obtienen 97.79 mg se estima rendimiento de 47.8%. Tan bajo rendimiento puede deberse a errores experimentales (temperatura y/o tiempo de reflujo, cantidades de reactivos, etc.). Se toma el punto de fusión del producto obteniéndose el rango de fusión entre 98 – 102 °C, comparando con el punto de fusión para la sustancia pura (103 – 106 °C) se deducen impurezas en el producto de reducción. Se realiza cromatografía obteniéndose RF de 0.893 cm, lo cual indica que la reacción se llevó a cabo. 4. Conclusión. Se llevó a cabo la reducción de 4- nitroacetofenonaa través de una reacción quimioselectiva, obteniéndose 4- aminoacetofenona, con un rendimiento de 47.8%. La reducción quimioselectiva se desarrolló con reducción por hidrolisis, afectando en el proceso únicamente al grupo nitro de la molécula. 5. Bibliografía [1] Pelayo Camps García,Santiago Vázquez Cruz,Carmen Escolano Mirón. Fundamentos de síntesis de fármacos. Universidad de Barcelona, vol. 1pp. 78. [2] http://www.doschivos.com/trabajos/quimica/60 4.htmTitulo: Nitración de compuestos aromáticos. Autor: Desconocido, fecha de consulta: 18 de abril de 2013. [3] Daniel J. Pasto, Carl R. Johnson. Determinación de estructuras orgánicas. Editorial reverté, S.A.vol. 1, pp. 497. [4] http://organica1.org/qo1/ok/aminas/amina9.htm Título: Reducción de nitrocompuestos. Autor: Desconocido, fecha de consulta: 19 de abril de 2013. [5] Seyhan Ege. Química Orgánica estructura y reactividad. Editorial reverté, S.A. Vol. 2, pp. 974. [6] http://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/pre cip_cristal.htmlTítulo: Precipitación, cristalización y recristalización. Autor: Desconocido, fecha de consulta: 19 de abril de 2013.
  • 4 Anexos NO 2 O CH3 Sn HCl / O CH3 NH 3 + Cl - + SnCl 4 + 4-Nitroacetofenona Hidrocloruro de 4-aminoacetofenona OH2 Reacción 1. Oxidación de estaño metálico en medio ácido y formación de amina en forma de hidrocloruro (hidrocloruro de 4-aminoactofenona). O CH3 NH 3 + Cl - NaOH O CH3 NH2 + NaCl + OH2 Reacción 2. Reacción deNeutralización del hidrocloruro de 4-aminoacetofenona con hidróxido de sodio para la formación de 4-aminoacetofenona. Placa cromatografíca