Práctica N° 4. Síntesis de acetato de isoamilo(Esterificación de Fischer)

1. Práctica N° 4. Síntesis de acetato de isoamilo
(
INSTITUTO POLITÉCNICO
NACIONAL
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Químico Bacteriólogo Parasitólogo
1

2. Objetivos Generales
Efectuar la síntesis de un éster por el método de
Fischer.
Analizar los factores que se requieren para conseguir
que una reacción en equilibrio se desplace hacía la
formación de los productos.
Aplicar el método de Fischer en la preparación de un
éster con importancia comercial.
2

3. Generalmente
reaccionan mediante
adición nucleofílica al
grupo carbonilo.
Suelen reaccionar por
sustitución nucleofílica en el
grupo acilo.
Un nucleófilo reemplaza a otro
en el átomo de carbono
carboxílico.
3
Fundamentos
Ácidos Carboxílicos (y sus
derivados)
Cetonas y aldehídos
R C Y
O
..
..
Nuc
..
Y
..
R C Nuc
O
..
..+ +

4. 4
GRUPO ESTRUCTURA GRUPO SALIENTE
Anhídrido de acido
Halogenuro de
acido
Acido carboxílico
Ésteres
Amidas
X= Cl, Br
R
O
O
O
R’
R
O
OR’
R
O
OH
R
O
X
R
O
NH2
O
O
R
..
..
..
-
X
OH
OR’
NH2
..
..
..
-
..
..
..
-
..
..
..
-
..
..
..
-
..

5. Esterificación de Fischer
La condensación de un alcohol y un ácido carboxílico
catalizada por ácidos produce un éster y agua.
5
H
+
R..
..
R
..
..
O
O
R
..
O H....
..R
..
..
O
OH ..O
H..+ +
Alcohol ÉsterÁcido
carboxílico

6. Para proponer esté mecanismo se
requiere de estos pasos:
1. Activación del grupo carbonilo por la protonación del
oxígeno carbonílico.
2. Adición nucleofílica al carbonilo protonado para
formar un intermediario tetraédrico.
3. Eliminación en el intermediario tetraédrico para
restaurar el grupo carbonilo.
6

7. Otras reacciones para la formación
de ésteres
Alcoholes con Cloruros de Acilo
7

8. • Los anhídridos de ácidos carboxílicos reaccionan en
forma similar.
8

9. Mecanismo de la esterificación
catalizada por ácidos
• El oxígeno del metoxi en el benzoato de metilo
¿viene del metanol, o se deriva del ácido benzoico?
9

10. 10
Irving Roberts y Harold C. Urey, de la universidad de Columbia, proporcionaron una respuesta
definitiva en 1938. Prepararon metanol que había sido enriquecido en el isotopo del oxígeno
con masa 18. Cuando se esterifico esta muestra de etanol con acido benzoico, el benzoato de
metilo contenía el marcador de 18O que había originalmente en el metanol.
Los resultados del experimento de Robert – Urey indican que el enlace C-O del alcohol se
conserva durante la reacción. Y el oxigeno que se pierde en forma de molécula de agua, debe
provenir del acido carboxílico .

11. Adición del alcohol al grupo carbonilo catalizada por un acido
11
..
..
..
..R
H
+
H
+
+
..
..
..R
R
..
..
R
..
..
R
..
..
..
R..
..
..
..R
+
..
R..
..
..
..R
..
Hidrato del éster
+ +

12. Deshidratación catalizada por un acido
12
..
R..
..
..
..
R
..
H
+
R..
..
..
R .. +
R
..
..
R
+
..
..+
R
..
..
R
..
..
.. H
+
++
Éster

13. Hidrólisis de ésteres catalizada
por ácidos
La hidrólisis de los ésteres en ácido acuoso diluido es
la inversa de la esterificación de Fischer.
13
H
+
R..
..
R
..
..
O
O R
..
O H....
..R
..
..
O
OH..O
H..+ +
AlcoholÉster Ácido
carboxílico

14. Ambas reacciones ilustran la aplicación del principio
de Le Châtelier.
Cuando el objetivo es la
esterificación:
Cuando el objetivo es la
hidrólisis:
Se elimina el agua de la
mezcla de reacción para
promover la formación del
éster.
La reacción se efectúa en
presencia de un gran
exceso de agua.
14

15. Le chatelier
Un sistema en equilibrio se ajusta a modo de
minimizar cualquier tensión aplicada a él. Para los
equilibrios hidratación-deshidratación, el factor de
tensión clave es la concentración del agua. Agregar
agua a una mezcla en equilibrio hidratación-
deshidratación causa que el sistema responda
consumiendo el agua.
15

16. Propiedades de los
reactivos
16

17. COMPUESTO ACIDO
ACETICO
GLACIAL
ALCOHOL
ISOAMILICO
ACETATO DE
ISOAMILO
TOLUENO
ALCOHOL n-
AMILICO
ACIDO
SULFURICO
PROPIEDAD
PESO
MOLECULAR
(g/mol)
60 88 130 92 88 98
SOLUBILIDAD
Soluble en
agua y etanol
Soluble en
etanol y éter
etílico
Soluble en
etanol y éter
etílico;
insoluble en
agua
Insoluble en
agua
Soluble en éter
etílico
Soluble en
etanol y éter
etílico
Soluble en agua
y en etanol
DENSIDAD
g/Ml (20ºC)
1.05 0.81 0.8756 0.87 0.81 1.84
PUNTO DE
EBULLICION (°c)
117 131 145 111 138 310
RIESGOS
2
1 1
2
3 0
3
1 0
3
2 0
2
1 1
0
3 2
17
• 17

18. Mecanismo de reacción
..
..
..
..
....
..
..
H
+
+
18
..
..
+

19. 1. Protonación del oxigeno del grupo carbonilo
H
+
..
..
2. Ataque nucleofílico del alcohol isoamílico:
..
..
.. ..
.. +
19
..
..
..
+
..
..
..
..
..
..
+
..
+
..
..
..
..
..

20. 3. Perdida de un protón
..
..
..
..
..
+
4. Ganancia de protón y perdida de una molécula de agua
..
..
..
..
..
..
+
+
..
..
..
..
+
..
..
..
..
+
..
..
+
20

21. 5. Perdida de un protón, formación del éster
+
..
..
..
..
+
..
..
..
+
..
..
..
+
..
..
..
..
Acetato de isoamilo
+
21

22. Calculo del rendimiento
P.M = 60 g/mol
V. = 6 ml
D =1.05 g/ml
M= 6.3 g
P.M = 88 g/mol
V. = 7.4 ml
D = 0.81 g/ml
M = 5.994 g
P.M = 130 g/mol
5.994 𝑔 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚í𝑙𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚í𝑙𝑖𝑐𝑜
88 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚í𝑙𝑖𝑐𝑜
60 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 á𝑐𝑖𝑑𝑖𝑜 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑙
1.05 𝑔
+
H
+
3.8922 ml de ácido acético
22
..
..
..
..
..
..
..
..

23. 6 𝑔 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑐𝑜
88 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚𝑖𝑙𝑜
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚𝑖𝑙𝑖𝑐𝑜
130 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚𝑖𝑙𝑜
Rendimiento teórico = 8.8547 gr acetato de isoamilo
Calculo del rendimiento
23
8.86363 𝑔 𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙 𝑖𝑠𝑜𝑎𝑚í𝑙𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑙
1.05 𝑔
Rendimiento teórico = 8.4 ml acetato de isoamilo

24. Diagrama de flujo
22

25. COLOCAR
Alcohol
isoamílico
7.4 ml
Tolueno
10 ml
Acido acético
glacial
6 ml
+ + +
H2SO4
concentrado
10 gotas
Acido
p-toluenosulfonico
Pizca
+ +
ADAPTAR
Trampa de Dean Stark
en matraz balón
Trampa de
Dean Stark
Agua
Tolueno
25
Verter el tolueno por la
parte superior hasta el
nivel del tubo lateral
Baño de aceite 110ºC
COLOCAR CUERPOS
DE EBULLICIÓN
DETENER
CALENTAMIENTO
Cuando no aumente el
volumen en el tubo
separador

26. 26
TRANSFERIR
Fase acuosa
Fase orgánica
Neutralizar con NaHCO3
(Hasta que no haya efervescencia y
desechar en tarja)
Pasar a vaso de
precipitados para secar
SEPARAR
LAVAR
1. 15 ml de H2O
2. 15 ml de H2O
3. 15 ml de NaHCO3
Lavar una vez mas
con agua
Fase orgánica
100 ml
100 ml
SECAR
Con sulfato
de sodio
anhidro

27. 27
DESTILAR
Fase
orgánica
(Anhidra)
Tolueno, éster,
alcohol sin
esterificar
Destilación
fraccionada
Baño de aceite a 120ºC
Tolueno
Desechar en residuos
no clorados
TRANSFERIR
Matraz de residuo
(Destilación simple)
Acetato de isoamilo
Probeta
(Medir rendimiento)
Acetato de isoamilo
IDENTIFICAR
Por olor
No oler directamente
(Plátano)
Por solubilidad
(insoluble en agua)

28. 28
GUARDAR
El resto del
éster en frasco
bien sellado
OBTENER
a) Volumen teórico de acetato de
isoamilo
b) Volumen real obtenido de acetato
de isoamilo
c) Rendimiento teórico del acetato
de isoamilo

29. Bibliografía
29
• Francis A. Carey., Química Orgánica, 6° Ed.
2006, Editorial Mc. Graw Hill.
Páginas 648 – 650, 664, 824 – 827
• L. C. Wade, Jr., Química Orgánica, 5° Ed. 2004,
Editorial Pearson Prentice Hall.
Páginas 921 – 925, 474, 981 – 982,
• www.ub.edu/talq/es/node/238