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 aromáticase
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.
1 OBTENCIÓN DE 2,4-DINITROFENILHIDRACINA REACCIÓN
MATERIAL (para ambas prácticas)
Agitador de vidrio 1 Parrilla de calentamiento con agitación 1
Anillo metálico 1 Pinza de cuatro dedos con nuez 1
Barra de agitación magnética 1 Pinza para tubo de ensaye 1
Bomba de agua sumergible 1 Pipeta graduada de 5 ml 1
Buchner con adaptador de hule 1 Pipeta graduada de 1 ml 1
Cámara de elución para cromatografía 1 Probeta de 10 ml 1
Embudo de filtración rápida 1 Recipiente de peltre 1
Espátula 1 Recipiente para baño María 1
Frasco vial 4 Termómetro de -10 a 400°C 1
Matraz Kitazato de 50 ml con manguera 1 Vaso de precipitado de 10 ml 2
Matraz Erlenmeyer de 25 ml 2 Vidrio de reloj 1
REACTIVOS
0.5 g 2,4-Dinitroclorobenceno 0.7 ml Hidrato de hidracina 0.5 ml Eluyente H:AcOEt (70:30) 1 Placa
8.5 ml Etanol
Que emplea cada alumno
Cl NO2 NO2 NH2 H2N N NO2 NO2 H NH2
SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA 2,4-dinitrofenilhidracina y 2,4-dinitrofenilanilina
Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G
Procedimiento
1 Síntesis de 2,4-Dinitrofenilhidracina
En un vaso de precipitado de 10 ml 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 caliente la mezcla (sin que ebulla) 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 H:AcOEt (70:30) y revelar mediante lámpara de UV.
2 SÍNTESIS DE 2,4-DINITROFENILANILINA REACCIÓN Cl NO2 NO2 NH2 N NO2 NO2 H REACTIVOS
0.5 ml Anilina 30 ml Etanol y 20 ml para la recristalizar)(10 ml para la reacción 0.5 g 2,4-Dinitroclorobenceno 1 Placa
0.5 ml Eluyente H:AcOEt (60:40)
Que emplea cada alumno
Procedimiento
2 Síntesis de 2,4-Dinitrofenilanilina
En un matraz Erlenmeyer de 25 ml coloque 10 ml de etanol, 0.5 g de 2,4-dinitroclorobenceno y 0.5 ml de anilina con agitación constante.
Caliente la mezcla de reacción en baño María durante 15 min agitando constantemente y sin llegar a ebullición. Enfríe y filtre el sólido formado con ayuda del vacío. En este momento tomar una muestra del producto crudo para compararla posteriormente a través de una ccf con el producto puro.
Recristalice de etanol, filtre y seque el produto, pese, calcule el rendimiento y determine el punto de fusión.
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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, todas disueltas en acetato de etilo. Mezcla de eluyentes H:AcOEt (60:40) y revelar mediante lámpara de UV.
Cuestionario
1. ¿Qué sustituyentes facilitan la sustitución nucleofílica aromática (SNAr)? Explique su respuesta.
2. ¿Cómo se pueden preparar los haluros de arilo? Escriba las reacciones correspondientes.
3. ¿Por qué la anilina es menos reactiva que la hidracina en la SNAr? ¿ A qué lo atribuye?
4. Escriba las estructuras resonantes del 2,4-dinitroclorobenceno y proponga el mecanismo de la sustitución nucleofílica aromática que se lleva acabo en la práctica.
5. Escriba la fórmula de tres compuestos que puedan ser susceptibles de sufrir una sustitución
nucleofílica aromática, fundamente su elección.
SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA AROMÁTICA 2,4-dinitrofenilhidracina y 2,4-dinitrofenilanilina
Química Orgánica II (1413) Coordinadora Dra. Ma. del Consuelo S. Sandoval G OBTENCIÓN DE LA 2,4-DINITROFENILHIDRACINA
Disolver 0.5 g de 2,4-Dinitroclorobenceno
en 5 ml de EtOH
Adicionar gota a gota 0.7 ml de hidrato de hidracina Calentar la mezcla por
10 min. Sin que ebulla
Enfriar y fitrar al vacío Líquido Sólido 2.4-Dinitroclorobenceno Etanol Hidracina D1 Lavar el pptado con
3 ml de EtOH tibio
Secar al vacío, pesar y calcular rendimiento
Determinar p.f. y realizar ccf para determinar la pureza
del producto
D1: ¡Residuo tóxico! Puede contener 2,4-dinitroclorobenceno, se absorbe por vía oral, cutánea o respiratoria. El hidrato de hidracina es corrosivo y puede causar cáncer en animales. Evite usar exceso de este reactivo cuando haga la mezcla de reacción. Guarde el desecho para enviar a incineración. Si la hidracina (o sus derivados) no está mezclada con otros residuos, puede tratarse con hipoclorito de sodio.
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OBTENCIÓN DE LA 2,4-DINITROFENILANILINA
Adicionar sin dejar de agitar: 10 ml de EtOH
0.5 g de 2,4-Dinitroclorobenceno 0.5 ml de anilina
Calentar la mezcla de reacción en baño María durante 15 min,
sin que ebulla y agitando constantemente
Fitrar al vacío el sólido
Líquido Sólido 2.4-Dinitroclorobenceno Etanol Anilina D1 Recristalizar de EtOH
Secar al vacío, pesar y calcular rendimiento
Determinar p.f. y realizar ccf para determinar la pureza
del producto
D1: El residuo puede contener compuestos tóxicos e irritantes. Manéjese en la campana. La solución puede absorberse sobre carbón activado hasta la eliminación del color. La solución incolora contiene etanol, si la cantidad es grande, puede recuperarse por destilación. El residuo del carbón activado se confina para incineración
Enfriar
Bibliografía
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México: UNAM, Dirección General de Publicaciones y Fomento Editorial.
b. Bruice, P. Y. (2008). Química Orgánica. (5a ed.). México: Pearson Educación. Carey, F. A.
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c. McMurry, J. (2008). Química Orgánica. (7a ed.). México: Cengage Learning
d. Pavia, D. L. (2007) Introduction to Organic Laboratory Techniques: A Microscale Approach. Belmont California: Thomson Brooks/Cole. Laboratory Series for Organic Chemistry.