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INDICE

1. OBJETIVOS………………………………………………………..……..PAG2

2. FUNDAMENTO TEORICO………………………………………..…….PAG2

3. DATOS Y RESULTADOS…………………………………………..…..PAG4

- DATOS TEORICOS……………………………………………….…PAG4

- DATOS EXPERIMENTALES………………………………….……PAG5

4. REACCIONES Y MECANISMO DE REACCION………………….…PAG5

5. DIAGRAMA DEL FLUJO DEL PROCESO……………………………PAG7

6. OBSERVACIONES…………………………………………….………..PAG7

7. CONCLUSIONES…………………………………………………….….PAG8

8. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………….….PAG8

9. APENDICE……………………………………………………………..…PAG9

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PRACTICA DE LABORATORIO N°2: SINTESIS DE COMPUESTOS AROMATICOS

1. OBJETIVOS

- Estudiar los mecanismos de reacción de una sustitución electrolítica en el anillo bencénico y en general.

- Estudiar las condiciones para obtener a través de la nitración de la acetanilida unos de sus productos principales, la p-nitroacetanilida.

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1. Nitración:

La nitración es una de las reacciones químicas comercialmente más importantes. Se trata de la reacción entre un compuesto orgánico y un agente nitrante (por ejemplo el ácido nítrico) que introduce un grupo nitro en el hidrocarburo produciendo un éster.

El mecanismo de nitración depende de los reactivos y las condiciones de operación. Las reacciones pueden ser del tipo iónico o del tipo radicales libres. El tipo iónico se usa comúnmente en la nitración de hidrocarburos aromáticos, etc.

- NITRACION TIPO IONICO

Muchas nitraciones iónicas emplean ácidos mezcla, la que usualmente contiene ácido nítrico más un ácido fuerte, por ejemplo ácido sulfúrico. En muchos casos se presentan 2 fases inmiscibles (líquidas) dentro del reactor, se mantiene una leve presión sobre la atmosférica para conservar las 2 fases líquidas. En la fase orgánica se concentran los nitros hidrocarburos. En la fase ácida se concentra el agua. El lugar de la nitración propiamente dicha está junto a la interfase.

Agentes de nitración iónica:

Frecuentemente se utiliza HNO3 (HO.NO2). La verdadera especie nitrante en reacciones tipo iónica es el nitronio NO2

+. El ácido nítrico puro, ionizado produce pequeñas cantidades de ion

nitronio.

2 H NO3 ----- H2 NO3 + + NO3 – rendimiento creciente

H2 NO3 + ------ NO2 + + H2O rendimiento decreciente

……………………………………………………………

2 H N O3 -------- NO3 - + NO2 + + H2O

La 1º reacción es rápida y la 2º lenta.

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La presencia de H2O (producida durante la nitración) disminuye la concentración del ion [NO2

+] (=> desplazamiento de la reacción hacia la izquierda).

La eficiencia de nitración es mayor usando ácido sulfúrico H2 SO4 u Óleum (SO3+ H2SO4).

A altas concentraciones de ácido sulfúrico, la mayor parte de ácido nítrico se ioniza.

2.2. Síntesis de la p-nitroacetanilida:

El mecanismo de la nitración de la acetanilida es que un ion nitronio de la mezcla es el que efectúa el ataque electrolítico en el núcleo aromático. La nitración directa de la anilina y de las otras muchas aminas en solución de ácido sulfúrico concentrado origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados a menos que la solución se diluya con un considerable exceso de ácido sulfúrico concentrado. En estas últimas condiciones la nitración de la acetanilida, suministra una mezcla de las 3 nitroacetanilidas isómeras (o, m y p).

La nitración directa de la anilina origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados para obtener el isómero “Para “generalmente se refiere 2 etapas:

1era Etapa: Nitración de la Acetanilida.

2da Etapa: Hidrólisis del para – Nitroacetanilida a p – nitroanilida.

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3. DATOS Y RESULTADOS

Datos Teóricos:

Sustancia Química Pictograma Peligrosidad Propiedades Fisicoquímicas

ACETANILIDA

Nocivo por ingestión.

Inflamable. Mantener alejado de fuentes de ignición.

En caso de incendio pueden formarse vapores de NOx.

No permitir el paso al sistema de desagües. Evitar la contaminación del suelo, aguas y desagües

Aspecto: Sólido blanco.

Olor: Característico.

Punto de ebullición :302°C

Punto de fusión : 115°C

Densidad (20/4): 1,2

Solubilidad: 5 g/l en agua a 20°C

ACIDO NITRICO

Riesgos de fuego y explosión: Puede generar óxidos de nitrógeno, muy tóxicos, cuando se calienta.

Por ser un fuerte oxidante, su contacto con material combustible, hace que se incremente el riesgo de fuego o incluso explosión.

Es no combustible, pero es peligrosamente reactivo con muchos materiales.

Punto de ebullición: 86 °C.

Punto de fusión: -42 °C.

Presión de vapor: 51 mm de Hg a 25 °C (fumante); 113 mm de Hg a 38 °C (95-98 %); 6.8 mm de Hg a 20 °C (67 %) y8-11 mm de Hg a 25 °C (40 %).

Forma un azeótropo negativo con agua a 68.8 % en peso, cuyo punto de ebullición es de 122°C.

Solubilidad: Completamente miscible en agua.

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Datos Experimentales:

Sustancia Acetanilida (s) H2SO4(l) HNO3 (l) H2O (l)

Masa (gr) 2,0 - - -

Volumen (ml) - 4.0 2,0 200.0

4. REACCIONES Y MECANISMO DE REACCION

Nitración de la p-nitroacetanilida:

Mecanismo:

El ácido sulfúrico dona un protón al ácido nítrico, para luego disociarse en agua e ion nitronio.

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El ataque electrofílico tiene orientaciones –orto y –para, pero debido a las condiciones trabajadas obtendremos la orientación –para.

Ocurre la protonación del ácido sulfúrico, obteniendo el p-nitroacetanilida.

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5. DIAGRAMA DEL FLUJO DEL PROCESO

6. OBSERVACIONES

- La acetanilida es una sustancia química sólida con apariencia de hojuelas o copos, y un característico olor.

- Pesamos la acetanilida y la añadimos a un balón, luego le agregamos 4ml de ácido sulfúrico, mantuvimos la agitación de forma continua hasta que todo el sólido se disolvió. La solución es incolora.

- Introducimos el balón a un baño de agua fría, hasta que alcanzo la temperatura de 4°C. Luego le añadimos 2ml de ácido nítrico gota a gota, y observamos que por cada gota agregada la temperatura se elevaba excediendo los 4°C, entonces dejamos reposar unos minutos hasta que la temperatura fuera menor a los 4°C para continuar añadiendo las siguientes gotas de ácido nítrico.

- Terminando de añadir todo el ácido nítrico observamos que la solución se tornó marrón-rojiza, la dejamos reposar unos 15 min a temperatura ambiente y luego

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vertimos la solución en 200ml de agua fría, observamos que adquiere inmediatamente un color amarillo lechoso, esto debido a la presencia de un precipitado.

- Llevamos a filtrar al vacío el precipitado, lavando con agua fría. El precipitado fue de color blanco mientras que la solución contenida en el kitasato fue amarilla.

7. CONCLUSIONES

- La nitración de la acetanilida es una reacción de sustitución electrofílica, donde se obtienen dos compuestos que tienen la misma fórmula molecular (isómeros) pero en donde los sustituyentes varían de posición.

- El precipitado obtenido luego de la filtración tiene una coloración blanca, debido a que se obtuvo como producto principal (alto porcentaje) al isómero de orientación –para.

- No se descarta la presencia del isómero de orientación –orto, el cual presenta un color amarillo que no es visible, debido a su bajo porcentaje de formación.

- Debido a que a la temperatura ambiente se presenta una formación tanto de orientación –orto y –para, el proceso de nitración se lleva a cabo a temperaturas menores a 5°C para favorecer la orientación –para.

- A partir de la p-nitroacetanilida y eliminando el grupo acetilo por hidrolisis alcalina se puede obtener la p-nitroanilina.

8. BIBLIOGRAFIA

- Ing. Augusto A. Damiano. (2004). Nitración de la Materia: Industrias II. Disponible en: http://materias.fi.uba.ar/7218/Nitracion.pdf

- Manual de química orgánica. Beyer,Wolfgang Walter. Editorial Reverte. Pág. 605-615. Disponible en:https://books.google.com.pe/books?id=Pm7lNZzKlaoC&pg=PA609&dq=p-nitroacetanilida&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwjo9seWv5bMAhXDOSYKHRCLBREQ6AEIGjAA#v=onepage&q=p-nitroacetanilida&f=false

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9. APÉNDICE

9.1. Aplicaciones de la Acetanilida:

La acetanilida se usa como un inhibidor en el peróxido de hidrógeno y para estabilizar barnices de éster de celulosa. También se han encontrado usos en la intermediación como acelerador de la síntesis del caucho, tintes y síntesis intermedia de tinte y síntesis de alcanfor. La acetanilida fue usada como un precursor en la síntesis de la penicilina y otros medicamentos y sus intermedios. Es el fármaco madre de los derivados para-aminofenol (fenacetina, acetaminofeno). La acetanilida tiene propiedades analgésicas y de reducción de fiebre; está en la misma clase de fármacos como el acetaminofén (paracetamol). Bajo el nombre acetanilida antiguamente figuraba en la fórmula de varios medicamentos específicos y sobre drogas de venta libre. En 1948, Julius Axelrod y Bernard Brodie descubrieron que la acetanilida es mucho más tóxica en estas aplicaciones que otros fármacos, causando metemoglobinemia y en última instancia produciendo daños al hígado y los riñones. Por eso, la acetanilida ha sido reemplazada en gran parte por fármacos menos tóxicos, en particular acetaminofén, que es un metabolito de la acetanilida y el uso del cual Axelrod y Brodie sugirieron en el mismo estudio. En el siglo XIX fue uno de los muchos compuestos usados como reveladores fotográficos experimentales. También llamado acetilaminobenceno, acetanilina y antifebrina.

9.2. Aplicaciones de la p-nitroacetanilida:

Producción de la nitroanilida (intermedio de colorantes): Síntesis de agente fotográfico contra el empañado o – fenilendiamina, coccidiosfatos. La acetanilida obtenida se somete a la nitración en cuyo proceso el nitragrupo ocupa la posición para respecto al grupo amino.

Saponificando la p- nitroacetanilida se obtiene la p- nitroanilina. Es uno de los productos básicos en la producción de colorantes. El proceso de saponificación se realiza según el esquema:

También se emplean como disolventes, explosivos perfumes, materiales colorantes (en especial amarilla) también son materias primas de síntesis muy importantes para preparar colorantes azoicos.

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