SUSTITUCIÓN ELECTROFÍLICA AROMÁTICA OBTENCIÓN DE AMARILLO MARTIUS

Facultad de Ciencias Básicas, Programa Académico de Química, Química Orgánica II

RESUMEN

En el siguiente texto se encuentra ilustrada la síntesis del amarillo martius mediante una sustitución electrofílica indirecta del 1-naftol, de la cual se obtuvo un sólido de aspecto uniforme, el cual al momento de su caracterización fundió parcialmente a 87 °C y restante supero los 220 °C los cual nos indicó que se encontraba impuro y que en él no se encontraba nuestro producto de interés ya que este funde a 144 -145 °C. Debido a esto se realizó un análisis estequiométrico y de pureza de los reactivos utilizados en nuestra síntesis, encontrando asi que el reactivo de partida se encontraba impuro, lo cual generó que la síntesis no se efectuara satisfactoriamente.

Palabras claves: activadores, desactivadores, sustitución electrofílica, anillo aromático.

INTRODUCCIÓN

La reacción más común de los compuestos aromáticos es la sustitución electrofílica aromática, un electrófilo (E+) reacciona con una anillo aromático y sustituye uno de los hidrógenos (H). [1]

Fig. 1. Esquema general de sustitución electrofílica aromática.

Mediante este tipo de sustituciones electrofílicas, se pueden adicionar un gran número de sustituyentes diferentes a un anillo aromático. Dependiendo del reactivo utilizado en este proceso podremos HALOGENAR con (-F, -Cl, - Br, - I), NITRAR

(NO2), SULFONAR (-SO2H), ALQUILAR (-R), ACILAR (-COR). [1]

Partiendo de materiales sencillos podremos preparar millares de compuestos aromáticos sustituidos.

Fig. 2. Tipos de sustituciones electrofilicas.

EFECTO DE LOS SUSTITUYENTES EN LOS ANILLOS AROMATICOS SUSTITUIDOS.

Siempre que se realice una sustitución con el benceno, se obtendrá un solo producto, pero esto cambiara si el benceno ya se encuentra sustituido. Estos sustituyentes tienen dos efectos sobre el anillo que determinaran como se llevara a cabo una nueva sustitución. [1]

REACTIVIDAD

Algunos de estos sustituyentes activan el anillo volviéndolo más reactivo y otros lo desactivan volviendo lo así menos reactivo.

Fig. 3. Variación de la reactividad del anillo de acuerdo al sustituyente.

ORIENTACION

Los productos resultantes no se presentaran en iguales proporciones. El sustituyente presente en el anillo aromático determinara la posición del segundo sustituyente.[1]

Fig. 4. Activadores y desactivadores del anillo aromatico.

Basando en la literatura ya citada, se efectuara la nitración indirecta del 1 – naftol y una posterior formación de la sal del compuesto di-nitrado. Las cuales se llevaran a cabo en base al siguiente mecanismo.

[2]

Fig. 5. Mecanismo general de la síntesis de amarillo Martius.

METODOLOGIA

En primera instancia se realizó la síntesis del ácido naftil – 1- hidroxi-2,4-disulfonico, la cual se llevó a cabo de la siguiente forma:

Se adicionaron 0,2567 g de 1 naftol en un Erlenmeyer de 25 ml junto con 0,5 mL de Ácido sulfúrico, se agito hasta obtener una solución transparente de color rojo. Posteriormente se calentó al baño maría por 5 min para luego enfriarla a temperatura ambiente, seguido se agregó 1,5 mL de agua destilada.

Con el compuesto disulfonado en esta solución, se procede a realizarse la nitración. Se enfrió la solución anterior en baño de hielo a una temperatura de 10 a 12 °C, seguidamente se adiciono gota a gota y con agitación constante 0,2 mL de solución de ácido nítrico concentrado, una vez terminada la adición del ácido, se retiró del baño de hielo y se dejó que la solución se equilibrara térmicamente a temperatura ambiente para luego calentar a 50 ° C a baño maría sin dejar

de agitar durante 10 min. Se bajó del baño maría la solución y se dejó enfriar a temperatura ambiente y se agregó por ultimo 2 mL de agua.

Se esperaba la formación de una pasta homogénea la cual no se formó, por ende se prosiguió a la formación de la sal de amonio con la solución ante obtenida.

Se adiciono a la solución obtenida luego de la nitración 1,5 mL de hidróxido de amonio concentrado. Luego de esta adición se esperaba la formación de un precipitado, debido a que este no se formó, la solución fue dejada 8 días en la nevera, esperando la aparición de nuestro producto de interés.

Una vez transcurridos los 8 días, se recristalizo la solución y se filtró para finalmente determinar su punto de fusión.

RESULTADOS Y ANALISIS

Una vez recristalizado el producto de la reacción, se obtuvo un sólido impuro a simple vista, ya que se observaban fragmento s de diferentes colores y texturas. Esto fue corroborado al medir su punto de fusión ya que una parte de este fundió a los 87 °C y otra parte se mantuvo solida hasta después de los 220 ° C. esta caracterización nos mostró que más allá de obtener un sólido impuro, en este no se encontraba presente nuestro producto de interés (amarillo martius), ya que este funde a 144 -145 °C.

Con el objetivo de determinar la causa por la cual no se llevó a cabo de una forma correcta la reacción, se realizó una revisión exhaustiva de cada uno de los pasos internos de la reacción. En primera instancia se pensó que las relaciones molares de la reacción no eran

las adecuadas, lo cual fue descartado mediante los siguientes cálculos teóricos y estequiométricos de la reacción.

Basándonos en la estequiometria de la reacción, tenemos que esta se lleva a cabo con una relación de 1 eq de naftol a 2 eq con respecto a al ácido sulfúrico y nítrico en su respectiva sulfonación y posterior nitración.

De acuerdo con nuestra guía se adicionaron 1,78E-3 moles de naftol, 9,38E-3 moles de ácido sulfúrico y 4,35E-3 moles de ácido nítrico, al tener en menor proporción el naftol, se garantizaría que este en su totalidad reaccionara formando el compuesto de interés, el exceso de ácido sulfúrico nos garantiza un medio óptimo para la nitración de nuestros compuesto, la cual se da con una gran facilidad cuando el grupo nitro sustituye al grupo sulfonio, esta reacción se da por separado ya que el naftol es muy sensible a la oxidación.[2]

Siguiendo con nuestra detallada revisión llegamos a la posible interferencia debido a la pureza de los reactivos utilizados, con lo cual se pudo determinar por medio de una propiedad física del naftol como lo es su apariencia, la cual debe de ser de blanco a azulado [3], que nuestro reactivo de partido se encontraba impuro ya que su apariencia era morada.

Este gran interferente, pudo generar que nuestra reacción tomara una ruta diferente a la establecida por el mecanismo general, que se llevara a cabo parcialmente, o, que simplemente esta no iniciara.

CONCLUSIONES

Se corroboro que las cantidades de reactivos utilizadas en nuestra practica, eran las

adecuadas para un optimo desarrollo da la síntesis del amarillo martius, encontrando así que el estado de impureza del reactivo de partida (1-naftol), fue el motivo por el cual nuestra síntesis no fue exitosa.

BIBLIOGRAFIA

[1] Mc Murry J, Quimica Organica, 5ta edición, Pag 592 -605.

[2] www.organica1.org/1405/colmar.pdf

[3] ChemDAT, The Merck Chemical Database.