Practicas A Revisar PDF
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PRACTICAS DE
QUÍMICA ORGÁNICA II
Curso 2014-2015
PRACTICA 1. SÍNTESIS MALÓNICA: SINTESIS DEL ÁCIDO 5-n-
BUTILBARBITÚRICO (2 sesiones)
2
PRACTICA 1. SÍNTESIS MALÓNICA: SINTESIS DEL ÁCIDO 5-n-
BUTILBARBITÚRICO (2 sesiones)
1. INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO
El ácido barbitúrico se obtiene por reacción de condensación entre el ácido malónico y la
urea. Fue preparado por primera vez en 1864 por Adolph von Baeyer.
Entre los derivados del ácido barbitúrico (utilizados normalmente en forma de sus
correspondientes sales llamadas barbituratos) se encuentran los fármacos hipnótico-sedantes más
utilizados. El primer medicamento fisiológicamente activo, el barbital o veronal, fue introducido en
1903. El método de síntesis de este compuesto y otros análogos aparecidos posteriormente ha
experimentado pocas variaciones. El método usual parte del malonato de dietilo. Este diester tiene
propiedades ácidas debido a los protones en respecto al grupo carbonilo. Una base puede captar
uno de estos protones, dando lugar a un anión, que puede experimentar reacciones de alquilación,
con un derivado halogenado adecuado. Dado que hay dos hidrógenos en a, este proceso puede
repetirse para dar lugar a un derivado dialquilado del malonato de dietilo. Este producto condensa con
urea para dar un ácido 5,5-dialquilbarbitúrico.
Ambos hidrógenos deben sustituirse por grupos alquilo para que el compuesto presente
propiedades hipnóticas o sedantes. Esto, probablemente, obedece a la susceptibilidad de los
hidrógenos en a frente a un posible ataque metabólico dentro del organismo, con la subsiguiente
degradación del compuesto.
Los químicos han sintetizado y los farmacólogos ensayado muchos de estos compuestos. Los
barbitúricos producen una amplia variedad de respuestas dentro del organismo en función,
principalmente, de la identidad de los grupos alquilo. Pueden hacerse algunas generalizaciones:
aumentando la longitud de una cadena alquílica hasta 5 o 6 carbonos, se incrementa la acción
sedante; fuera de esta longitud disminuye la acción depresiva y los productos se hacen más efectivos
como anticonvulsionantes para el control de los ataques epilépticos. Las cadenas ramificadas o
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insaturadas en la posición 5 producen generalmente un efecto de duración más breve. De hecho los
ácidos barbitúricos o sus sales, los barbituratos, se clasifican en tres grandes categorías en función
del tiempo que tardan en producir efecto y del tiempo que dura su actividad. Los compuestos con
grupos fenilo o etilo en la posición 5 parecen presentar un tiempo de acción más largo.
Las aplicaciones médicas y fisiológicas de los barbituratos dependen de las dosis empleadas.
En pequeñas dosis, tienen un efecto sedante suave y actúan aliviando la tensión y la ansiedad. (Sin
embargo, en este tipo de aplicaciones han sido sustituidos, en la actualidad, por otras drogas
tranquilizantes más modernas.) Si se consume una dosis de 3 a 5 veces mayor que la dosis sedante,
se induce el sueño, y en dosis más grandes actúan como anestésicos. El pentotal sódico -la sal de
sodio del tiopental- se encuentra entre los anestésicos más usados en cirugía, siendo uno de los de
acción más rápida y corta.
El pentotal sódico fue utilizado en dosis más bajas durante la segunda guerra mundial como
"droga de la verdad". Con una dosis correcta, se inducía un tipo de sueño narcótico o hipnosis del
paciente, dejándolo sólo semiinconsciente. En este estado, el sujeto tenía poco autocontrol y se hacía
muy susceptible a la sugestión. No podía ocultar las respuestas verdaderas, aunque lo deseara.
Los barbituratos se recetan extensamente como píldoras para inducir el sueño. Muchas
personas consideran que el sueño provocado por estos fármacos es tan relajante como el sueño
natural. Sin embargo, en ocasiones se despiertan con sensación de resaca, mareo, modorra y dolor
de cabeza. Las pruebas han demostrado que, independientemente de los síntomas experimentados
por el paciente, éste ve reducida su capacidad de concentración.
Los elevados niveles de barbituratos causan la muerte. El uso de este tipo de fármacos puede
causar dependencia e intoxicación crónica. Lamentablemente, aún no se conoce la forma de acción
de los barbituratos como causantes de la narcosis, la sedación y la anestesia.
2. OBJETIVO
En esta práctica se sintetizará un derivado del ácido barbitúrico, con escaso poder como
hipnótico o sedante y relativamente ineficaz para el hombre. Sin embargo el producto es tóxico y
debe manejarse con cuidado. Se trata del ácido 5-n-butilbarbitúrico, y el esquema sintético que se
utilizará es el siguiente:
4
El primer paso consiste en la alquilación del malonato de dietilo con bromuro de n-butilo. El
elevado punto de ebullición del butilmalonato de dietilo exige utilizar una destilación a presión
reducida para aislarlo. El papel que juega el KI es el de desplazar el átomo de bromo en el derivado
halogenado por uno de yodo que es mejor grupo saliente, lo que facilita la reacción de SN2.
En la etapa de alquilación se utiliza etanol como disolvente. Esto se debe a que se está
trabajando con el éster dietilico del ácido malónico. Con otro alcohol tendría lugar una
transesterificación y se obtendría una mezcla más compleja de productos.
La etapa final consiste en una reacción de condensación entre la urea y el butilmalonato de
dietilo. El producto -el ácido 5-n-butilbarbitúrico- puede presentar varias formas tautómeras, entre las
que se pueden resaltar las siguientes:
3. EXPERIMENTAL:
5
cálcico. La mezcla se calienta a reflujo durante una hora. Finalizado este tiempo se apaga la
calefacción y se añaden por la boca superior del refrigerante 10 mL de agua templada (aprox. a
50ºC). A continuación y también a través del refrigerante se adicionan 0,75 mL de ácido HCl cc. Se
espera a que la disolución se enfríe lo suficiente como para poder manipularla sin riesgo de
quemaduras y se concentra hasta unos 10-12 mL aproximadamente, se enfría con un baño de hielo y
el sólido así formado se recoge por filtración a vacío. El sólido se lava con hexano, se recoge y se
recristaliza de agua caliente. La recristalización se lleva a cabo con 20 mL de agua por gramo de n-
butilmalonato de dietilo utilizado inicialmente. El ácido barbitúrico se recoge por filtración a vacío, se
seca, se pesa, se determina su punto de fusión y se calcula el rendimiento.
Equipo: Aparato para reflujo, extracción-separación, destilación a presión reducida.
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PRÁCTICA 2: REACCIONES DE WITTIG Y KNOEVENAGEL: APLICACIÓN A
LA OBTENCIÓN DE POLÍMEROS Y OLIGÓMEROS p-CONJUGADOS CON
PROPIEDADES FOTOLUMINISCENTES. (2 sesiones)
1. INTRODUCCIÓN Y FUNDAMENTO
Una de las áreas más activas dentro de la investigación en química orgánica está constituida
por el desarrollo de los llamados “materiales orgánicos”. Estos compuestos se denominan así porque
tienen una estructura fundamentalmente orgánica, pero presentan propiedades físicas
tradicionalmente relacionadas con compuestos de tipo inorgánico (semiconductores,
superconductores, compuestos fluorescentes, componentes de láseres, etc). La ventaja fundamental
de estos nuevos derivados frente a sus análogos inorgánicos tradicionales se basa en la posibilidad
de alterar o modular las propiedades del material de síntesis a través de modificaciones químicas
simples en la estructura del compuesto. Otra ventaja añadida es su solubilidad en disolventes
orgánicos, lo que lleva consigo una mayor facilidad de procesado que permite la fabricación de
bloques y de películas flexibles de material homogéneo.
En la actualidad, la preparación de compuestos orgánicos con propiedades fotoluminiscentes
y electroluminiscentes constituye un campo de investigación de creciente importancia. Entre las
aplicaciones más importantes, destaca su empleo en la fabricación de diodos electroluminiscentes
(utilizados en letreros luminosos y todo tipo de pantallas), sondas fotoluminiscentes para análisis
medioambiental, marcadores de billetes de banco, etc. El concepto de electroluminiscencia se basa
en que, al aplicar una diferencia de potencial, se produce la emisión de luz por excitación de los
electrones situados en el orbital HOMO del compuesto orgánico. Cuando se habla de
fotoluminiscencia (o fluorescencia), la excitación tiene lugar cuando el compuesto absorbe una luz de
longitud de onda adecuada. Al volver a su estado original, se produce la emisión de una luz cuya
longitud de onda se sitúa en la zona del visible y que generalmente es similar en ambos casos. Por lo
tanto, la secuencia a seguir para conocer las propiedades de un compuesto sería: a) Conocer la
longitud de onda de máxima absorción, a través del espectro de UV; b) Realizar la medida de la
fotoluminiscencia, utilizando como longitud de onda de excitación la correspondiente a la máxima
absorción; c) Medir la electroluminiscencia, conociendo ya la zona aproximada en la que puede darse
el máximo de emisión.
En los últimos años, se han ensayado diferentes tipos de materiales luminiscentes,
especialmente derivados aromáticos -conjugados como el poli(p-fenilenvinileno), más conocido
como PPV. Los estudios se llevan a cabo partiendo tanto de polímeros como de oligómeros
(compuestos de cadena corta utilizados como modelos). Introduciendo distintos sustituyentes, y
variando su posición en los anillos, puede controlarse tanto la diferencia energética existente entre los
orbitales HOMO y LUMO del compuesto, y, por tanto, la longitud de onda de la luz emitida, como la
eficacia de la emisión o la solubilidad (y por tanto la facilidad de procesado).
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2. OBJETIVO
Aplicar dos reacciones clásicas de formación de enlaces C-C, como son la reacción de Wittig
y la reacción de Knoevenagel, a la síntesis de materiales orgánicos derivados del PPV con
interesantes propiedades fotoluminiscentes y electroluminiscentes.
Modular las propiedades de los productos obtenidos (solubilidad, color, características de la
luz emitida por fotoluminiscencia) a través de modificaciones químicas en la estructura del
compuesto.
3. PLANIFICACIÓN
El trabajo se estructura en dos niveles:
Trabajo individual: Cada alumno debe llevar a cabo la síntesis de dos oligómeros, uno
mediante reacción de Knoevenagel, y otro a través de una reacción de Wittig. Antes de comenzar el
proceso sintético, es imprescindible:
1) Formular las reacciones conducentes a la formación de los compuestos elegidos.
2) Formular los mecanismos de los dos procesos estudiados.
3) Calcular las cantidades de cada reactivo, y preparar el material necesario.
Puesta en común de los resultados: Los resultados de cada alumno se pondrán en común
desarrollando un procedimiento de análisis global del conjunto de compuestos obtenidos. Las
combinaciones posibles de monómeros conducentes a la síntesis de oligómeros -conjugados se
incluyen en la Tabla 1 del guión. En las intersecciones de filas y columnas se indica cada uno de los
productos de síntesis que pueden ser identificados por un número y una letra. Esta tabla se
completará con los resultados o datos que correspondan y servirá de base para establecer las
relaciones existentes entre las variables estructurales y las propiedades observadas, tal y como se
establece en el procedimiento de análisis (sección 4.1).
El compuesto base que se prepara mediante reacción de Wittig, está identificado en la Tabla
1 como 1A. Las combinaciones propuestas dan lugar a las estructuras, 1B-C que se indica a
continuación (Cuadro 1):
' X
Ar
H
H
Ar
X '
1
Tabla 1
Compuesto Tipo Ar X Reacción
1A I Fenilo H Wittig
1B I p-Metoxifenilo H Wittig
1C I 1-Naftilo H Wittig
2D I Fenilo CN () Knoevenagel
2E I p-Metoxifenilo CN () Knoevenagel
2F I 1-Naftilo CN () Knoevenagel
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4. REACCIÓN DE WITTIG
4.1. Fundamento
En 1954, Georg Wittig, profesor de la Universidad de Tübingen (Alemania), publicó un método
para obtener alquenos partiendo de compuestos carbonílicos mediante el cual se reemplaza el
oxígeno carbonílico, =O, por un grupo =CRR’. La reacción de Wittig es por tanto una reacción clásica
y muy versátil de formación de dobles enlace carbono-carbono, que tiene lugar en dos etapas. En la
primera, se forma el reactivo o “sal de Wittig” por reacción de trifenilfosfina con un derivado
halogenado que posea hidrógenos en posición :
En la segunda etapa tiene lugar la reacción entre la sal de trifenilfosfonio (sal de Wittig) y una
base apropiada, generándose un iluro de fósforo que es el verdadero agente nucleófilo capaz de
reaccionar con el compuesto carbonílico. Puede utilizarse una gran variedad de bases diferentes, así
como de disolventes y medios de reacción. En nuestro caso, el proceso se va a llevar a cabo en fase
heterogénea, utilizando un medio bifásico: agua (que contiene la sal de Wittig y la base, en este caso
NaOH), y diclorometano (que contiene el compuesto carbonílico).
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4.4. Procedimiento Experimental
a) Formación de la sal de Wittig1
b) Reacción de Wittig
5. REACCIÓN DE KNOEVENAGEL
5.1. Fundamento
La reacción de Knoevenagel puede considerarse una variante de la condensación aldólica.
Consiste básicamente en una condensación de aldehidos o cetonas, que no contengan hidrógenos
enolizables, con compuestos de la fórmula Z-CH2-Z’, Z-CHR-Z’ o Z-CH2R, siendo Z, Z’ = CHO,
COOH, CN, NO2, etc. El proceso se lleva a cabo en presencia de una base que actúa como
catalizador. Una vez formado el compuesto de adición, y tras la pérdida de una molécula de agua, el
producto de la reacción es un derivado ,-insaturado con un grupo Z como sustituyente del nuevo
enlace C=C creado.
1
Esta reacción se realizará en grupos de tres/cuatro alumnos a decisión del profesor. Las cantidades utilizadas se escalarán
consecuentemente.
2
La reacción se mantiene a temperatura ambiente por lo que no es necesario el uso de gomas en el refrigerante.
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O CH3 H Ph
C H H 3C C O- , K+
CN
CH3
2 Ar CN + CN
H C
EtOH
O Ph H
monómero monómero
lateral central
2 Erlenmeyer de 50 mL Probeta de 25 mL
1 Erlenmeyer de 25 mL Embudo de sólidos
Pieza de agitación Embudo Büchner de 4 cm
Pipeta de 1 mL (M.G.) Magnetoagitador (M.U.)
Pipeta de 5 mL Lámpara UV de 366 nm (portátil; M.G.)
3
Si transcurren cinco minutos y no se observa la formación de ningún precipitado, se añade otra punta de espátula de terc-
butóxido potásico
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Procedimiento para obtener los compuestos 2E-F
En un erlenmeyer de 25 mL, provisto de pieza de agitación, se introducen 1,25 mmol del
monómero central, 2,6 mmol del monómero lateral y 2,5 mL de EtOH absoluto. Se conecta la
agitación magnética, y se añade una punta de espátula pequeña de terc-butóxido potásico. La
reacción se colorea casi instantáneamente,4 con aspecto llamativo. Pasados 10 minutos desde la
aparición del color amarillo, se adiciona una gota de ácido acético. Se elimina el diolvente en el
rotavapor, obteniéndose un aceite amarillo, que se pesa para calcular el rendimiento. El aceite se
guarda en lugar oscuro hasta el momento de anotar sus propiedades.
1A 1B 1C
2D 2E 2F
Cuadro 2
NOTA: Algunos productos no están muy puros y al aplicar la muestra sobre el papel de filtro
se delimita en el centro de gravedad de la mancha, por difusión, un depósito de sólido relativamente
4
Si transcurren cinco minutos y no se observa la formación de ningún precipitado, se añade otra punta de espátula de terc-
butóxido potásico
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puro, lo que permitirá visualizar el color en este punto e identificarlo sobre la escala del espectro
visible (Cuadro 3).
nm 400 425 450 490 510 530 550 590 640 730
Azul Azul- Verde-
Color Violeta Azul Verde Amarillo Naranja Rojo Púrpura
índigo verde amarillo
Cuadro 3
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Tabla 1. Combinaciones de monómeros conducentes a la síntesis de oligómeros y polímeros -conjugados
A B C D E F
Monómero CHO CHO CHO CN CN
CN
lateral
H3CO
Monómero
central H 3CO
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Espectro de absorción UV de los compuestos en disolución de diclorometano
0,7
0,6 2.5
1E1A
max = 354
max = 354nm
nm 1C max = 330 nm
0,5 2.0
0,4
1.5
0,3
I (ua)
1.0
0,2
Y Axis Title
0,1 0.5
0,0 0.0
-0,1
250 300 350 400 450 500 -0.5
300 350 400 450 500
(nm)
X Axis Title
0.45
2,5
1F max
2D nm
365nm
max ==365 0.40
2,0
2E max = 302 nm 2F max = 313 nm
0.35
0.30
1,5
0.25
1,0
I (ua)
0.20
0.10
0,0
0.05
250 300 350 400 450 500 300 350 400 450 500
(nm) X Axis Title
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Espectro de fotoluminiscencia de los compuestos en estado sólido
2B max : 448nm
max = 441
1A max1E= 441 nmnm
1B max = 448 nm 1000
I (ua)
400
I (ua)
Y Axis Title
200 300
200
100 200
0 0
100
350 400 450 500 550
300 350 400 450 500 550
(nm) 400 450 500 550 600
(nm)
X Axis Title
max = 516
2D max1F= 516 nmnm 1000
600
2E max = 459 nm 2F max = 462 nm
300
500 800
250
400 600
200
300
150 400
I (ua)
Y Axis Title
Y Axis Title
200
100
200
100
50
0
0 0
350 400 450 500 550 600 650 400 450 500 550 600 400 450 500 550 600
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PRACTICA 3: EL ACOPLAMIENTO DE SUZUKI. UNA APLICACIÓN DE
“GREEN CHEMISTRY” (1 sesión)
1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES
Las reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición constituyen hoy
en día uno de los procesos más importantes de la síntesis orgánica para la formación de
enlaces carbono-carbono o carbono-heteroatomo. Dada la enorme versatilidad alcanzada,
estos acoplamientos se han utilizado para la obtención de una gran variedad de compuestos
orgánicos, especialmente productos naturales.5
La utilización de paladio frente a otros metales presenta varias ventajas como una
elevada tolerancia a la presencia de distintos grupos funcionales que permite la eliminación de
etapas de protección y desprotección, ser menos sensibles al oxígeno o la humedad que los de
otros metales, el precio relativamente bajo de los catalizadores de paladio o la menor toxicidad
del paladio frente a otros metales de transición como por ejemplo el osmio.
Todas estas características han permitido incluso el desarrollo de procesos industriales que
utilizan acoplamientos catalizados por paladio.
Muchas de las reacciones desarrolladas sobre esta base son actualmente bien
conocidas y entre ellas destacan los conocidos como acoplamiento de Migita-Stille (Sn),
Suzuki-Miyaura (B), Kumada (Mg), Negishy (Zn), Mizoroki-Heck, Hiyama (Si), Ullmann,
Hartwig-Buchwald y Sonogashira-Hagihara.
La enorme contribución de este tipo de reacciones al desarrollo de la Química ha
quedado patente con la concesión del premio Nobel de Química de 2010 a los Profesores
Suzuki, Negishi y Heck.
La reacción conocida como acoplamiento de Suzuki-Miyaura, se descubrió en 1979 y
es, hoy en día uno de los métodos más utilizados para la formación de enlaces C-C. Las
condiciones más usuales para llevar a cabo este proceso implican la reacción entre un haluro
aromático o vinílico con un ácido o éster borónico en condiciones básicas y en presencia de
una cantidad catalítica de una especie de Pd(0). Todo ello en un disolvente orgánico o una
mezcla de disolvente orgánico y agua. El Pd(0) se genera normalmente in situ desde PdCl2 o
Pd(OAc)2.
El mecanismo más aceptado para esta reacción constituye un ciclo catalítico como el
que se muestra en la siguiente figura:
5
Tsuji, J. en Palladium Reagents and Catalysts: Innovations in Organic Synthesis, Wiley, Chichester
1995.
17
Uno de los campos en los que más se ha aplicado esta metodología es la síntesis de
biarilos, en concreto la síntesis de antiinflamatorios no esteroidicos con esta tipología
molecular. Un buen ejemplo lo constituye la obtención, como comentabamos anteriormente, a
nivel industrial del Diflunisal, un medicamento cuya estructura base es el 4-fenilfenol.
La inmensa importancia que esta reacción tiene en la síntesis química ha hecho que la
búsqueda de condiciones de reacción más respetuosas con el medioambiente (green
chemistry) hayan sido uno de los objetivos de los grupos de investigación centrados en este
tipo de química.
Gracias a estos estudios, la práctica que vamos a realizar se lleva a cabo con agua
como único disolvente. La especie de paladio (0) que utilizaremos será simplemente Pd(C) y el
proceso de purificación se realizará por simple recristalización del producto final. (Esquema II).
¿Qué ventajas supone este método frente a una química más clásica?
La implementación del agua como disolvente tiene varias ventajas: Es un disolvente no
inflamable, no tiene toxicidad y es el disolvente más barato.
El catalizador utilizado (Pd(C)) es uno de los compuestos de paladio más económicos
y, una vez terminada la reacción, se elimina por simple filtración.
Los métodos de purificación usuales suponen la extracción de los crudos de reacción
con disolventes orgánicos y la posterior utilización de técnicas cromatográficas, con el
consiguiente gasto de disolventes orgánicos y el problema añadido de su almacenamiento para
posterior destrucción. En nuestro caso la purificación se realizará mediante la técnica de
recristalización.
18
2. EXPERIMENTAL: SÍNTESIS DEL 4-HIDROXIBIFENILO
122 mg (1.0 mmol) de ácido fenilborónico, 414 mg (3.0 mmol) de K2CO3 y 220 mg (1.0
mmol) de 4-yodofenol se mezclan en un matraz de fondo redondo de 25 mL. Sobre esta
mezcla se añaden 10 mL de agua. En un vial se pesan tres miligramos (3.0 mg) de paladio
sobre carbono y se añade un mililitro (1 mL) de agua para crear una suspensión. Esta
suspensión se añade al matraz anterior. La reacción se agita y refluye vigorosamente durante
30 minutos. Pasado este tiempo se deja enfriar a temperatura ambiente. El crudo así obtenido
se precipita acidulando con HCl 2M y se recoge por filtración. El sólido (que aún contiene el
catalizador) se disuelve en metanol, se filtra para eliminar el Pd/C y se elimina el disolvente a
vacío. La recristalización del producto con una mezcla de metanol y agua al 50% permite
obtener el producto puro con rendimientos que oscilan entre el 55 y el 80%. (P.f. = 164-165ºC)
NOTA: Para asegurar una buena cristalización, juntar el producto obtenido por cada tres
alumnos.
19
PRÁCTICA 4: ACILACIÓN DE COMPUESTOS CARBONÍLICOS VÍA
ENAMINAS. (2 Sesiones)
1. INTRODUCCIÓN
La acilación de compuestos carbonílicos (aldehidos y cetonas) es un buen método para
la obtención de compuestos 1,3 dicarbonílicos. Sin embargo, la acilación directa de los
correspondientes enolatos con cloruros de ácido tiende a producirse en el oxígeno en lugar de
en el correspondiente carbono (Figura 1)
20
enamina-acilación se evita la necesidad de utilizar bases fuertes para generar los enolatos, la
formación de productos de autocondensación del compuesto carbonílico y los de O-acilación.
La acilación de enaminas con cloruros de ácido puede seguir también estos dos
caminos de reacción, pero con una gran diferencia.
Los productos de N-acilación son sales inestables y la N-acilación es reversible mientras que la
acilación en el carbono es irreversible. Por esta razón la C-acilación de enaminas es un método
eficaz.
2. EXPERIMENTAL
2.1. Obtención de la enamina derivada de ciclopentanona y morfolina.
En un matraz de 50 mL se mezclan 1 g (11,9 mmol) de ciclopentanona, 1,05 g de
morfolina (11,9 mmol) y 35 mg de ácido p-toluensulfónico en 20 mL de tolueno. El matraz se
conecta a un aparato separador de agua (Dean-Stark) y a un condensador y la mezcla se
refluye durante 1,5 horas observando inmediatamente la separación de agua (0,2 mL teóricos
al final del proceso). Pasado este tiempo, la enamina se obtiene por simple eliminación del
disolvente a presión reducida, sin ninguna purificación adicional.
2.2. Acilación de la enamina. Obtención de 2-acetilciclopentanona
En un matraz de 50 mL y dos bocas se hace una disolución de 1 g (6,5 mmol) de la
enamina anteriormente obtenida en 10 mL de cloroformo seco. Sobre esta disolución se
añaden 0,7 g (6,6 mmol) de trietilamina.
Por otro lado, se prepara una disolución con 0,56 g (7,17 mmol) de cloruro de acetilo en 4 mL
de cloroformo seco.
La disolución del cloruro de ácido se añade sobre la de enamina gota a gota muy despacio y
con agitación y la mezcla resultante se refluye durante 1 hora y 15 min. Una vez transcurrido el
tiempo, se enfría y se añaden 2 mL de agua y 2 mL de acido clorhídrico concentrado y se
vuelve a refluir durante 15 minutos para hidrolizar la sal de iminio. Se enfría y se separan las
fases orgánica y acuosa. La fase orgánica se lava dos veces con agua (2 x 10 mL), se evapora
el disolvente a vacío y el residuo se destila a presión reducida (P. Eb. 72-75ºC, 8 mm Hg).
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PRÁCTICA 5: QUÍMICA Y LUZ: SÍNTESIS DE FLUORESCEÍNA.
QUIMIOLUMINISCENCIA. (1 Sesión)
LUMINOL
22
El luminol es un derivado del ácido ftálico. Se trata de un sólido verdoso que da la
reacción de quimioluminiscencia con peróxidos y en presencia de complejos de hierro como
catalizadores.
Cuando la quimioluminiscencia se produce en seres vivos, el fenómeno se conoce
como bioluminiscencia. Varias especies de animales y vegetales presentan esta característica
(luciérnagas, algunos tipos de algas).
A menudo el fenómemo de la quimioluminiscencia es muy breve (al menos a simple
vista) pero la luz emitida se puede medir en un espectrómetro de quimioluminiscencia
molecular a través de un fotomultiplicador. La construcción y utilización de sondas bio- y
quimioluminiscentes ha permitido asimismo desarrollar aplicaciones de estos fenómenos en
áreas como la inmunología clínica o la biología molecular.
2.1. Experimental
En un matraz de 25 mL se mezclan 50 mg de anhídrido ftálico y 50 mg de resorcinol
junto con una o dos gotas de ácido sulfúrico concentrado. Se calienta la mezcla fuertemente
durante dos minutos. Se deja enfriar y después de añadir 2,5 mL de agua (con cuidado), se
basifica con una disolución de NaOH al 30%. Una gota de la disolución obtenida se transfiere a
un tubo de ensayo lleno de agua, y se observa su fluorescencia bajo la luz ultravioleta.
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se viene utilizando como método analítico de detección de trazas y es hoy en día uno de los
métodos de detección quimioluminiscentes más sensibles y versátiles en cromatografía de
líquidos.
La reacción general que vamos a observar se puede representar como sigue:
Para la observación del fenómeno se pueden utilizar una gran variedad de fluoróforos
que producirán todo un rango de distintos colores en función de la longitud de onda de la
emisión.
3.1. Experimental6
a. Preparación de la disolución de bis-oxalato:
En función del número de alumnos y bajo la supervisión del profesor, se prepara la
cantidad necesaria de disolución de oxalato de bis(2,4-dinitrofenilo) según las siguientes
proporciones:7 75 mg de diester se disuelven en 45 mL de una mezcla 80:20 de acetato de
etilo/acetonitrilo.
b. Preparación de la disolución de peróxido de hidrógeno (H2O2):
Se añaden 0,75 mL de agua oxigenada H2O2 al 30% en un matraz aforado de 25 mL y
se enrasa hasta 25 mL con acetonitrilo.
c. Quimioluminiscencia: Se preparan cuatro tubos de ensayo limpios y se depositan
en ellos, unos miligramos de cada uno de los siguientes fluoróforos:
Tubo 1: Rodamina B (Luz roja)
Tubo 2: Rodamina 6G (Luz naranja)
Tubo 3: 9,10-Bis(Feniletinil)-antraceno (Luz verde)
Tubo 4: 9,10-Difenilantraceno (Luz azul)
6
Se hará un único experimento por grupo con la distribución de tareas que marque el profesor.
7
El oxalato de bis(2,4-dinitrofenilo) es un producto extremadamente caro y por eso habrá de prepararse
estrictamente la cantidad de disolución stock necesaria para la realización del experimento.
24
Sobre cada uno de estos compuestos se añaden 7.5 mL de la disolución de bis-oxalato
previamente preparada. La quimioluminiscencia se inicia tras la adición de 1-2 mL de la
disolución de peróxido de hidrógeno en acetonitrilo.
El fenómeno se observa mejor en una habitación oscurecida o en las cajas preparadas
a tal efecto en el laboratorio.
El alumno debe buscar la estructura correspondiente a todos los reactivos utilizados en
la práctica así como la longitud de onda a la que emite cada uno de los fluoróforos.
25
PRÁCTICA 6: REACCIÓN DE DIELS-ALDER REGIOSELECTIVA.
SÍNTESIS DE -TERPINEOL (4 Sesiones)
1. INTRODUCCIÓN
El objetivo de esta práctica es realizar la síntesis de un producto natural,
concretamente un terpeno (-terpineol) mediante la secuencia sintética que se muestra en el
esquema 1.
Esquema 1
26
2 M (aproximadamente 20 mL), la disolución lechosa se decanta y la fase acuosa se extrae con
diclorometano.
Los extractos orgánicos se lavan con agua y se secan sobre sulfato magnésico. El
desecante se elimina por filtración y el disolvente a presión reducida. El residuo es un líquido
ligeramente amarillo que se purifica por destilación a presión reducida obteniéndose un líquido
incoloro de olor persistente. (b.p.17 80-82 ºC). (Nota 4)
Notas:
1. Es necesario tener en cantidad suficiente éter etílico y diclorometano anhidros
2. El material utilizado para llevar a cabo la reacción debe estar rigurosamente seco.
Todos los productos deben manipularse en vitrina y las jeringas, guantes y material
utilizado deben dejarse en una caja en la vitrina, para que se evaporen los restos
de producto (las agujas deben dejarse con su funda puesta en el contenedor
específico, sólo de agujas). La vitrina debe quedarse funcionando toda la noche.
Los residuos de lavado deben ser recogidos en una botella debidamente
etiquetada, con la indicación de producto maloliente, y depositada en la vitrina del
almacén.
3. La manipulación del Tricloruro de Aluminio debe realizarse con guantes, evitando
lo más posible su exposición al aire (el tricloruro de aluminio causa quemaduras y
27
es irritante a los ojos, la piel y el sistema respiratorio, ya que en presencia de
humedad descompone desprendiendo cloruro de hidrógeno).
4. Debido a la formación de espumas durante la destilación, es conveniente utilizar
lana de vidrio abundante en lugar de astilla (material general), y controlar que no
haya excesivo vacío. El residuo polimérico que queda en el matraz de destilación
se disuelve por tratamiento con diclorometano, seguido de tratamiento con solución
concentrada de NaOH si es necesario.
5. La formación del magnesiano es mejor si el Mg una vez introducido en el matraz y
con corriente de Ar, se calienta suavemente con la pistola. A continuación se deja
enfriar y se adiciona el éter anhidro.
L. F. Tietze and T.H. Eiches, “Reactions and Syntheses in the Organic Chemistry
Laboratory”,1989, University Science Book.
28
Colección de espectros
29
14
13 O CH3
11.48 H
N
12
O
11
N
H
10 O 0.87
4
2.28 0.86
3.64 0.89
3
1.31
2 2.32 1.48
1.50
1 2.16
0
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
120
110
49.93 26.31 21.40 12.90
100
90
80
70
60
169.53
50
40
150.73
30
20
10
0
150 100 50 0
4-hidroxibifenilo
Nov08-2013-inyector
QLAB3P3
2000
1500
Nov08-2013-inyector
QLAB3P3
U 2000
Intensity
1500
Intensity
1000
1000
M 500
0 500
1.91
1.97
7.19
0
1.91
1.97
1.00
7.19
7.7 7.6 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7.0 6.9 6.8 6.7 6.6 6.5 6.4 6.3 6.2 6.1 6.0 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 5.0 4.9
f1 (ppm)
Transmittance [%]
30 40 50 60 70 80 90 100
F:\ESPECTROS\LAB 3º\ENA.0
3500
ENA
3065.52
3000
2955.17
2891.71
2848.49
2500
Page 1 of 1
1745.36
1628.52
Wavenumber cm-1
1495.49
2000
1449.11
1379.51
1353.70
1317.66
1299.65
1277.46
1253.85
1234.84
1210.84
1179.29
1500
1140.91
1118.00
1070.64
1031.29
967.94
936.93
920.92
907.48
889.71
862.21
1000
833.87
766.87
730.43
695.27
681.13
587.16
568.81
546.38
508.42
08/11/2012
500
Transmittance [%]
94 95 96 97 98 99 100
3500
F:\ESPECTROS\LAB 3º\ACETILCICLOPENTANONA.0
3000
2958.04
2923.58
2854.66
2500
ACETILCICLOPENTANONA
Page 1 of 1
Wavenumber cm-1
2000
1754.59
1712.70
1641.76
1573.66
1500.15
1500
1435.42
1363.42
Instrument type and / or accessory
1248.21
1195.54
1167.02
1116.78
1069.00
1001.10
1000
936.09
827.89
758.66
697.26
572.31
29/11/2012
500
120
110 O
67.29 50.01
100
N
90
80
70
60 30.85
97.80 32.55 23.15
50
40
30
20 151.90
10
0
160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
120
110
30.08
62.76 37.65 18.89
100
O
90 O
80
CH3
70
60
50
40
30 213.84 203.72
20
10
0
200 150 100 50 0
O OCH 3
30
OH
31
32
33
34
35