Reaccion de cannizzaro - q-organicauce
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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR<br />
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS<br />
QUIMICA ORGÁNICA III<br />
Barrera Moreira Sebastián<br />
5° semestre Química <strong>de</strong> Alimentos<br />
1. Fundamento Teórico<br />
a. Teoría<br />
Reacción <strong>de</strong> Cannizzaro<br />
Liebig en 1835 <strong>de</strong>scubre que el benzal<strong>de</strong>hído en presencia <strong>de</strong> hidróxido se<br />
oxidaba a ácido benzoico. Observándose que se lo obtenía con 50% <strong>de</strong><br />
rendimiento, pero el error <strong>de</strong> este químico fue el no percatarse que se formaba un<br />
segundo producto en la reacción. En 1853 Cannizzaro se percata que en realidad<br />
la reacción era una oxido-reducción en el que la mitad <strong>de</strong>l benzal<strong>de</strong>hído se<br />
convertía en ácido benzoico y la otra mitad se reducía a alcohol bencílico. Es por<br />
ello que se otorgo el nombre <strong>de</strong> la reacción a Cannizaro.<br />
Cuando hablamos <strong>de</strong> reacción nucleofílica se las pue<strong>de</strong> relacionar<br />
inmediatamente con los al<strong>de</strong>hídos y cetonas, ya que esta es característica <strong>de</strong> esta<br />
clase <strong>de</strong> compuestos, y este tipo <strong>de</strong> reacción no es característica <strong>de</strong> los <strong>de</strong>rivados<br />
<strong>de</strong> ácidos carboxílicos. Al fijarnos en la siguiente reacción, observamos la<br />
formación <strong>de</strong> un intermediario tetraédrico, cuando el nucleófilo es adicionado al<br />
<strong>de</strong>rivado <strong>de</strong> ácido carboxílico, eliminando <strong>de</strong>spués un grupo saliente (-Br, -Cl, -OR,<br />
-NR2), produciéndose una reacción <strong>de</strong> sustitución nucleofílica sobre el grupo acilo.<br />
Si este intermediario tetraédrico proviene <strong>de</strong> un al<strong>de</strong>hído o una cetona, sus<br />
sustituyente son hidrógenos y grupos alquilo, careciendo <strong>de</strong> grupos salientes para<br />
expulsarlos; pero una excepción para esta regla es la reacción <strong>de</strong> Cannizzaro.<br />
La reacción <strong>de</strong> Cannizzaro tiene lugar cuando se da la adición nucleofílica <strong>de</strong>l OH<br />
a un al<strong>de</strong>hído formando así el intermediario tetraédrico, en este intermediario el<br />
grupo saliente va a ser el ion hidruro, provocando una oxidación. Otra molécula <strong>de</strong>
al<strong>de</strong>hído capta al ion hidruro en otra reacción <strong>de</strong> adición nucleofílica, provocando<br />
una reducción.<br />
b. <strong>Reaccion</strong>es y mecanismos: reacciones <strong>de</strong> síntesis y análisis.<br />
Reacción <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong>l ácido benzoico.<br />
Mecanismo <strong>de</strong> la reacción <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong>l ácido benzoico.<br />
Reacción con Yodato-Yoduro<br />
Reacción con Bicarbonato <strong>de</strong> sodio.
Reacción al papel tornasol.<br />
Prueba <strong>de</strong> Lucas.<br />
Mecanismo prueba <strong>de</strong> Lucas.<br />
2. Metodología Experimental<br />
a. Materiales y Equipos<br />
Materiales y Equipos<br />
Erlenmeyer 250ml<br />
Embudo <strong>de</strong> separación <strong>de</strong><br />
250ml<br />
Equipo <strong>de</strong> <strong>de</strong>stilación<br />
Embudo Buchner
Síntesis:<br />
b. Reactivos y Sustancias.<br />
Reactivos y Sustancias<br />
Hidróxido <strong>de</strong> potasio<br />
Agua <strong>de</strong>stilada<br />
Benzal<strong>de</strong>hido<br />
Éter<br />
Bisulfito <strong>de</strong> sodio<br />
Carbonaton <strong>de</strong> sodio<br />
Sulfato <strong>de</strong> sodio anhidro<br />
Ácido clorhídrico<br />
Bicarbonato <strong>de</strong> sodio<br />
Papel tornasol<br />
Yodato <strong>de</strong> potasio 10%<br />
Yoduro <strong>de</strong> potasio 10%<br />
Fenolftaleína<br />
NaOH 0,1N<br />
Reactivo <strong>de</strong> Lucas<br />
c. Procedimiento: síntesis y análisis <strong>de</strong> los productos<br />
En un erlenmeyer <strong>de</strong> 250ml se coloca 18g <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> potasio seguidos <strong>de</strong><br />
12g <strong>de</strong> agua, el erlenmeyer se agita hasta que todo el hidróxido <strong>de</strong> potasio se<br />
disuelve; la reacción es exotérmica. La disolución acuosa <strong>de</strong> hidróxido <strong>de</strong> potasio<br />
se <strong>de</strong>ja enfriar hasta temperatura ambiente. A la disolución preparada se aña<strong>de</strong><br />
20g <strong>de</strong> benzal<strong>de</strong>hído recientemente preparada, esta mezcla se agita hasta la<br />
obtención <strong>de</strong> una emulsión permanente, <strong>de</strong>jar en reposo.<br />
La mezcla resultante constituida por benzoato <strong>de</strong> potasio se disuelve con un poco<br />
<strong>de</strong> agua (si se diluye <strong>de</strong>masiado con agua es difícil extraer todo el alcohol<br />
bencílico, bastante soluble en aquella), y se extrae el alcohol bencílico con éter.<br />
Los extractos etéreos se concentran hasta reducir su volumen a unos 30-40ml,<br />
que se pasa a un embudo <strong>de</strong> separación y se agita bastante tiempo, un par <strong>de</strong><br />
veces, con 5ml <strong>de</strong> disolución <strong>de</strong> bisulfito <strong>de</strong> sodio (40%); se lava la disolución<br />
etérea con un poco <strong>de</strong> carbonato <strong>de</strong> sodio, se seca <strong>de</strong>spués con sulfato <strong>de</strong> sodio<br />
anhidro, se evapora el éter por completo y el residuo se <strong>de</strong>stila. La disolución<br />
acuosa alcalina se acidula con HCl, <strong>de</strong> esa manera precipitará el ácido benzoico.<br />
Una vez fría la disolución se filtra por Buchner, para finalmente cristalizar en agua<br />
caliente. PF=121°C.
Análisis:<br />
Ácido Benzoico.<br />
Reacción con bicarbonato <strong>de</strong> sodio.<br />
Disolver 0,5g <strong>de</strong> muestra en 5ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada (pH=7) y agregar en la<br />
solución unos mg <strong>de</strong> bicarbonato <strong>de</strong> sodio sólido. Si la muestra no es soluble en<br />
frio, calentar hasta disolución y realizar la prueba.<br />
Reacción al papel tornasol.<br />
Disolver 0,5g <strong>de</strong> muestra en 5ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada (pH=7) y acercar un papel<br />
tornasol. Si la muestra es soluble en frio, calentar hasta disolución y realizar la<br />
prueba.<br />
Reacción <strong>de</strong> yodato-yoduro.<br />
En un tubo <strong>de</strong> ensayo mezclar 1ml <strong>de</strong> solución <strong>de</strong> yodato <strong>de</strong> potasio 10% con 1ml<br />
<strong>de</strong> solución <strong>de</strong> yoduro <strong>de</strong> potasio 10%. En un segundo tubo <strong>de</strong> ensayo disolver<br />
10mg <strong>de</strong> ácido benzoico en 1ml <strong>de</strong> agua, calentar si es necesario. Sobre este tubo<br />
añadir la mezcla yodato yoduro. Observar la inmediata liberación <strong>de</strong> yodo (marrón)<br />
en la reacción. Si no se observa, añadir gotas <strong>de</strong> indicador <strong>de</strong> almidón, observar el<br />
color azul <strong>de</strong>l complejo formado.<br />
Determinación <strong>de</strong>l equivalente <strong>de</strong> neutralización mediante titulación<br />
potenciométrica.<br />
Pesar en balanza analítica 0,2g <strong>de</strong> ácido benzoico y disolver en aproximadamente<br />
10ml <strong>de</strong> agua <strong>de</strong>stilada, añadir gotas <strong>de</strong> fenolftaleína y titular con hidróxido <strong>de</strong><br />
sodio o <strong>de</strong> potasio 0,1N; utilizando un pH metro para verificar los cambios <strong>de</strong> pH.<br />
Si la muestra no se solubiliza totalmente en frio, calentar hasta disolución y valorar<br />
en caliente.<br />
Alcohol Bencílico.<br />
Prueba <strong>de</strong> Lucas.<br />
Coloque 2.5 ml <strong>de</strong> reactivo <strong>de</strong> Lucas en un tubo <strong>de</strong> ensayo y agregue 0.5 ml <strong>de</strong>l<br />
problema, tape el tubo con el tapón <strong>de</strong> corcho y agite 5 minutos, <strong>de</strong>je reposar a la<br />
temperatura ambiente y tome el tiempo que tarda en aparecer una turbi<strong>de</strong>z, lo cual indica<br />
que la prueba es positiva.
d. Diagrama <strong>de</strong> flujo
e. Fichas <strong>de</strong> seguridad y constantes físicas <strong>de</strong> reactivos y<br />
productos.
3. Registro <strong>de</strong> Datos Experimentales.<br />
Peso <strong>de</strong>l producto<br />
Reacción con bicarbonato <strong>de</strong> sodio<br />
Reacción al papel tornasol<br />
Reacción <strong>de</strong> yodato-yoduro<br />
Equivalente <strong>de</strong> neutralización<br />
Equivalente <strong>de</strong> neutralización<br />
mediante titulación potenciométrica<br />
4. Cálculos: Definición <strong>de</strong> los cálculos que <strong>de</strong>berían realizarse<br />
Cálculo <strong>de</strong>l rendimiento <strong>de</strong> la reacción: Cantidad <strong>de</strong> producto obtenida<br />
en una reacción química.<br />
% Re n<br />
dim iento<br />
ValorExperimental<br />
ValorTeórico<br />
100
Equivalente <strong>de</strong> neutralización: Cálculo <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong> equivalencia, y a<br />
través <strong>de</strong> una retrovaloración se <strong>de</strong>termina el equivalente químico <strong>de</strong>l ácido<br />
benzoico, que va a ser el peso molecular <strong>de</strong>l mismo.<br />
# EqHCl<br />
N<br />
HCl<br />
V<br />
HCl<br />
# EqNaOH<br />
N<br />
NaOH<br />
EqÁcidoBenzoico<br />
5. Aplicaciones <strong>de</strong> los productos<br />
V<br />
NaOH<br />
# EqÁcidoBenzoico<br />
gÁcidoBenzoco<br />
EqÁcidoBenzoico<br />
PesoMolecularÁcidoBe<br />
nzoico<br />
Ácido Benzoico.<br />
Sirve como precursor <strong>de</strong> para la obtención <strong>de</strong> fenol, también tiene gran<br />
importancia como producto intermediario en la vía <strong>de</strong> obtención <strong>de</strong> la<br />
caprolactama <strong>de</strong> la Snia Viscosa o en el ácido tereftálico <strong>de</strong> Henkel. También es<br />
un producto intermediario en la fabricación <strong>de</strong> colorantes y perfumes, un producto<br />
auxiliar en la industria <strong>de</strong>l caucho y un aditivo <strong>de</strong> conservación<br />
Alcohol Bencílico<br />
Son utilizados como intermediarios químicos en producir los taninos sintéticos,<br />
tintes y perfumes, productos farmacéuticos.<br />
6. Referencias Bibliográficas<br />
McMurry John, “QUÍMICA ORGANICA” Cengage Learning 7° edición 2008<br />
pgs. 723-724.<br />
Durst. H. y Gokel. G, “QUÍMICA ORGÁNICA EXPERIMENTAL” Editorial<br />
Reverté 1985, pgs. 340-345.<br />
Gattermann. L, “PRÁCTICAS DE QUÍMICA ORGÁNICA” Editorial<br />
Provenza 1827, pgs. 221-222.<br />
http://training.itcilo.it/actrav_cdrom2/es/osh/ic/65850.htm<br />
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FI<br />
SQ/Ficheros/801a900/nspn0833.pdf<br />
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/FI<br />
SQ/Ficheros/101a200/nspn0102.pdf<br />
Weissermel. K, “QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL” Editorial Reverté<br />
1981, pg. 34