UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSDÉCANA DE AMÉRICA LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA FACULTAD: INGENIERÍA INDUSTRIAL PREFESOR: QF. LUIS MIGUEL FÉLIX VELIZ. TEMA: HIDROCARBUROS AROMÁTICOS.REACCIONES DE MONOSUSTITUCIÓN AROMÁTICA.SÍNTESIS DEL NITROBENCENO. GRUPO: VIERNES DE 3-5 PM. INTEGRANTES: CÓDIGO: CARHUALLANQUI BASTIDAS, JOSÉ LUIS. 11170008 CASTRO LOZANO, CHRISTIAN. 11170108 DEL POZO MARTÍNEZ, EZEQUÍAS MIQUEAS 11170223 HUACCAN GUTIERREZ, CARLOS ENRIQUE 11170226 JORGE MAYO, CRISTIAN MIGUEL 11170025 ORTEGA ALVARADO, WILDE. 10170140 ÍNDICE 1 15 II.…Pág.……………………………Pág..-BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….-CARÁTULA Y ÍNDICE…………………………………………………………………….…Pág..1-2 II...-FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………………………Pág. 2 .11-12 VII.…Pág..….13 VIII..-RECOMENDACIONES………………………………………………………….14 IX..7 V.8-10 VI.Pág.Pág..3 III..4-6 IV.I...-CONCLUSIONES……………………………………………………………………..-MATERIALES…………………………………………………………………………..-INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………….Pág..-INTRODUCCIÓN: A continuación le mencionaremos una breve introducción de la importancia y de la síntesis del nitrobenceno.-CUESTIONARIO…………………………………………………………………………Pág..-PROCEDIMIENTO EXPERIMETAL (RESULTADO).. el ácido nitrobenzolsulfónico. Bioquímica y toxicología El nitrobenceno puede ser resorbido a través de la piel.El nitrobenceno se obtiene por nitración de benceno con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico. La reducción del nitrobenceno con hierro y ácido clorhídrico era el método más utilizado para obtener esta aminaaromática. vómitos y pérdida de conciencia. como precursor del caucho sintético y en la elaboración de pesticidas . Además provoca graves daños en el sistema nervioso central. Una intoxicación grave puede provocar la muerte en cuestión de horas. los pulmones o tras ingestión por el intestino. el trinitrobenceno. A veces se utiliza también como disolvente. calambres. explosivos y productos farmacéuticos. Hoy estas aplicaciones están prohibidas debido a la elevada toxicidad y el peligro que supone para el medio ambiente. la benzidina. colorantes. la quinolina o fármacos como el acetoaminofeno. la fucsina. III.-FUNDAMENTO TEÓRICO: 3 . En primera instancia reacciona con la hemoglobina de la sangre formando metahemoglobina. Aproximadamente el 95% del nitrobenceno se utiliza para la producción de anilina. dolor de cabeza. Antiguamente se utilizaba también con el nombre de "Aceite de mirbana" en formulaciones de perfumes. Reacciones Con reductores fuertes como el hidrógeno en estatus naciendi (a la hora de formarse) el nitrobenceno es reducido a la anilina. Aplicaciones El nitrobenceno es un compuesto de partida importante en la síntesis de diversos productos orgánicos como la anilina. como componente de lubricantes o como aditivo en explosivos. En el cuerpo provoca graves intoxicaciones. Síntomas son debilidad. En reacciones de sustitución electrofílica sobre el sistema aromático el grupo nitro baja la reactividad y dirige el grupo entrante en posición meta. denominada "mezcla sulfonítrica". El efecto tóxico se ve refortalecido por el alcohol. anteriormente mencionada. sino que la molécula es una mezcla simultánea de todas las estructuras. hidrocarburos monocíclicos totalmente conjugados de fórmula general (CH)n. se consideran aromáticos. incluso ciertos cationes y aniones. Dentro del anillo no existen en realidad dobles enlaces conjugados resonantes. debida a la estructura electrónica de la molécula. antraceno. La aromaticidad puede incluso extenderse a sistemas policíclicos. Estructuralmente. que contribuyen por igual a la estructura electrónica. Al dibujar el anillo del benceno se le ponen tres enlaces dobles y tres enlaces simples. que poseen el número adecuado de electrones π y que además son capaces de crear formas resonantes. quedando un orbital π perpendicular al plano del anillo y que forma con el resto de orbitales de los otros átomos un orbital π por encima y por debajo del anillo. el resto son los llamados compuestos alifáticos. dentro del anillo los átomos de carbono están unidos por un enlace sp2 entre ellos y con los de hidrógeno. deben cumplirse ciertas premisas. Para que se dé la aromaticidad. pero en la actualidad incluye casi la mitad de todos los compuestos orgánicos. como el naftaleno. El máximo exponente de la familia de los hidrocarburos aromáticos es el benceno (C6H6). fenantreno y otros más complejos. la distancia interatómica C-C está entre la de un enlace σ (sigma) simple y la de uno π(pi) (doble). La estabilidad excepcional de estos compuestos y la explicación de la regla de Hückel han sido explicadas cuánticamente. por ejemplo. ESTRUCTURA Una característica de los hidrocarburos aromáticos como el benceno. Todos los derivados del benceno. 4 .HIDROCARBURO AROMÁTICO Molécula de benceno. mediante el modelo de "partícula en un anillo" Originalmente el término estaba restringido a un producto del alquitrán mineral. como la familia de anulenos. es decir. el compuesto aromático más reconocido. que tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. En el benceno. por ejemplo que los dobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y que se den al menos dos formas resonantes equivalentes. como el pentadienilo. Un hidrocarburo aromático es un polímero cíclico conjugado que cumple la Regla de Hückel. pero existen otros ejemplos. es la coplanaridad del anillo o la también llamada resonancia. siempre que se mantenga intacto el anillo. y a sus derivados. el benceno. otro tipo de sustitución electrofílica: 5 . Para algunos.DERIVADOS DEL BENCENO MONOSUSTITUIDOS Son compuestos en donde uno de los hidrógenos del benceno ha sido sustituido por un átomo de otro elemento o por un grupo de átomos. los hidrocarburos aromáticos son compuestos por regla general bastante inertes a la sustitución electrófila y a la hidrogenación.Nitración: REACCIONES Químicamente. Su estructura se puede representar como X Se denominan nombrando el sustituyente y a continuación la palabra benceno. La anilina nombrada como una amina aromática se denomina fenil amina. siendo el fenil el radical que se deriva del benceno al eliminarle un hidrógeno. Sustitución electrofílica (la letra griega Φ se usa para designar el anillo fenil): Φ-H + HNO3 → Φ-NO2 + H2O Φ-H + H2SO4 → Φ-SO3H + H2O Φ-H + Br2 + Fe → Φ-Br + HBr + Fe Reacción Friedel-Crafts. Los radicales derivados de los hidrocarburos aromáticos se denominan radicales arilos. reacciones que deben llevarse a cabo con ayuda de catalizadores. como cloro benceno (X = Cl) y nitrobenceno (NO2 -). Esta estabilidad es debida a la presencia de orbitales degenerados (comparando estas moléculas con sus análogos alifáticos) que conllevan una disminución general de la energía total de la molécula. fenol o hidroxi benceno y anilina o amino benceno. Propiedades químicas del benceno: El benceno da con facilidad reacciones de sustitución: 1. es frecuente el uso de los nombres comunes como tolueno o metil benceno. formada por tres partes de ácido sulfúrico por una parte de ácido nítrico). da como resultado la obtención de productos derivados nitrados por sustitución. En este caso. La mezcla sulfonítrica reacciona con el benceno a una temperatura en torno a los 50-60ºC. VI. evitando la producción de una reacción inversa. sólo.Φ-H + RCl + AlCl3 → Φ-R + HCl + AlCl3 NITRACIÓN DEL BENCENO: Reacción de monosustitución. A mayor temperatura se producirá una disustitución. absorbiéndola pues tiene el papel de fuerte deshidratante. El sulfúrico coge el agua que se produce en la nitración. o mezclado con ácido sulfúrico (mezcla sulfonítrica. C6H6 + HONO2 ( H2SO4) → C6H5NO2 (nitrobenceno) + H2O Mecanismo de la nitración El ion nitronio NO2+ es el electrófilo que ataca al benceno. pero añadiendo H2SO4 al HNO3 la concentración de nitronio aumenta. sin embargo la c(NO2+) en el ácido nítrico es demasiado baja para nitrar al benceno a una velocidad conveniente.-MATERIALES: TUBOS DE ENSAYO GRADILLA HNO3 (concentrado) H2SO4 (concentrado) BENCENO LAPIZ REGLA 6 . el ácido nítrico. al mezclarse en el tubo de ensayo se puede observar la formación de dos fases los dos de color transparente. luego de ello se le agrega 0. claro está que al pasar unos minutos se estaba formando el nitrobenceno gracias a la agitación que se le hacía al tubo de ensayo. luego de ello se agregó 1mL de benceno y ahora se pudo observar que se notaba claramente la formación de dos fases y de color amarillo y la otra fase de color naranja. Para ello se siguió los siguientes pasos: Primero se midió las dimensiones sobre la tableta o cronograma a 0. en la parte superior estaba el nitrobenceno de color amarillo claro tendiendo a ser transparente. Segundo se hizo la cromatografía para ver qué tan puro era la obtención de nuestro nitrobenceno. 7 . Así se realizó la síntesis del nitrobenceno.5cm los dos puntos donde se echara la muestra problema y la muestra químicamente pura y a la parte superior se mide 1cm y se hace una línea. CAMARA DE REVELADO SILICAGEL MECHERO CAPILARES V. Segundo después de haber hecho el primer paso seguimos a obtener un capilar para ello se le calienta sobre un mechero y se pone en la parte central sobre el fuego y se estira con cuidado y así se obtiene el capilar con el cual se utilizara en el siguiente paso.-PROCEDIMIENTO EXPERIMETAL (RESULTADOS): En esta práctica de laboratorio hemos sintetizado el nitrobenceno y comenzamos de la siguiente manera: Primero se vierte en un tubo de ensayo 0.5mL de ácido nítrico.5ml de ácido sulfúrico y unos cuantos minutos se vuelve agregar la misma cantidad de ácido sulfúrico. Sexto ahora se hace el análisis y se hallara el RF (Relación de flujo) con la relación del frente de soluto con el frente del solvente en otras palabras se verá un línea ancha de Cada una de las muestras ya sea del muestra problema o de la muestra químicamente pura. Quinto ahora se procede a trasladarlo a la cámara de revelado donde se hará uso de los vapores de Yodo ahí se obtendrá el recorrido que hace la muestra problema y la muestra químicamente pura. En nuestro caso se vió que sí se pudo obtener el nitrobenceno en condiciones puras. luego esperar hasta que el solvente (benceno y el acetato de etilo) cuando esté por llegar a la línea que se había marcado a 1cm. Se agrega el HNO3 y H2SO4 8 . Cuarto luego de que se haya secado la placa se procede a trasladarlo a la cámara de saturación con mucho cuidado. Se hace las mediciones correspondientes. Imágenes del procedimiento.Tercero se echó en uno de los puntos 5 gotitas de la muestra químicamente pura con un capilar obtenido en el segundo paso pero de manera que al aplicar una gota se espera que se seque y recién se le echa la otra gota así sucesivamente hasta completar las 5 gotas. luego de unos minutos se procede a retirarlo. De igual manera que el anterior se echó con un capilar 5 gotas de la muestra problema. Luego retíralo con cuidado de la cámara de saturación y dejarlo secar. luego se procede a echar la muestra problema. luego de completar todas las gotas se espera que seque la placa para seguir luego el siguiente pasó. Se le agrega el benceno La síntesis del nitrobenceno Calentando el nitrobenceno en el balo maría 9 . ácido nítrico y el benceno. ambos concentrados.-CUESTIONARIO: 1-¿Cómo sintetizaría la p-nitroacetanilida? En el análisis se ve como se podría formar la p-nitroacetanilida a partir del benceno En la síntesis se sigue el mismo mecanismo para la formación del nitrobenceno a partir del ácido sulfúrico. 2-Investigue referente a otras reacciones químicas de caracterización de hidrocarburos aromáticos. 10 .Realizando la cromatografía a del nitrobenceno VI. se le agrega ácido acético glacial para después al producto sumarle ácido sulfúrico y ácido nítrico. Luego el nitrobenceno se pone una solución de estaño en ácido clorhídrico para así formar la anilina. Ya formado este. Tener en cuenta que el ácido sulfúrico y ácido nítrico intervienen en la reacción dos veces. reacciones que deben llevarse a cabo con ayuda de catalizadores. como el FeBr3. pero un ácido de Lewis fuerte. El ataque del benceno en el electrófilo y la pérdida de protones dan bromo benceno como producto mayoritario cataliza la reacción. Uno de los casos puede ser el de la BROMACION DEL BENCENO La bromación sigue el mecanismo general de la sustitución aromática electrofílica. Paso 1: La formación de un electrófilo mas fuerte Paso 2: Ataque electrofilico y formación del complejo sigma 11 . La reacción global el nombre de sustitución electrofílica aromática. Esta estabilidad es debida a la presencia de orbitales degenerados (comparando estas moléculas con sus análogos alifáticos) que conllevan una disminución general de la energía total de la molécula. están disponibles para atacar a un electrófilo fuerte y dar lugar a un carbocatión. La reacción es endotérmica porque el benceno pierde aromaticidad cuando ataca a un electrófilo. La aromaticidad se vuelve a recuperar mediante la pérdida de un protón. El catalizador reacciona con el Br2 para formar un electrófilo fuerte. Este carbocatión estabilizado por resonancia se denomina complejo sigma debido a que el electrófilo se une al anillo del benceno mediante un nuevo enlace sigma. SUSTITUCION ELECTROFILICA AROMATICA A pesar de que los electrones pi del benceno se encuentran en un sistema aromático estable. El primer paso del mecanismo es la formación de un electrófilo más fuerte. El bromo no es suficientemente electrofílico para reaccionar con el benceno.Los hidrocarburos aromáticos son compuestos por lo general bastante inertes a la sustitución electrofílica y nucleofílica. -CONCLUSIONES: 12 .Paso 3: La pérdida de un protón da lugar a los productos VII. 6.). De ésta depende el éxito de la reacción. 4. Se debe agregar el benceno a la mezcla de ácido sulfúrico con ácido nítrico en porciones pequeñas como se indica en el procedimiento. para así obtener resultados precisos. Debido a que el benceno es poco soluble en la mezcla del ácido sulfúrico con ácido nítrico se requiere una agitación vigorosa. 11. También en el uso del benceno ya que al ser volátil e incoloro podría causar daño. hay que tener más en cuenta los siguientes parámetros: 1. Una buena limpieza por parte de los materiales. 10. Buscar las condiciones ideales a la hora de realizar la práctica (temperatura. Tener cuidado cuando se manipulan los ácidos fuertes concentrados. 13 . humedad. 8. para mejor conocimiento y mejor diversidad de procedimientos y resultados. 9. 5. 3. 2. Un buen espacio en el lugar de trabajo y una buena organización de él. Tener en cuenta que el anillo de color anaranjado formado en la reacción es solo una emulsificacion.-RECOMENDACIONES: Para obtener unos resultados más exactos. 7. y alta pureza (ácido sulfúrico y ácido nítrico) por parte de los reactivos. Tratar de mancharse lo menos posible con el color amarillo del nitrobenceno ya que este es producto de una reacción exotérmica y podría irritar las manos si no se usa los guantes. Poseer los reactivos necesarios (completos). etc. porque son irritantes y muy tóxicos.VIII. presión. En el caso de usar el termómetro. es decir buena ubicación de los reactivos y materiales con los cuales vamos a trabajar. Mantener la temperatura entre los 50 y 60 grados centígrados ya que si la temperatura se eleva sucedería una disustitucion. este debe estar en contacto con la mezcla de reacción. El éxito del experimento depende de la agitación. Se recomienda usar guantes desechables y mascarilla. es/~quiored/ 14 .umich.alonsoformula. Química orgánica básica.mx/curquim/images/anim/ Química 11o .com/ http://www.org/wiki/ Biblioteca de consulta ENCARTA 2005 http://farma.Vargas Leonel.12. Cardá (digital) http://es. 13. Restrepo Jairo. http://www. Se recomienda tener un concepto claro de lo que son los hidrocarburos aromáticos y sus reacciones de monosustitución.Educar. Morrison Química Orgánica. Restrepo Fabio . julio cesar poveda. Carey Química Orgánica. IX.qfb. Si es necesario usar el hielo que se recomienda en clase para enfriar y mantener la reacción a la temperatura de 50 y 60 grados centígrados.ugr.wikipedia.-BIBLIOGRAFÍA: Química Orgánica I . editorial Bedout.