Sustitución Nucleofílica Aromática Obtención de 2,4-Dinitrofenilhidracina José Antonio Carmona González (Clave 3) Facultad de Química UNAM Universidad NacionalAutónoma de México Resumen Se llevo a cabo una reacción de sustitución nucleofílica aromática obteniendo como resultado el 2,4- Dinitrofenilhidracina. El Hidrato de hidracina (el nucleófilo) ataca al carbono que tiene el cloro, se forma un complejo sigma con carga negativa. La carga negativa esta deslocalizada sobre los carbonos orto y para del anillo, y además está deslocalizada en los grupos nitro atractores de densidad electrónica. La pérdida de cloruro del complejo sigma forma el 2,4Dinitrofenilhidracina . Introducción Los nucleófilos pueden desplazar iones haluro de los haluros de arilo, en particular si hay grupos atractores de densidad electrónica fuertes en posiciones orto o para con respecto al haluro. Como un nucleofilo sustituye a un grupo saliente en un anillo aromático, a este tipo de reacciones se le llama sustitución nucleofílica aromática. La sustitución nucleofilica aromatica tiene aplicaciones mucho mas restringidas que la sustitución electrofílica aromática. En la sustitución nucleofílica aromática, un nucleofilo fuerte sustituye a un grupo saliente, que puede ser un haluro. No puede ser el mecanismo SN2, porque los haluros de arilo no pueden alcanzar la geometría correcta necesaria para un desplazamiento por el lado opuesto al haluro. El anillo aromático bloquea al acercamiento del nucleófilo por atrás del carbono unido al halógeno. Tampoco puede intervenir el mecanismo SN1. Se requieren nucleófilos fuertes para la sustitución nucleofílica aromática, y la rapidez de reacción es proporcional a la concentración del nucleófilo. Por lo tanto, el nucleófilo debe intervenir en el paso limitante de la rapidez de la reacción. Los sustituyentes atractores de densidad electrónica, como los grupos nitro, activan al anillo hacia la sutitucion nucleofilica aromatica, lo que parece indicar que en el estado de transición se está desarrollando una carga negativa en el anillo. De hecho, las sustituciones nucleofílicas aromáticas son difíciles cuando no hay por lo menos un grupo atractor de densidad electrónica fuerte. (Este efecto es lo contrario de la sustitución electrofílica aromática, donde los sustituyentes atractores de densidad electrónica desaceleran o detienen la reacción). Método Se colocó en un matraz Erlenmeyer de 50 mL 0.Objetivo Obtener 2. en particular si hay grupos atractores de densidad electrónica fuertes en posiciones orto o para con respecto al haluro. Hipótesis Los nucleófilos pueden desplazar iones haluro de los haluros de arilo. El eluyente que se ocupó para la cromatoplaca fue una mezcla de Hexano: Acetato de etilo (7:3). se calentó la mezcla. al terminar. Después se añadió gota a gota 0. Por lo tanto la hidracina tendrá que desplazar al cloro para formar el enlace C-N. El producto crudo se disolvió en etanol y se filtró en caliente. y se disolvio en 5 mL de etanol al 96% tibio. el precipitado se lavó en el mismo embudo con 3 mL de agua caliente y luego con 3 mL de alcohol tibio. Este producto (Crudo) se tomo una pequeña muestra para posteriormente hacer una cromatografía en capa fina (ccf) y comparó la pureza con el producto puro.4-dinitrofenilhidracina nucleofílica aromatica mediante reacción de sustitución Objetivo Químico Analizar las características de los compuestos aromáticos susceptibles de reaccionar a través de reacciones de sustitución nucleofílica aromática.7 mL de hidrato de hidracina manteniendo agitación constante. . para recristalizarlo y obtenerlo puro.5 g de 2. Resultados El punto de fusión fue de 197°C.4dinitroclorobenceno. cuidando que no ebullera. Se enfrió y filtró al vacío. por 10 minutos. 4-dinitroclorobenceno y lo que se obtuvo de producto puro fue 0.28 g .el reactivo limitante fue el 2. La unión de estos halógenos al anillo es muy fuerte por lo que no reaccionan por sustitución. En el grafico de espectroscopia infrarroja. en las posiciones orto y para. 2. ¿Cómo se pueden preparar los haluros de arilo? Estos compuestos presentan uno o más átomos de halógeno unidos directamente al anillo bencénico. ¿Qué sustituyentes facilitan la sustitución nucleofílica aromática? Este tipo de reacción tiene lugar y se ve favorecida si existen grupos fuertemente atractores de electrones. El grafico que marca un pico en 3250 cm-1 corresponde a la hidracina. El producto que obtuvimos era de color rojo-naranja muy brillante parecido a la brillantina. Y en el papel filtro cuando se filtro en caliente quedo también producto pero impuro. El rendimiento obtenido fue de 48. ya que serian el mismo producto solo que uno con trazas (impuro). Se esperaba observar en la cromatoplaca que el producto impuro dejara un corrimiento por todas las impurezas y que el producto puro. tendría una mancha sin dejar corrimiento y estuvieran las dos al mismo Rf. pero no avanzaron lo suficiente para analizar la cromatoplaca. se forma un complejo sigma con carga negativa.4-dinitrofenilhidracina.71% ya que se quedo producto en las aguas madres cuando se filtro. En la cromatoplaca se alcanzo a observar dos manchas a la misma altura. Los picos en 836 cm-1 y 730 son las señales características de sustituciones en aromáticos (para y orto). Los nitronios se encuentra en 1350 cm-1 y 1550-1530 cm-1. . ya que la placa era demasiada pequeña y al colocarla en un frasco con 10 mL de mezcla de eluyente. Los haluros de arilo pueden obtenerse mediante la reacción del benceno con un halógeno en presencia de un catalizador adecuado. La pérdida de cloruro de complejo sigma forma el 2. se puede apreciar que marca una frecuencia de 3100 cm-1 que es el grupo aromático. Conclusiones 1. típicamente grupos Nitro (-NO2). al grupo saliente.Discusión Se llevo a cabo una reacción de sustitución nucleofílica aromática donde un nucleófilo “Hidracina”. y al colocarlo el eluyente rebasó la línea donde estaban los productos en comparación en la cromatoplaca. este ataca al carbono que tiene el cloro. Se pudo comprobar por punto de fusión que el producto obtenido era el compuesto esperado. 2. el cual activa al anillo y además efectúa la atracción de electrones y el enlace N-N es más fuerte que el C-N.3.4-dinitrofluorobenceno 6. se pudo comprender como es el mecanismo de reacción de una sustitución nucleofílica aromática. (Ver en resultados) 5. 7.4-dinitroclorobenceno es irritante a la piel. 4. . la piel y el tracto respiratorio. La exposición a altas concentraciones puede producir la muerte. ¿Por qué el 2. dando lugar a dermatitis (los efectos pueden aparecer de forma no inmediata). incluso en contactos poco importantes. fundamente su elección. A pesar de que falto el análisis de la cromatoplaca se puede decir con certeza que el producto que obtuvimos fue el esperado y se pudo purificar.4-dinitroclorobenceno y proponga el mecanismo de la sustitución nucleofílica aromática que se lleva a cabo en la práctica. 4. Escriba las estructuras resonantes del 2. cuenta con un solo grupo amino. a las mucosas y a los ojos? La sustancia irrita los ojos. y en la formación de metahemoglobina. Escriba la fórmula de tres compuestos que puedan ser susceptibles de sufrir una sustitución nucleofílica aromática.6-trinitroclorobenceno 4-nitroclorobenceno 2. 6. 8. lo cual es mejor atrayente de electrones que en el caso de la anilina. La sustancia puede tener efectos sobre la piel. ¿Por qué la anilina es menos reactiva que la hidracina en la SNAr? Esto es debido a que la hidracina cuenta con dos grupos amino. ya que esta. R.pdf Morrison. Edición. 2ª.A. 1992 . Volumen II. S.A. R.. Fondo Educativo Interamericano.. Prentice Hall Hispanoamericana. 1993.y Boyd.G.V. S.. México.Referencias bibliográficas Wade.org/1411/1411_4. L. Jr. Ed.. Química Orgánica.T. de C. Química Orgánica.N. http://organica1. México.