CICLO PENTANONA

Eric Juan Maldonado Alanoca

QMO 212, LABORATORIO QUIMICA ORGANICA II, LABORATORIO 1, Docente Dr. José Antonio Bravo B.

17 de mayo 2011

Resumen

En el presente trabajo se observan resultados experimentales de la obtención de la ciclo pentanona. Antes de realizar los ensayos debemos tener que los materiales e instrumentos estén en un buen estado y limpio para reducir el error.Debemos tener mucho cuidado en el manipuleo de los reactivos que se utilizaran al realizar el presente ensayo, para ello deberemos utilizar guantes de latex y anteojos. En la practica no purificamos la ciclo pentanona más bien se lo reconoció por el olor característico que tiene.

1.- INTRODUCCIONLas cetonas alifáticas se pueden preparar: por oxidación de alcoholes secundarios o pasando un ácido mono carboxílico a través de un tubo empacado con oxido de manganeso y calentando a 300-400 ˚ C o por hidrólisis con álcalis diluidos, de los derivados del aceto acetato de etilo y también por destilación seca de las sales alcalinotérreas de los ácidos mono carboxílicos y di carboxílicos (hasta 7 átomos de carbono).Por descarboxilación de sales de los metales divalentes ((R-COO)2M) tales como Ca, Ba, Mn, To y Ce es parcial (pérdida de 1 mol de CO2 entre 2 moles de ácido), dando la correspondiente cetona. Durante muchos años el acetato cálcico, constituyó la fuente principal de acetona.2.- OBJETIVOEl objetivo de la presente practica es obtener la ciclo pentanona a partir del acido adipico

3.- FUNDAMENTO TEORICO

Propiedades físicas de aldehídos y cetonas

Estructura del grupo carbonilo

Tanto el carbono como el oxígeno del grupo carbonilo tienen hibridación sp2 y se encuentran

en el mismo plano que los otros dos sustituyentes, con unos ángulos de enlace de 120º.

Polaridad del enlace C=O

El oxígeno del grupo carbonilo tiene dos pares de electrones solitarios y es más electronegativo que el carbono, lo que provoca una polarización del enlace carbono-oxígeno, generando carga parcial positiva sobre el carbono y negativa sobre el oxígeno. Dicha polarización convierte al carbono en electrófilo y al oxígeno en nucleófilo.

Puntos de fusión y ebullición

Esta polarización hace que los puntos de ebullición de aldehídos y cetonas sean más elevados que los de los hidrocarburos de peso molecular similar, debido a las interacciones entre dipolos.(Punto de ebullición del propanal 49ºC)

Interacciones dipolo-dipolo

Métodos de síntesis de aldehídos y cetonas

Para preparar aldehídos y cetonas se pueden emplear los siguientes métodos:

Oxidación de alcoholes primarios y secundarios

Oxidación de alcoholes con reactivos de cromo (VI). Los alcoholes primarios dan aldehídos y los secundarios cetonas.

Sobreoxidación de alcoholes

Los alcoholes primarios en presencia de agua oxidan a ácidos carboxílicos, lo que obliga a utilizar reactivos anhídros como el complejo de cromo con piridina en diclorometano.

La oxidación de alcoholes alílicos se realiza con dióxido de Manganeso

Ozonolisis

Los alquenos rompen con ozono generando aldehidos y cetonas. La reacción requiere un reductor de segunda etapa.

Desplazamiento de los equilibrios

Las hidrataciones de aldehídos y cetonas son reversibles. El equilibrio se encuentra desplazado hacia la derecha en el caso de los aldehídos y hacia la izquierda en el de las cetonas. Esto se explica por la diferencia de reactividad ya que los aldehídos son más reactivos que las cetonas, debido a la cesión de carga por parte de las cadenas hacia el grupo carbonilo que disminuye su reactividad.

Formación de Hidrazonas

Síntesis de Hidrazonas

La hidrazina H2N-NH2 condensa con aldehídos y cetonas en un medio ligeramente ácido para formar hidrazonas.

El mecanismo de esta reacción es idéntico a la formación de iminas, que vimos en el primer punto de este grupo de reacciones.

Oxidación de Baeyer-Villiger

Las cetonas se oxidan con perácidos

Los ácidos peroxicarboxílicos también se adicionan sobre el grupo carbonilo de aldehídos y

cetonas, produciendo ésteres mediante una transposición.

Mecanismo de Baeyer Villiger

El mecanismo de esta reacción consiste en el ataque del oxígeno (rojo) del peroxiácido al

carbono carbonilo de aldehídos o cetonas. El aducto formado es inestable y se descompone, produciéndose la migración de un grupo alquilo del carbono carbonilo al oxígeno, para dar un

éster.

Ensayos de Fehling y Tollens

Son ensayos analíticos específicos de aldehídos, basados en su fácil oxidación a ácidos carboxílicos.

Ensayo de Fehling

El ensayo de Fehling se emplea como oxidante el ión cúprico en medio básico, la precipitación de oxido cuproso (rojo) indica la presencia de un aldehído.

Ensayo de Tollens

El ensayo de Tollens utiliza como reactivo una disolución amoniacal de plata, con presencia de un aldehído se produce un precipitado de plata elemental en forma de espejo de plata.

Condensación de aldehídos y cetonas

Es la reacción por la que dos moléculas de un aldehído o cetona condensan entre si, formando un compuesto llamado aldol. La reacción se realiza en medio básico (NaOH acuoso y diluido) y a una temperatura baja.

Mecanismo de la condensación aldólica

El mecanismo de la condensación aldólica transcurre en tres etapas:Etapa 1.- Formación del enolato por sustracción del hidrogéno a.Etapa 2.- Atáque nucleófilo del enolato al carbonilo de otras moléculas.Etapa 3.- Protonación del aldol.

Condensación de aldehídos y cetonas

Los valores de pKa de los hidrógenos α de aldehídos y cetonas oscilan entre 18 y 21. Esto hace que bases fuertes desprotonen este carbono generando enolatos.

Mecanismo de la condensación aldólica

Los iones enolato se encuentran estabilizados por resonancia, deslocalizando la carga negativa sobre el oxígeno. La resonancia convierte al enolato en una base relativamente débil cuyo ácido conjugado es relativamente fuerte (pKa = 18-20).

Este híbrido de resonancia posee cargas negativas repartidas entre el carbono y el oxígeno, por tanto, puede atacar como nucleófilo por ambos átomos, aunque lo mas habitual es el ataque por el carbono, lo que se conoce como alquilación de enolatos.

4.- METODO EXPERIMENTAL

Se pesa 21,6 g de acido adipico luego se agrega

1,5 g de hidróxido de bario se mezcla

completamente en un mortero luego se agrega al

balón de destilación, el termómetro deberá estar

sumergido a 3 mm aproximadamente de la

mezcla, luego se monta el equipo para una

destilación, el matraz erlenmeyer en el cual se

recoge el destilado deberá estar sumergido en un

baño de hielo, la temperatura se va aumentando

gradualmente hasta 285ªC a 295ª C.

Una vez obtenido el destilado se satura con

carbonato de potasio la parte acuosa y se separa

mediante un embudo de destilación, luego se

destila obteniendo asi el producto final que es la

ciclo pentanona.

5.- ANALISIS DE LOS RESULTADOS.

El producto que se obtuvo fue de 1,2 ml de ciclo

pentanona por lo cual no tuvimos que realizar la

destilación.

Como se obtuvo poco producto esto debido a que

existió fugas en el equipo, por lo cual las

conexiones no estaban bien ajustadas.

6.- RESULTADO Y DISCUSION

Una vez colocado la mezcla (acido adipico +

hidróxido de bario) que es de color blanco

mientras se funde va cambiando de color es decir

cambia de un color blanco a un color marron hasta

convertirse en liquido, en esta parte tuvimos varias

fugas por lo cual el rendimiento no es de lo

esperado por lo cual recomendamos que las

conexiones deberán estar bien ajustadas.

La temperatura a la cual comienza a fundir es de

70ªC, a 110ªC comienza a ver en el balón unos

vapores blancos, el residuo es de un color gris.

Se obtuvo 1,2 ml de ciclo pentanona.

7.- CUESTIONARIO

1.- indíquese como se podría preparar la etil n-

propil cetona por pirolisis de una mezcla de

sales baricas.

2.- Cual es la misión del hidróxido de bario en

la síntesis de la ciclo pentanona

Rpta.-

3.- Si en la descarboxilacion parcial de cierta

cantidad de acido adipico se formasen 12g de

agua¿ Cual seria la cantidad máxima en peso

de ciclo pentanona que se podrían obtener?

Rpta.-

4.- Porque se lava la ciclo pentanona con

carbonato potásico?

Rpta.- Se lava con carbonato de potasio para

arrastrar todos los vestigios de agua que pudiera

existir en la ciclo pentanona

5.- Formulese la reacción para la síntesis de

ciclo hexanona por el método general ¿ se

podría obtener por este procedimiento ciclo

propanona y ciclo butanona

Bibliografía

BREWSTER, Curso práctico de Química

Orgánica. Segunda edición

L.G.WADE.JR , Química orgánica ,Segunda

edición