Instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería

Química e Industrias Extractivas

Laboratorio de Química de Grupos Funcionales

Práctica 6

Obtención de la benzofenona por síntesis de Friedel Crafts

Esparza Rivero Ixchel Yibbianith

Profra. Rosa Martha Pérez

2IM21

Métodos de obtención de cetonas

Definición General

Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo unido a dos átomos de carbono. Las cetonas suelen ser menos reactivas que los aldehídos dado que los grupos alquílicos actúan como dadores de electrones por efecto inductivo. Las cetonas se forman cuando dos enlaces libres que le quedan al carbono del grupo carbonilo se unen a cadenas hidrocarbonadas. El mas sencillo es la propanona, de nombre común acetona.

Estructura

Las cetonas son compuestos parecidos a los aldehídos, poseen el grupo carbonilo (C=O) , con la diferencia que estas en vez de hidrogeno, contiene dos grupos orgánicos. Es decir, que luce una estructura de la forma RR’CO, donde se puede presentar que los grupos R y R’ sean alfáticos o aromáticos.

Propiedades físicas

-          Estado físico: son líquidas las que tienen hasta 10 carbonos, las más grandes son sólidas. -          Olor: Las pequeñas tienen un olor agradable, las medianas un olor fuerte y desagradable, y las más grandes son inodoras.-          Solubilidad: son insolubles en agua (a excepción de la propanona) y solubles en éter, cloroformo, y alcohol. Las cetonas de hasta cuatro carbonos pueden formar puentes de hidrógeno, haciéndose polares.-          Punto de ebullición: es mayor que el de los alcanos de igual peso molecular, pero menor que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos en iguales condiciones.

PROPIEDADES QUÍMICAS

Reacciones de adición

Reacciones de hidratación de cetonas

Al añadir una molécula de agua H-OH al doble enlace carbono-oxígeno, resulta un diol. Si se produce un diol con los dos grupos –OH unidos al mismo tiempo, se le llama hidrato. En la reacción de formación de estos, el grupo –OH del agua se une al átomo de carbono del carbonilo, mientras que el –H al átomo de oxígeno carbonilo.

Adición de alcoholesAl adicionar alcoholes (ROH) a las cetonas se producen hemicetales. Como ejemplo de esta formación esta la reacción entre la acetona y el alcohol etílico. No obstante, los hemicetales no son estables, tienen un bajo rendimiento y en su mayoría no pueden aislarse de la solución.

Adición de amoníaco y sus derivadosLas cetonas reaccionan con el amoníaco NH3, o con las aminas para formar un grupo de sustancias llamadas iminas o bases de Schiff. Las iminas resultantes son inestables y continúan reaccionando para formar, eventualmente, estructuras más complejas.

Adición del reactivo de GrignardReactivo de Grignard son compuestos organometálicos utilizados en numerosas reacciones orgánicas de síntesis. Al reaccionar dicho reactivo con una cetona se forman alcoholes terciarios con cadenas carbonadas más largas que los compuestos carbonilos que los originaron. Al ser el reactivo de Grignard polarizado debido a la diferencia en las electronegatividades del carbono y del magnesio, ataca primero al oxígeno del carbonilo para después atacar al carbono carbonilo. Como resultado de esta reacción, se obtiene un alcohol terciario.

Reacción de sustitución

HalogenaciónSe da la halogenación cuando una cetona está en presencia de una base fuerte. La reacción de sustitución ocurre en el carbono contiguo al grupo funcional. No obstante, puede reaccionar más de un halógeno, sustituyendo los hidrógenos pertenecientes a la cadena.   

OBTENCIÓN

las cetonas se pueden obtener a partir de reacciones químicas y las que se encuentran en la naturaleza. Respecto a las reacciones, los métodos más importantes son mediante la oxidación de alcoholes secundarios, ozonólisis de alquenos, hidratación de alquinos, y a partir de reactivos de Grignard.

Oxidación de alcoholes secundariosSiendo el método más utilizado, los oxidantes que se usan son dicromato de potasio K2Cr2O7, trióxido de cromo CrO3, y permanganato de potasio KMnO4 diluidos en piridina o acetona. Las cetonas, al ser obtenidas mediante esta oxidación, son resistentes a una posterior, por lo que se pueden aislar del oxidante con facilidad. 

Ozonólisis de alquenosSe forman las cetonas mediante la ruptura de alquenos con ozono, seguida de una reducción suave. La ozonólisis se puede usar como método de síntesis o como técnica analítica gracias a que los rendimientos son buenos.

Hidratación de alquinosSe le adiciona agua a los alquinos en los carbonos que contienen el triple enlace, mediante catalizadores como mercurio Hg y ácido sulfúrico H2SO4. De esta manera se obtiene como resultado una cetona.

 Fuentes naturales

En la naturaleza se pueden encontrar cetonas ampliamente distribuidas en diferentes campos, están en la fructosa, en las hormonas cortisona, testosterona y progesterona, así como también en el alcanfor, que es utilizado como medicamento tópico.

Síntesis de Friedel-Crafts

La reacción de Friedel y Crafts Es una reacción de sustitución aromática electrofílica entre un compuesto aromático y un halogenuro de alquilo o acilo. En ella, un átomo H del compuesto aromático se sustituye por un grupo alquilo (alquilación de Friedel-Crafts) o un grupo acilo (acilación de Friedel-Crafts).

Preparación de cetonas por acilación de Friedel Crafts

Una de la modificaciones más importantes de la reacción de Friedel-Crafts utiliza los cloruros de ácido, en vez de los halogenuros de alquilo.

Un grupo acilo, se une a un anillo aromático para formar una cetona. El proceso se llama acilación. Como es usual en la reacción de Friedel-Crafts, el anillo aromático que sufre la sustitución debe ser, por lo menos, tan reactivo como el halobenceno; requiere la catálisis con cloruro de aluminio u otro ácido de Lewis.

El mecanismo más probable para para la acilación de Friedel-Crafts es similar a la del carbocatión para la alquilación de Friedel-Crafts, y comprende los pasos siguientes:

Esto concuerda con el esquema de la sustitución aromática electrofílica; esta vez es el ión acilo el reactivo atacante. El ión acilo es considerablemente más estable que los carbocationes ordinarios, puesto que en él cada átomo tiene un octeto electrónico.

La alquilación de Friedel-Crafts es uno de los principales métodos para preparar cetonas en las que el grupo carbonilo se encuentra unido al anillo aromático. Una vez formadas, estas cetonas pueden convertirse en alcoholes secundarios por reducción, en alcoholes terciarios por reacción con reactivos de Grignard y en muchos otros compuestos importantes.Es de particular importancia la conversión del grupo acilo en alquilo, que puede lograrse por la reducción de Clemmensen o por la reducción de Wolf-Kishner. Por lo general, un grupo alquilo de cadena recta má larga que el etilo no se puede unir a un anillo aromático por alquilación de Friedel-Crafts con buen rendimiento, ya que tiende a tranportarse. Sin embargo, puede introducirse con facilidad en dos etapas: (1) formación de una cetona por acilación de Friedel-Crafts o (2) reducción de Clemmensen o de Wolff-Kishner de la cetona.

CONCEPTO ÁCIDO-BASE DE LEWIS

Ácido: Sustancia que puede aceptar un par de electrones de otros grupos de átomos, para formar un enlace covalente dativo.  (H+)Base: Sustancia que tiene pares de electrones libres, capaces de ser donados para formar enlaces covalentes dativos. (OH-)

BENZOFENONA (Ph2CO)Es una sustancia blanca cristalina, insoluble en agua y con olor a rosas. Su punto de fusión es de 49 °C y su punto de ebullición de 305-306 °C, (es una cetona aromática).

Usos:- Es un compuesto importante en fotoquímica orgánica, perfumería y

como reactivo en síntesis orgánicas.- Actúa como filtro para las radiaciones UV ya que es capaz de

absorberla (promoviendo sus electrones a un estado excitado) y disiparla en forma de calor (al volver sus electrones al estado fundamental).

- La benzofenona se utiliza en productos tales como perfumes y jabones para evitar que la luz ultravioleta degrade el olor y el color de estos productos.

- Se utiliza como componente de protectores solares y se puede añadir en los plásticos de embalaje para que estos bloqueen los rayos UV protegiendo el producto en el interior.

REACCIONES DE LA SÍNTESIS DE FRIEDEL-CRAFT para la formación de benzofenona

ConclusiónAl término de la práctica se logro la obtención de la benzofenona por medio de la acilación del benceno.Se estableció la importancia que tiene el estudio de las cetonas en la química orgánica.Se conocieron las diversas aplicaciones que tienen las cetonas a nivel industrial.Se identificó la importancia que tiene el método de la síntesis de Friedel Crafts mediante la acilación del benceno empleando cloruro de benzoilo.Ahora se tiene la capacidad de poder ejemplificar el estudio de diferentes reacciones de acilación.Se identificaron, conocieron y analizaron los tipos de reacciones que se presentaron durante el desarrollo de la síntesis.Gracias al establecimiento de los parámetros de control e indicios de reacción se pudo entender de manera más clara el comportamiento de la síntesis.