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SNTESIS POR ETAPASPREPARACIN DE ACIDO P-AMINOBENZOICO (PABA) A
PARTIR DE N-
ACETIL-p-TOLUIDINARavelo Eduardo, Gmez Nathalie
Laboratorio de Sntesis Orgnica, Escuela de QumicaGrupo H2,
Profesor Juan Manuel Urbina
Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 19 marzo de
2009
RESUMEN
Inicialmente se buscaba la obtencin de Benzocana, un anestsico
local; la reaccin se inici utilizando como sustrato la
N-acetil-p-toluidida. Se completaron solamente dos etapas del
proceso, llegando as a la preparacin del cido p-aminobenzoico. El
rendimiento global de la reaccin fue del 39,89 %.
FUNDAMENTO TERICO
El cido 4-aminobenzico, tambin conocido como cido p-aminobenzico
(PABA) es un compuesto orgnico con la frmula molecular de C7H7NO2,
caracterizado por ser un polvo cristalino de color blanquecino,
inodoro, de sabor amargo y ligeramente soluble en agua. La qumica
de la molcula consiste en un anillo de benceno ligado a un grupo
amina y un grupo carboxilo.
Figura 1. Estructura PABA
El cido p-aminobenzoico o PABA suele ser sintetizado por nuestro
organismo por una bacteria intestinal. Los alimentos que pueden
favorecer esa produccin son los cereales integrales, el yogur, las
semillas de girasol, el germen y el salvado del trigo, etc. 1
Propiedades del cido p-aminobenzoico
Ayuda a frenar la cada del cabello y puede ayudar a evitar o
detener la aparicin de canas.
Ayuda a proteger la piel de los daos causados por la radiacin
ultravioleta.
1
http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=1782
1
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El cido p-aminobenzoico es buen aliado de la piel (para las
manchas, patas de gallo, flacidez, etc).
Influye en la eficacia y formacin del cido flico, al estimular
la formacin de determinadas bacterias intestinales.
Puede aumentar nuestra vitalidad ya que aumenta el suministro de
oxgeno a nuestros tejidos y colabora en la formacin de los
hemates.
La sntesis de la Benzocana implica cuatro etapas:
ESQUEMA1. Reaccin general para la obtencin de la Benzocana.
La primera supone la conversin de la p-toluidina (un producto
comercial) en N-acetil-p-toluidida esta etapa se realiza para
proteger el grupo amino en el siguiente paso, la oxidacin del grupo
metilo con permanganato de potasio, obtenindose el cido
p-acetamidobenzoico, la etapa siguiente implica la desproteccin del
grupo amida mediante hidrlisis cida y el aislamiento del cido
p-aminobenzoico (PABA); la etapa final consiste en la esterificacin
de Fischer del PABA con etanol.2
FICHAS DE SEGURIDAD3
4-METILACETANILIDA(N-Acetil-p-toluidida) C9H11NO
Nm. CAS 103-89-9 Solubilidad en agua: insoluble M=149,19 g/mol
Punto fusin: 145-148C Clase de tx.(CH)3-txico fuerte WGK1-sustancia
dbilmente peligrosa para el agua.
CIDO 4-ACETAMIDOBENZICO (cido p-acetamidobenzico) C9H9NO3
Nm. CAS 556-08-1 Solubilidad en agua: difcilmente soluble
M=179,18 g/mol Punto de fusin= 259-262C.
2 http://www.ucm.es/info/quimorga/oesqIIguion.pdf 3 Manual de
reactivos y productos qumicos MERCK KgaA. Alemania.
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CIDO 4-AMINOBENZICO (PABA) C7H7NO2NM. CAS 150-13-0 Solubilidad
en agua (20C)= difcilmente soluble M= 137,14 g/mol Punto de fusin:
186-189 C Clase de tx.(CH)4-sustancias y productos no
inocuos.WGK1-sustancia dbilmente peligrosa Consejo de prudencia:
S22 no respirar el polvo.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL4
Inicialmente se buscaba la obtencin de Benzocana, se parti la
reaccin utilizando como sustrato la N-acetil-p-toluidida preparado
por otro grupo de laboratorio; se verific la identidad del
compuesto por espectroscopia infrarroja y se determin su punto de
fusin que fue de 150-151 C con descomposicin que corresponde con la
literatura.
Primera etapa
En un baln de fondo redondo se depositaron 3,0 [g] (20.11mmoles)
de N-acetil-p-toluidida y se agregaron 6,71 [g] (27.22 moles) de
sulfato de magnesio (MgSO4.7H2O), posteriormente se agregaron 90,5
[mL] de agua caliente y se calent la mezcla con agitacin hasta
llegar a una temperatura de 80 C aproximadamente, luego de llegar a
esta temperatura se aadieron 6,52 [g] (41,26mmoles) de permanganato
de potasio (KMnO4) en pequeas porciones; al adicionar el
permanganato de potasio se rebos parte del sustrato por una de las
boquillas del baln lo que podra afectar significativamente el
rendimiento de la reaccin.
A continuacin se elev la temperatura de la mezcla hasta 90 C y
se prosigui durante 50 minutos la agitacin a dicha temperatura (la
disolucin adopt un color marrn). Finalmente, se aadieron 1,0 [mL]
de etanol, se calent la disolucin durante 10 minutos ms y se filtr
en caliente a travs de un embudo con placa filtrante y un capa de
slica gel. Se elimin el permanganato restante con una gota de
disolucin de bisulfito.Finalmente se enfri la solucin en un bao de
hielo y se aadi cido sulfrico (20%) hasta pH cido, se dej la
solucin en reposo precipitando un slido de color blanco. El
producto obtenido se filtr, sec y pes para su posterior
utilizacin.
Se obtuvo 2,14 [g] del compuesto que corresponde a un
rendimiento en la primera etapa de la reaccin del 59,45 %; se
reitera que al adicionar el
4 http://www.ucm.es/info/quimorga/oesqIIguion.pdf
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permanganato de potasio se perdi parte de la mezcla de reaccin
al rebosarse por una de las bocas del reactor lo cual como es lgico
debi afectar dicho rendimiento.
Se tomo un espectro IR para su identificacin y se determin su
punto de fusin que fue de 258C, el cual corresponde con la
literatura.
Segunda etapa
El cido p-acetamidobenzoico obtenido en el paso anterior se
coloc en un baln de fondo redondo de tres bocas de 250 [mL],
provisto de un refrigerante de reflujo y se aadi una disolucin de
HCl y H2O, se emplearon 3,5 [mL] (110,39 mmol) de HCl y agua
suficiente para homogenizar la solucin. La mezcla se calent a
reflujo durante 30 minutos, finalmente se enfri la disolucin y se
midi el pH dando un valor de 1, precipitando un slido cristalino de
color amarillo plido el cual se separ por filtracin y se sec al
vacio, al filtrado se le adicion una solucin de bicarbonato de
sodio al 10% hasta llegar a un pH entre 4-5 para observar si haba
formacin de mas precipitado ya que a pH bajos el compuesto es
soluble en agua. El producto hmedo obtenido se filtr y sec para su
posterior anlisis.
Se obtuvo 1,10 [g] del compuesto que corresponde a un
rendimiento en la segunda etapa de la reaccin del 68,79%.
El pH de la disolucin se encontraba muy bajo y a estos valores
de pH el compuesto es soluble Sin embargo al subir el valor de pH
no se present ms formacin de precipitado estos factores pueden
afectar el rendimiento de la reaccin.
Se tom un espectro IR para su identificacin y se determin que la
sustancia se descompone cerca de los 300C, lo cual no corresponde
con lo reportado en la literatura.
MECANISMO DE LA REACCIN 5
Reaccin general
5 http://www.ucm.es/info/quimorga/oesqIIguion.pdf
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ESQUEMA 2. Reaccin general para la obtencin de Benzocana2.
Etapa N 1. Conversin de la N-acetil-p-toluidida en cido
p-acetamidobenzoico.
Esquema 2. Obtencin del cido p-acetamidobenzoico.
Etapa N 2. Conversin del cido p-acetamidobenzoico en cido
p-aminobenzoico (PABA)
Esquema 3. Obtencin del acido p-aminobenzoico (PABA)
ANLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
Inicialmente se verific por espectroscopia infrarroja la
identidad del sustrato, la N-acetil-p-toluidida y se determin su
punto de fusin 150-151C el cual no difiere significativamente del
reportado en la literatura (147-150C).
IDENTIFICACIN DE LOS COMPUESTOS OBTENIDOS EN LAS DIFERENTES
ETAPAS DE LA REACCIN.6
6 SILVERSTEIN, Robert, M.WEDSTER, Francis, X. KIEMLE, David, J.
SPECTROMETRIC IDENTIFICATION OF ORGANIC COMPOUNDS. Ed. John Wiley
& Sons. Edition7.USA.2005. P 72-126.
5 CONLEY, Robert. CALDERON, MARTINEZ, J.AVEDAO, RUIZ, R.
ESPECTROSCOPIA INFRARROJA. Ed. ALHAMBRA. Edicin 1. Madrid: 1979. P
90-218
5
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VERIFICACIN DE LA IDENTIDAD QUMICA DEL SUSTRATO P-TOLUIDINA
(4-METHYLACETANILIDE):
La estructura mostrada en la figura 2, corresponde a la
N-acetil-p-toluidida, sustrato de partida de la reaccin:
N-acetil-p-toluidida (4-methylacetanilide)FIGURA 2. Estructura
del sustrato
Informacin estructural obtenida a partir del espectro infrarrojo
del compuesto:
TABLA1. Verificacin de la identidad del sustrato a travs del
espectro IR del compuesto.
FRECUECIA DE GRUPO
CARACTERISTICA [cm-1]
REFERENCIA SDBS N 6377FRECUENCIA
[cm-1]
MUESTRA 14-
methylacetanilide
FRECUENCIA [cm-1]
MUESTRA24-
methylacetanilide
FRECUENCIA [cm-1]
OBSERVACIONES
3300 3298 3290 3291 Tensin N-H enlace H3192 3188 31883126 3124
31243070 3067 3067
2962 2967 2967 2967Tensin
asimtrica del metilo
2926 2921 2919 2920Tensin
asimtrica del metileno
1680-1655 1664 1662 1662 Tensin C=O1640-1600 1606 1607 1606
Flexin N-H1550-1530 1552 1550 1551 Vibracin amida II
1512 1510 1511
1470-1430 1456 1453 1453Deformacin asimtrica C-
H1403 1401 1401 Deformacin simtrica C-H1367 1364 1365
1300 1323 1321 1321 Vibracin amida III1265 1263 12641023 1015
1015
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plano
IDENTIFICACIN DEL PRODUCTO INTERMEDIO (ETAPA 1) CIDO
P-ACETAMIDOBENZOCO:
La estructura mostrada en la figura 3, corresponde al cido
p-acetamidobenzico, producto intermedio esperado en la primera
etapa de la reaccin, es un polvo fino de color blanco poco soluble
en agua de punto de fusin 258C que no difiere significativamente
del reportado en la literatura (259-262C).
cido p-acetamidobenzoco FIGURA 3. Producto intermedio, etapa
1.
Informacin estructural obtenida a partir del espectro infrarrojo
del compuesto. TABLA 2.Identificacin del producto intermedio
(Etapa1) a travs del espectro IR del compuesto.
FRECUECIA DE GRUPO
CARACTERISTICA [cm-1]
REFERENCIA SDBS N 6318
FRECUENCIA [cm-1]
COMPUESTO INTERMEDIO
(ETAPA1) cido p-acetamidobenzoic
o.FRECUENCIA [cm-1]
OBSERVACIN
3000-2500 3000-2500 3000-2500 Tensin O-H3300 3306 3303 Tensin
N-H enlace H
2556 25541690-1650 1673 1672 Tensin C=O1650-1515 1592 1592
Tensin N-H amida II1470-1430 1426 1426 Deformacin asimtrica C-H
1407 1405 Deformacin simtrica C-H1300 1316 1315 Vibracin amida
III
1306-1303 1301 1297 Aleteo metileno1267 12651182 11791019
1017
920 936 938 Flexin fuera del plano del O-H< 800 769 768
Tensin C-H anillo
aromticoTensin N-H fuera
702 701548 549
7
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del plano
La estructura mostrada en la figura 1, corresponde a la
estructura del cido p-aminobenzoco (PABA), corresponde al producto
intermedio esperado en la segunda etapa de la reaccin; el compuesto
obtenido es un slido cristalino de color amarillo plido cuyo punto
de descomposicin es cercano a los 300 C, lo cual no corresponde con
la literatura que reporta un punto de fusin de 186-189 C; debido
posiblemente a que el compuesto no se encontraba en estado puro y
como no se llev a cabo la ltima seccin de laboratorio por los
problemas de orden pblico que se presentaron en la universidad no
se pudo someter el producto obtenido en la segunda etapa a un
proceso de purificacin como lo es por ejemplo la recristalizacin.El
espectro infrarrojo obtenido no concuerda con el reportado en la
literatura presenta bandas que solapan regiones importantes del
espectro que dificultan su identificacin; a dems presenta bandas
que no aparece en el espectro IR del PABA, es claro que el producto
requera ser recristalizado, someter a mayor tiempo de secado y
verificar de nuevo su identidad.
CONCLUSIONES
Se llev a cabo la identificacin del sustrato y se logr completar
exitosamente la primera etapa de la reaccin obtenindose el cido
p-amidobenzico con un rendimiento del 59,45 %, dicho rendimiento se
vio afectado por la prdida de parte de la mezcla de reaccin en la
etapa 1; la identificacin del compuesto por espectroscopia
infrarroja corresponde as como sus caractersticas fsicas y punto de
fusin.Los resultados del anlisis del espectro infrarrojo y punto de
fusin para el compuesto obtenido en la segunda etapa , no permiten
ser concluyentes sobre la misma.
BIBLIOGRAFA
SILVERSTEIN, Robert, M.WEDSTER, Francis, X. KIEMLE, David, J.
SPECTROMETRIC IDENTIFICATION OF ORGANIC COMPOUNDS. Ed. John Wiley
& Sons. Edition7.USA.2005. P 72-126.
CONLEY, Robert. CALDERON, MARTINEZ, J.AVEDAO, RUIZ, R.
ESPECTROSCOPIA INFRARROJA. Ed. ALHAMBRA. Edicin 1. Madrid: 1979. P
90-218
http://www.ucm.es/info/quimorga/oesqIIguion.pdf Manual de
Reactivos y Productos qumicos MERCK.
http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=1782
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