INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIERREZ

CARRERA:INGENIERIA QUIMICA

MATERIA:QUIMICA ORGANICA 2

CATEDRATICO:ING. DAVID TECO LOPEZ

UNIDAD 1:SUSTITUCION NUCLEOFILICA

PRÁCTICA # 1 SINTESIS DE ETERES

ALUMNO:HERNANDEZ JOSE MIRNA NOEMI

MORALES TORRES ANTONIO SALOMONPEREZ GONZALEZ ARTURO

GRADO Y GRUPO:2° SEMESTRE Q2-A

FECHA DE INICIO 22 DE JULIO DEL 2013

FECHA DE ENTREGA 24 DE JULIO DEL 2013

LUGAR:TUXTLA GUTIERREZ, CHIAPAS

OBJETIVO

De a partir de la reacción de deshidratación de dos alcoholes con un catalizador acido, determinar que éter es producido y analizar el mecanismo de reacción que se lleva a cabo durante todo el proceso.

FUNDAMENTO

Se trata de una reacción de sustitución nucleofilica biomolecular; En el cual el sustrato orgánico es un alcohol, por lo tanto el ataque del nucleofilo (naftol) al carbono electrofilico provocaría la salida de un grupo saliente ineficaz (OH - base ligeramente fuerte). Por tal motivo se agrega medio ácido para que el hidroxilo se protone y ahora el que funcione como buen grupo saliente sea el agua.

INTRODUCCIÓN

Los éteres pueden obtenerse por deshidratación de alcoholes, por la acción de un halogenuro de alquilo sobre un alcoxido metálico (síntesis de williamson). Los éteres metílicos se pueden sintetizar por reacción del alcoxidos alcalinos o fenoles con sulfato de metílicos o sulfato de etilo

El primer método solo es útil para obtener éteres simples, teniendo el inconveniente de que los alcoholes con más de cuatro átomos de carbono se deshidratan a temperaturas elevadas, favoreciéndose la formación de productos secundarios y principalmente la oxidación de alcohol. El segundo método de buenos rendimientos y se puede emplear para preparar éteres mixtos. El grupo alcoxi desplaza o substituye al halógeno, pudiendo por su mecanismo ser un SN1 o SN2.

A diferencia de los alcoholes, con su rica reactividad química, los éteres (compuestos que contienen una unidad (-C-O-C-) intervienen, relativamente, en pocas reacciones químicas, esta falta de reactividad de los éteres los hace valiosos como disolventes en varias transformaciones importantes para la síntesis.

En contraste con la mayoría de los éteres, los epóxidos (compuestos en los que la unidad (C-O-C) forma un anillo de tres miembros) son sustancias muy reactivas. Para comprender la preparación y las propiedades de los epóxidos son importantes los principios de la sustitución nucleofílica.

Los nombres de los éteres como clase funcional de la IUPAC se derivan poniendo primero la palabra éter y después mencionando los dos grupos alquilo de la estructura general ROR´, en orden alfabético como palabras separadas, y el último grupo, con la terminación ílico. Cuando ambos grupos alquilo son iguales, el prefijo di- antecede al nombre del grupo alquilo con la terminación ílico.

MARCO TEÓRICO

Un éter es un grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos alquilo, estando el átomo de oxígeno unido y se emplean pasos intermedios:

ROH + HOR' → ROR' + H2O

Debido a que el ángulo del enlace C—O—C no es de 1800. los momentos dipolares de los dos enlaces C—O no se anulan; en consecuencia, los éteres presentan un pequeño momento dipolar; Esta polaridad débil no afecta apreciablemente a los puntos de ebullición de los éteres, que son similares a los de los alcanos de pesos moleculares comparables y mucho más bajos que los de los alcoholes isómeros. Comparemos n-heptano (98C0 ) el metil n-pentil éter (100 C0) y el alcohol hexiIico (157C0). Los puentes de hidrógeno que mantienen firmemente unidas las moléculas de alcoholes no son posibles para los éteres, pues éstos sólo tienen hidrógeno unido a carbono.

Por otra parte, los éteres presentan una solubilidad en agua comparable a la de los alcoholes: tanto el dietil éter como el alcohol n-butílico, por ejemplo, tienen una solubilidad de unos 8 g por 100 g de agua. La solubilidad de los alcoholes inferiores se debe a los puentes de hidrógeno entre moléculas de agua y de alcohol; es probable que la solubilidad de los éteres en agua se debe a la misma causa.

HR-0--H-0

R

Normalmente se emplea el alcóxido, RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacer reaccionar al alcohol con una base fuerte. El alcóxido puede reaccionar con algún compuesto R'X, en donde X es un buen grupo saliente, como por ejemplo yoduro o bromuro. R'X también se puede obtener a partir de un alcohol R'OH.

RO- + R'X → ROR' + X-

Al igual que los ésteres, no forman puentes de hidrógeno. Presentan una alta hidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los éteres suelen ser utilizados como disolventes orgánicos.

Suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, y es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo que reacciona fácilmente de distintas formas.

Así como se rompe el enlace carbono-oxígeno al reaccionar con halogenuros de hidrógeno, se rompe también el enlace éter, En el caso normal, la ruptura de éteres se lleva a cabo bajo condiciones (exceso de halogenuro de hidrógeno, calor) que convierten el alcohol (formado como uno de los productos) en un halogenuro de alquilo. Así, en el caso típico, la reacción conduce a dos moléculas de halogenuro de alquilo.

Debido a que son de uso constante como disolventes, muchos éteres dialquílicos simples se encuentran comercialmente. Por ejemplo, los éteres dietílico y dibutílico se preparan por condensación de los alcoholes correspondientes, catalizada por ácido.

CH3-CH2-CH2-CH2-OH H2SO4 CH3-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-CH3 + H2O

1-butanol 1300C éter dibutílico (60%)

Propiedades físicas y químicas

Los éteres presentan una solubilidad en agua comparada a la de los alcoholes; los que contienen 6 o más átomos de carbono en su molécula son insolubles en agua, los de 5 o menos carbonos si son solubles en esta sustancia; La importante solubilidad en agua se explica por los puentes de hidrógeno que se establecen entre los hidrógenos del agua y el oxígeno del éter.

Estructuralmente los éteres pueden considerarse derivados de agua o alcoholes en los que se a remplazados uno o dos hidrógenos, respectivamente. por restos de carbono; La estructura angular de los éteres se explica bien asumiendo una hibridación en el oxigeno.

Un caso muy especial lo constituyen los epóxidos, que son éteres cíclicos de tres miembros. El anillos contiene mucha tensión, aunque algo menos que en el ciclo propano.

Sus puntos de ebullición que son similares a los de los alcanos de pesos moleculares comparables y mucho más bajos que de los alcoholes isómeros

Los éteres no son reactivos a excepciones de los epóxidos. Las reacciones de los epóxidos pasan por la apertura del ciclo. Dicha apertura puede se catalizada por acido o apertura mediante nucleofilo.

Fuentes industriales de los éteres.

Varios éteres simétricos con grupos alquilo menores se preparan en gran escala, principalmente para uso como disolvente. Como el dietil éter, que se prepara por la reacción de alcoholes con H2SO4 , al perderse una molécula de agua por cada par de moléculas de alcohol, esta reacción es una especie de deshidratación. La mayoría de los éteres alifáticos se convierten lentamente en peróxidos al contacto con el aire.

Aunque están presentes en concentraciones bajas, estos peróxidos son muy peligrosos, puesto que son inestables y pueden producir explosiones violentas durante las destilaciones que normalmente siguen a las extracciones con éter.

La síntesis de éteres de Williamson

Es la síntesis de éteres más fiable y versátil. Este método implica un ataque SN2 de un ion alcóxido a un haluro de alquilo primario no impedido o tosialato. Los haluros de alquilo secundarios y los tosialatos se utilizan ocasionalmente en la síntesis de Williamson, pero hay competencia en las reacciones de eliminación, por lo que los rendimientos con frecuencia son bajos. El alcóxido generalmente se obtiene añadiendo Na, K o NaOH al alcohol.

Éteres corona

Sus enlaces carbono-oxígeno polares y la presencia de pares de electrones no compartidos en el oxígeno, contribuyen a la capacidad que tienen los éteres de formar complejos ácido de Lewis/base de Lewis con los iones metálicos.

La fuerza de este enlace depende de la clase de éter. Los éteres simples forman complejos relativamente débiles con los iones metálicos, pero Charles J. Pedersen, de Du Pont, descubrió que ciertos poli éteres forman complejos mucho más estables con los iones metálicos que los éteres simples.

Pedersen preparó una serie de poli éteres macro cíclicos, que son compuestos cíclicos que contienen cuatro o más oxígenos en un anillo de 12 o más átomos. Los llamó éteres corona porque eso parecen sus modelos moleculares. La nomenclatura sistemática de los éteres corona es algo tediosa, por lo que Pedersen inventó una descripción abreviada, donde la palabra corona es antecedida de la cantidad total de átomos en el anillo, y es seguida de la cantidad de átomos de oxígeno. 12-Corona-4 y 18-corona-6 son, respectivamente, el tetrámero y el hexámero cíclicos de unidades -OCH2 –CH2- ; son poli éteres basados en el etilenglicol (HO-CH2-CH2 -OH), que es el alcohol precursor.

Estos compuestos tienen orientados los átomos de oxígeno hacia el interior del ciclo, y las cadenas alquílicas hacia el exterior del ciclo, pudiendo complejar cationes en su interior. La importancia de este hecho es que estos compuestos son capaces de solubilizar sales insolubles en disolventes apolares. Dependiendo del tamaño y denticidad de la corona, ésta puede tener mayor o menor afinidad por un determinado catión.

Por ejemplo, 12-corona-4 tiene una gran afinidad por el catión litio, 15-corona-5 por el catión sodio y el 18-corona-6 por el catión potasio.

Estructuras de los éteres corona más importantes: 12-corona-4, 15-corona-5, 18-corona-6, difenil-18-corona-6, y diaza-18-corona-6.

En organismos biológicos, suelen servir como transporte de cationes alcalinos para que puedan atravesar las membranas celulares y de esta forma mantener las concentraciones óptimas a ambos lados. Por esta razón se pueden emplear como antibióticos, como la valinomicina, aunque ciertos éteres corona, como el 18-corona-6, son considerados como tóxicos, precisamente por su excesiva afinidad por cationes potasio y por desequilibrar su concentración en las membranas celulares.

Usos de los éteres

Medio para extractar para concentrar ácido acético y otros ácidos. Medio de arrastre para la deshidratación de alcoholes etílicos e

isopropílicos. Disolvente de sustancias orgánicas (aceites, grasas, resinas, nitrocelulosa,

perfumes y alcaloides). Combustible inicial de motores Diésel. Fuertes pegamentos Antinflamatorio abdominal para después del parto, exclusivamente uso

externo

Rendimiento químico,

La cantidad de reactivo limitante presente al inicio de una reacción determina el rendimiento teórico es decir la cantidad de producto que se obtendrá si reacciona todo el reactivo limitante. El la practica el rendimiento real es la cantidad de producto que se obtiene en una reacción que casi siempre será menor al rendimiento teórico.

Para determinar la eficiencia de una reacción específica se utiliza el porcentaje de rendimiento que se describe como la proporción de rendimiento real con respecto al rendimiento teórico.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

MATERIALES Y REACTIVOS:

2 pinzas universales.Etanol

1 soporte universal.Naftol

2 mangueras.Metanol

1 equipo de Corning.Ácido sulfúrico

1 vidrio de reloj. NaOH 10 % 1 espátula Carbón activado1 balanza grantaria. Cuerpos de ebullición

1

Montar el equipo Corning para poder realizar el reflujo de nuestra reacción.

2

En el matraz de 125 ml, colocar: *2.5 gramos de 2-naftol. *12.5 ml de metanol. *2.5 ml de acido sulfúrico

3

Reflujar durante una hora para posteriormente verter el líquido en 50 ml de agua helada y sumergirlo en baño de hielo.

4

Recoger el éter precipitado por succión con la ayuda del equipo de buchner.

5

Recoger el éter precipitado por succión con la ayuda del equipo de buchner.

6

Purificar mediante lavados de hidroxido de sodio y agua fri al producto precipitado para obtener mayor pureza.

1 probeta de 25 ml. Papel filtro1 probeta de 10 ml Agua helada3 vasos de precipitado de 100 ml.1 vaso de precipitado de 250 ml. 1 baño María.1 parrilla.1 agitador.1 bomba de vacio con manguera.1 embudo buchner1 matraz kitazato.

MONTAJE

1-. Monte a reflujo el equipo de Corning tal como se muestra en la figura 52-. En el matraz de 125 ml. Se colocan 2.5 gr de 2-naftol, 12.5 ml de metano y 2.5 ml de Ácido sulfúrico.3-. Reflujar durante una hora. Luego verter el líquido en 100 ml. De agua helada y Sumergirlo en un baño de hielo.4-. Recoger el éter precipitado por succión sobre un Buchner.5-. Lavar dos veces con agua precipitado con agua helada una vez con 20 ml. de NaOH al 10% y otra vez con agua helada6-. El precipitada se vierte en etanol caliente y agregar carbón activo.7-. Filtrar en caliente.8-. Dejar para que recristalice.

CUESTIONARIO.

1-. Escriba las reacciones que se efectuaron en esta práctica

OH

CH3-OHH2SO4

O-CH3

H2O

NAFTOL METANOL ETER NAFTIL METILICO AGUA

ACIDO SULFURICO

2-. Escriba el mecanismo de reacción

3-.Investigar el nombre del producto obtenido:

O-H

CH3-OH H/-OSO3H

HO-H

CH3-OH -OSO3H

CH3-OH -OSO3H H2O

-OSO3H

HO-CH3

H2OOH

CH3-OHH2SO4

O-CH3

H2O

NAFTOL METANOL ETER NAFTIL METILICO AGUA

ACIDO SULFURICO

Éter naftil metílico

Especificaciones La apariencia: blanco escamosa sólido

cristalino. La pureza: 99% min. El olor: con un fuerte olor a base de

hierbas punto de fusión: 72 Fórmula molecular:c11h10o de Peso molecular:158.20 Ensayo:& ge; 99.6% Punto de fusión:72& deg; c( 71.5- 73.5&

deg; c) Punto de ebullición:274& deg; c Punto de congelación:71.5- 73.0& deg; c  La apariencia: Blanco escamosa sólido cristalino. El olor: La hierba con madera. Solubilidad:1g 30ml95% en etanol Usos: Productos químicos aromáticos para el jabón, popular agua floral de

colonias y perfumes. De almacenamiento: Tambor de la cartulina, 50kg/tambor. Almacenado en lugar

fresco y oscuro lugar.

4-.Calcule el rendimiento obtenido

Se determina cual es el reactivo limitante y reactivo de excedente, calculando cuantos gramos de producto final, en este caso el éter, se producen, así se puede determinar el rendimiento real y teórico. En este caso el rendimiento real fue de 7.45 gramos Para determinar el rendimiento teórico se procede a:*Determinar los gramos de éter producido de a partir del naftol.*Se usa el factor estequiométricos de la reacción balanceada siguiente;

C11H10O + CH3OH H10C11– O– CH3 + H2O

(2.5 gr deC11H 10O ) (1molde C11H 10O|144.1031 gr deC11H 10O ) (1molde H 10C11– O– CH 3|1molde C11H 10O )

* De esto resulta 0.01734 gr de C11H10O

(9.8 gr deCH 3OH ) (1mol deCH 3OH|32.0406gr de CH 3OH ) (1molde H 10C11 – O– CH 3|1molde CH 3OH )

* De esto resulta 0.3089 gr de C11H10O*De esto se obtiene que el reactivo limitante es el naftol, se procede a determinar la cantidad en gramos, o el rendimiento teorico.

(0.01734 gr deC 11H 10O ) (158.1289gr deC 11H 10O|1moldeC 11H 10O )=2.7429 gramos de C11H10O

Rendimiento teorico: 2.7429 gramos de C11H10ORendimiento real : 7.45 gramos de C11H10O

Se puede observar en que los valores de los rendimientos podría existir algún margen de error, puesto que el rendimiento teórico debería ser mayor al real. Este margen de error pudo a ver ocurrido en algún punto del proceso de preparación del éter, algún contaminante externo que cambiara por completo el peso del éter despues de la succión.

ESQUEMAS.

Equipo corning

solucion de alcoles con catalizador acido

producto precipitado y listo para la succión

equipo de succión

producto obtenido

peso final, rendimiento del eter obtenido.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Al observar la apariencia física de nuestro producto final, nos dimos cuenta que la apariencia física no era la habitual del éter que calculamos que se iba a obtener, esto nos lleva a creer que existieron contaminantes u otros compuestos que no se lograron purificar en su totalidad, esto explicaría porque el valor del rendimiento real no va acorde con el rendimiento teórico.

Se obtuvieron 7.4 gramos de productos al combinar 2.5 gr de naftol y 12.5 ml (aproximadamente 9.8 gr) de metanol catalizada por acido sulfúrico; para asi obtener un éter llamado Éter naftil metílico mas agua.

BIBLIOGRAFÍA.

-Química organica- Robert Thornton Morrison Robert Neilson Boyd- 5 edition- editorial Pearson addiction Wesley

-Química orgánica- Francis A. Carey-6 edición-editorial Mc Graw Hill

-http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_(qu%C3%ADmica)