Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superiores Cuautitln

Prctica 8. p-Nitroanilina.

Equipo No. 2. Almazn Gonzlez Alejandro.

Laboratorio de Qumica Orgnica. Licenciatura en qumica. Grupo: 2451 A/B. Periodo: 2015-II

Profesores. M. en C. Luis Antonio Martnez Arellano y Dr. Fernando Ortega Jimnez.

Objetivos

Que el alumno efecte una reaccin de nitracin del anillo de una

amina aromtica protegida como acetil derivado y elimine la proteccin

por hidrlisis alcalina, como ejemplos del uso del concepto de grupo

protector.

Resultados y Discusin

Durante el desarrollo experimental, ya finalizado el reflujo, se observ

la formacin de un slido amarillo con tonalidad ligeramente marrn,

indicando la posibilidad de haberse formado la p-nitroanilina, ya que

en la literatura se reporta que la p-nitroanilina tiene coloracin entre

amarilla y naranja.

Despus de filtrar y secar el producto, se determin el punto de fusin,

obteniendo un resultado de 136C, de acuerdo a la literatura, el punto

de fusin de la p-nitroanilina es de 146-147C.

Comparando el valor experimental con el reportado en la literatura, se

aprecia que hay una diferencia de entre 10-11C, ya que es una

variacin mayor de 2C se estima que el producto sintetizado contenga

impurezas, por lo que se sugiere hacer una prueba de cromatografa

de placa fina, adems de realizar una recristalizacin y determinar

nuevamente el punto de fusin para confirmar esta estimacin.

Posteriormente, se procede a calcular el porcentaje de rendimiento del

producto sintetizado. Para conocer el porcentaje de rendimiento, es

necesario conocer el rendimiento terico, que se calcul con los

siguientes datos:

Masa de acetanilida alimentada: 0.7g

Masa molecular de acetanilida: 135g/mol

Masa molecular de p-nitroanilina: 138 g/mol

La frmula que se emplear para el clculo es la siguiente:

Rend. Terico = (Masa alimentada*M.M. acetanilida)/M.M de

acetanilida

Rend. Terico= (0.7g acetanilida*138g p-Nitroanilina)/135g

acetanilida} =0.7g

Por ltimo, se calcul el porcentaje de rendimiento del producto

purificado con los siguientes datos:

Rend. Terico= 0.7g

Rend. experimental= 0.9g

La frmula que se emple para realizar el clculo fue la siguiente:

% Rend.= (Rend. experimental/Rend. Terico)*100

%Rend.= (0.9g/0.7g)*100=128.57%

Este rendimiento es imposible de obtener, ya que la cantidad de

producto obtenido fue mayor al 100%, es posible que este

rendimiento se haya obtenido debido a las impurezas que se

obtuvieron. Para esta sesin experimental se contempla que las

impurezas sean los subproductos de la reaccin, es decir, que se

haya obtenido m-nitroanilina, o-nitroanilina o la mezcla de estos

2 compuestos.

Mecanismo de Reaccin

En esta parte experimental se realiz una nitracin de la anilina.

Antes de explicar la nitracin de la anilina y empleando los

conocimientos adquiridos en reacciones en compuestos

aromticos, se propone la siguiente reaccin para obtener la

anilina a partir de benceno, como se observa en el siguiente

mecanismo de reaccin.

Se observa que se propone realizar la nitracin del benceno haciendo

reaccionar el benceno con una mezcla sulfo-ntrica, para que de esta

Reaccin General

manera se forme el in nitronio y se lleve a cabo una sustitucin

electroflica aromatica, dando como producto el nitrobenceno (1).

Debido a que solamente se encuentra un grupo nitro en el anillo

aromtico, se propone llevar a cabo una reduccin del grupo nitro

utilizando zinc en presencia de cido clorhdrico. En el mecanismo se

aprecia que la protonacin de los oxgenos del grupo nitro es el primer

paso de la reaccin, para que el agente reductor ceda un par de

electrones al nitrgeno del grupo nitro para que se forme el

nitrosobenceno (2A). El proceso de reduccin se lleva a cabo de la

misma manera en la que se form el nitrosobenceno, solo que en la

segunda etapa se forma el N-fenil hidroxiamina (2B) y finalmente se

forma la anilina (2C).

Aunque en el laboratorio se realiz la nitracin de la acetanilida, se

propone un mecanismo de reaccin para la formacin de la acetanilida

a partir de la anilina en presencia de cloruro de acetilo en presencia

de piridina, como se muestra en el siguiente mecanismo de reaccin.

Se observa en el mecanismo de reaccin que la anilina acta como

nucleofilo para adicionarse al carbonilo del cloruro de acetilo,

posteriormente, el halgeno es desplazado del carbonilo. El halgeno

que fue desplazado ahora acta como base para desprotonar al

nitrgeno de la anilina acetilada y obtener la amida (acetanilida). La

piridina acta como base de Lewis para neutralizar al cido clorhdrico

y evitar la posible desproteccin de la amina.

Ya que se tiene la acetanilida, se realiza la nitracin con una mezcla

sulfo-ntrica, como se muestra en el siguiente mecanismo de reaccin

Debido a que el aromtico tiene un grupo amida, la orientacin del

grupo nitro ser posible en las posiciones orto y para (que es la que

nos interes), aunque cabe la posibilidad de que tambin se de una

orientacin en la posicin meta por lo que se plantean los tres

mecanismos de reaccin. A pesar de que la amida orienta en la

posicin orto, por efecto estrico, es poco probable que esta posicin

pueda ser ocupada, por lo que se estima que la cantidad obtenida de

producto orto sea muy baja.

Por ltimo, se llev a cabo la desproteccin del grupo amina, es decir,

la hidrolisis de la amida en medio bsico, como se detalla en el

siguiente mecanismo de reaccin.

Se observa que el carbonilo de la mida sufre un ataque nucleoflico por

el hidroxilo que se adiciona a este carbono, posteriormente, el

nitrgeno se queda con el par de electrones del enlace N-COR, y por

ltimo, se protona la amina con una molcula de agua, dando

pnitoanilina como producto.

Esta reaccin es interesante, ya que se observ que es importante la

proteccin del grupo amina para evitar la formacin de reacciones

violentas (e inclusive explosivas) por la oxidacin del grupo amina a

grupo nitro. Adems de que se encontr en la literatura que la p-

nitroanilina tiene usos muy interesantes, ya que sirve como materia

prima para la elaboracin de colorantes y como explosivo.

Conclusiones

En esta sesin experimental se realiz la nitracin de una anilina

protegida por medio de una acetilacin y se realiz la desproteccin

de esta anilina acetilada mediante una hidrlisis en medio bsico, por

lo que se concluye que el objetivo planteado fue cumplido.

Parte experimental.

Se modificaron las cantidades empleadas en la prctica por las

siguientes:

0.6ml de cido actico glacial.

0.7 g de acetanilida. 1.3ml de cido sulfrico concentrado.

0.35 ml de cido ntrico fumante. 13 ml de agua.

5ml de etanol.

De 0.5 a 2.5 g de hidrxido de sodio en 2 ml de agua. De 5-8g de hielo.

Agradecimientos.

Al Dr. Fernando Ortega Jimnez y al M.C. Luis Antonio Martnez

Arellano por el apoyo mostrado durante la sesin experimental.

Bibliografa.

1. Wade, C.L. Jr. Qumica orgnica, Pearson, 5ta, Madrid, 2004, pp

855.

2. Mc. Murry, John. Organic Chemistry, Cengage, USA, 2012, pp

842.

3. Perry, H. Robert; Green, W. Don, Chemical engineers handbook,

McGraw Hill, 7th, USA, 1997, pp 2-43,2-44.

4. Anderson, G. Franco; Martnez, Y. Pedro, Elizcom, Colombia,

2009, pp 52.

5. http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/SINTESISYREACCI

ONESDENITROCOMPUESTOS_11091.pdf