ISOMERIA CIS-TRANS

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA

Facultad De Ciencias Farmacéuticas

PRACTICA Nº6

ISOMERIA CIS-TRANS

TRANSPOSICIÓN DEL ÁCIDO MALÉICO A ÁCIDO FUMÁRICO

Rodriguez Dalila., Romero Joel, Torres Sara

RESUMEN

La presente práctica de laboratorio tiene por objetivo, efectuar la hidrolisis del anhídrido maléico para la obtención del ácido maléico, y a partir de este obtener el ácido fumárico por hidrolisis ácida, para finalmente realizar un estudio comparativo de algunas de sus propiedades fisicoquímicas.

INTRODUCCIÒN

La isomería cis-trans (isomería geométrica) es un tipo de estereoisomería de los alquenos y cicloalcanos. Se distingue entre el isómero Cis, en el que los sustituyentes están en el mismo lado del doble enlace o en la misma cara del cicloalcano, y el isómero Trans, en el que están en el lado opuesto del doble enlace o en caras opuestas del cicloalcano. En un alqueno, los dos orbitales p que forman el enlace π deben ser paralelos para que el traslape resulte máximo, por lo que no hay rotación respecto a un doble enlace. Por esa razón, un alqueno disustituido sólo puede existir en dos formas distintas: los hidrógenos unidos a los carbonos Sp2 están en el mismo lado (isómero Cis) o en lados opuestos (isómero Trans) del enlace doble, también se le llama isomería geométrica. Téngase en cuenta que los isómeros cis-trans tienen la misma fórmula molecular, pero son distintos en la forman en que sus átomos se orientan en el espacio.

Para que ocurra una rotación alrededor de un doble enlace, se debe romper temporalmente el enlace π. Un ejemplo de lo anterior lo tenemos en la transposición del ácido maléico (isómero Cis) a ácido fumárico (isómero Trans), catalizada con ácido. El ácido fumárico, es un compuesto orgánico con estructura de ácido dicarboxílico interviene en varias rutas del metabolismo celular, siendo destacada su participación en el ciclo de Krebs. El ácido maléico es un compuesto orgánico perteneciente al grupo de los ácidos dicarboxílicos.

OBJETIVOS

Efectuar la hidrólisis e isomerización del anhidro maléico (Cis) a ácido fumárico

(Trans) por catálisis ácida.

Realizar pruebas físicas y químicas para confirmar la obtención de dichos isómeros.

MATERIALES Y REACTIVOS

EQUIPOS:

Tubos de ensayos

Pipeta graduada de 10mL

Espátula

Fusiómetro

Balanza analítica

Gradilla

Mechero de bunsen

Agitador

Vidrio de reloj

Embudo de Buchner

Beaker de 100mL

Placa refractaria

Papel filtro

Pinza de madera

REACTIVOS:

Anhidro maléico

Agua destilada

Ácido clorhídrico

Ácido maléico

Solución acuosa de bromo al 1%

Solución al 1% de KMnO4

Ácido fumárico

PROCEDIMIENTO

En un tubo de ensayo se colocó a hervir 3mL de agua. Luego se añadió 2.6 g de anhidro maléico hasta que se disolvió por completo, posteriormente se enfrió la solución en agua helada, se recogió en un papel filtro el ácido maléico precipitado, usando un Buchner pequeño, se secaron los cristales de ácido maléico y se determinó su punto de fusión con ayuda de un fusiómetro.

A las aguas madres obtenidas de la solución anterior, se le añadió 2.5Ml de ácido clorhídrico concentrado y se calentó la mezcla por 5 minutos, formándose cristales. Se dejó enfriar la mezcla, se filtró los cristales de ácido fumárico y luego se secaron. Por último se determinó el punto de fusion de dichos cristales con ayuda de un fusiómetro.

Pruebas:

1. Se disolvió 12mg de ácido maléico para observar si decolora 1mL de una Solución acuosa de bromo al 1%.se repitió la prueba con una Solución al 1% de KMnO4.

2. Se disolvió 12mg de ácido fumárico para observar si decolora 1mL de una Solución acuosa de bromo al 1%.se repitió la prueba con una Solución al 1% de KMnO4.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Mecanismo de la reacción:

Hidrolisis del anhidro maleico

Transposición del isómero Cis al Trans-

El mecanismo de la reacción para explicar la transposición del isómero Cis al Trans se inició partiendo del anhídrido maléico, ocurriendo primero una hidrólisis al protonarse un oxígeno y entrar una molécula de agua en el carbono del grupo carboxilo, formándose el ácido correspondiente (ácido maléico-Cis),el cual es bastante soluble en agua y de bajo punto de fusion, luego el ácido maléico se protóna, por acción del ácido clorhídrico lo que provoca un corrimiento de electrones desde la doble ligadura, dejando una ligadura sencilla, con lo cual se gira inmediatamente, debido a la repulsión entre los grupos carboxilo, adquiriendo ahora la forma Trans, más estable. Formándose así el ácido correspondiente (ácido fumárico –Trans). El ácido fumárico-Trans es muy insoluble y de punto de fusión elevado.

Se supone que la isomerización ocurre a través de la adición 1,4 del HCl concentrado al sistema conjugado, formando un intermediario transitorio carente de doble enlace que explica la rotación de los enlaces de carbono, formándose la estructura Trans (E), más estable, con eliminación del ácido clorhídrico.

Teniendo en cuenta la disposición espacial de los átomos del ácido maléico y el ácido fumárico, se puede establecer las diferencias de solubilidad, originadas por el doble enlace y los dos grupos carboxilos presentes. El maléico por ser el isómero Cis tiene los dos carboxilos orientados hacia el mismo lado del doble enlace y por lo tanto, se genera un momento dipolar relativamente elevado, mientras que el fumárico al ser el isómero Trans tiene los carboxilos en lados opuestos, lo que reduce la suma de dipolos y el momento dipolar resultante es muy bajo.

Cuando el momento dipolar es muy elevado, es más fácil para las moléculas establecer puentes de hidrógeno con el disolvente polar (que universalmente es el agua) y por lo tanto se solvatará rápidamente, es decir, será más soluble, mientras que en el fumárico, al ser menos polar, disminuirá la posibilidad de ser solvatado por el agua y por lo tanto de ser menos soluble.

Pruebas:

La prueba con permanganato de potasio para cada uno de los ácidos provocó la oxidación de esta, pasando de un color morado a un color marrón en ambos casos y volviéndose la solución más viscosa, además se observó que esta se adhería a las paredes del tubo de ensayo. Es decir, esta prueba realizada a ambos ácidos nos permitieron detectar la presencia de doble enlace en las moléculas, debido a que decoloro el KMnO4.

Para el caso de la prueba con solución acuosa de bromo nos permitio identificar los grupos carboxilos, en ambos ácidos en presencia de bromo para el caso del ácido maléico este sufrió una decoloración y se pudo observar solido en el fondo de la solución esto debido a que el ácido reaccionó con el bromo el cual por sustitución vía radical provocó la rotación de uno de los grupos COOH formándose así el ácido fumárico el cual es insoluble en agua. Para el caso de ácido fumárico no se sufrió cambio alguno ya que la reacción no es reversible es decir no es posible o al menos por este método regresarlo a ácido maléico.

El punto de fusión obtenido para el ácido maléico fue de 130 °C y el obtenido en literatura fue de 130.5 °C y el del ácido fumárico obtenido fue de 287 °C y el encontrado en literatura es de 287°C, esto equivale a decir que los productos obtenidos tenían un buen grado de pureza y que además la reacción se llevó a cabo por completó.

CUESTIONARIO

CONCLUSIÓN

La realización práctica de este experimento y la elaboración de este informe nos ha permitido enriquecer nuestros conocimientos, en temas relacionados a la estereoquímica. En base en los resultados obtenidos en la práctica se concluye que fue posible la obtención de ácido fumárico a partir del anhídrido maléico. Además con el desarrollo de este experimento comprobamos que existen compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero no estructuras idénticas, lo cual influye en las propiedades físicas y químicas.

Es importante resaltar que el conocimiento adquirido es de gran utilidad en nuestro perfil como futuros químicos farmacéuticos para comprender plenamente la química orgánica y biológica, debido a la necesidad de conocer los requerimientos espaciales para las interacciones entre moleculas.

BIBLIOGRAFIA

Hurst H.D.,Gokel G.W.,Quimica Organica experimental pag121-122, Editorial Reverte S.A 2007.

McMurry J., Química Orqánica, 6a ed., Thomson, México, D.F., 2004.

Bruice P. Y., Química Orqánica, 5a ed., Pearson Educación, México, D.F., 2008.

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