SÍNTESIS DE LA P-NITROANILINA

SÍNTESIS DE LA p-NITROANILINA

OBJETIVO:

Estudiar el efecto del grupo acetamido en una reacción de sustitución electrofílica aromática.

INTRODUCCIÓN

Las aminas son sustancias orgánicas que se caracterizan por contener el grupo amino

. Estas sustancias se clasifican en función de los hidrógenos sustituidos que tengan, siendo primarias aquellas que tengan un solo hidrógeno sustituido, secundarias las que tengan dos y terciarias tres. Estos sustituyentes pueden ser tanto de naturaleza alifática como aromática.

Un gran número de compuestos médica y biológicamente importantes son aminas. Algunos ejemplos pueden ser la adrenalina, las anfetaminas, quinina, histamina, nicotina...Muchos de estos compuestos ejercen poderosos efectos fisiológicos y psicológicos. La serotonina, por ejemplo, es un compuesto muy interesante, ya que, al parecer, mantiene estables los procesos mentales. Otro uso industrial importante de las aminas es en la industria del nylon, donde uno de sus componentes es hexametilendiamina. Diversas aminas aromáticas se emplean para preparar tintes orgánicos de gran aplicación en la sociedad industrial.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Método de protección del grupo amino:

Un grupo protector es aquel que se introduce para proteger a un grupo funcional sensible a una reacción en algún lugar de la molécula. Después de ejercer su función protectora es removido.

Para evitar problemas protegemos el grupo amino convirtiéndolo en

que también es activante y ortoparadirigente, pero que tiene menos tendencia a protonarse.

Un grupo protector debe cumplir tres importantes requisitos:

Reaccionar fácilmente con el grupo que se desea proteger. La reacción para pasar al grupo protector debe tener gran rendimiento.

Tiene que ser estable bajo las condiciones en las que deberá llevarse a cabo la reacción.

El grupo protector debe eliminarse fácilmente una vez haya cumplido su función.

Esta protección se lleva a cabo mediante una reacción de sustitución nucleofílica acílica. En este caso se realizará la sustitución sobre un anhídrido de ácido, derivado de ácido; anhídrido acético. La reacción se realiza en el medio ácido que proporciona el ácido acético.

El ión nitronio se produce porque el ácido sulfúrico es más fuerte que el ácido nítrico y por eso puede protonarlo.

Como la reacción se hace en medio ácido lo más probable es que parte de p-nitroacetamida esté en su especie protonada por lo que añadiremos agua para realizar la hidrólisis correspondiente. En este momento recogemos la p-nitroacetanilida en un Büchner mediante una filtración a vacío. Ya nos encontramos en situación para comenzar la desprotección del grupo amino.

Desprotección del grupo amino.

Para recuperar el grupo amino que teníamos de partida, basta con adicionar agua en medio ácido, es decir, una hidrólisis ácida. Se trata de una reacción de sustitución nucleofílica acílica, cuyo mecanismo exponemos a continuación:

Paso previo: Protonación

Paso 1:

Paso 2:

Como observamos, al ser una adición de agua en medio ácido, la amina que obtenemos está protonada, ya que el HCl es mucho más ácido que la amina. Para obtener p-nitroanilina

PROCEDIMIENTOPARTE EXPERIMENTAL

Protección del grupo amino: Síntesis de acetanilida a partir de anilina

En un matraz de fondo redondo se vierten 2.0 mL de anilina, 3.5 mL de ácido acético glacial y 3.5 mL de anhídrido acético (al añadir el anhídrido se observará un desprendimiento de calor). Se adapta al matraz un refrigerante para reflujo y la solución se calienta en baño María a 50°C durante 30 minutos. Transcurrido este tiempo, se deja enfriar el matraz a temperatura ambiente. Se vierte el producto en un vaso que contenga 25 g de hielo y se agita la mezcla hasta que se derrita el hielo. Se recolectan los cristales de acetanilida por filtración al vacío.

Síntesis de p-nitroacetanilida a partir de acetanilida

Se colocan los cristales obtenidos de acetanilida en un matraz de dos bocas, se añaden 2.5 ml de ácido acético y se agita hasta su completa disolución. Se adicionan lentamente 5 ml de H2SO4 concentrado, la temperatura de la mezcla no deberá sobre pasar los 10ºC. Posteriormente, se coloca el matraz de reacción en un baño de hielo hasta que la temperatura de la mezcla descienda entre los 0-2ºC. Enseguida se adapta a una de las bocas del matraz, un embudo de separación conteniendo una mezcla fría de 1.1 ml de HNO3 y 0.7 ml de H2SO4, en la otra boca se coloca el termómetro con el adaptador. Con agitación suave, se inicia la adición de la solución sulfonítrica a la solución de acetanilida, la temperatura de la mezcla de reacción no debe rebasar los 10°C. Una vez que haya terminado la adición, se retira el matraz del baño de hielo y se deja a temperatura ambiente con agitación suave durante 1 hr. Después de ello, se vierte la solución en 25 g de hielo. Se filtra y se lava con agua destilada fría.

Síntesis de p-nitroanilina a partir de p-nitroacetanilida (hidrólisis de la p-nitroacetanilida)

Los cristales obtenidos de p-nitroacetanilida se colocan en un matraz balón, se agregan 10 mL de etanol y una solución de 1.5 g de NaOH en 4 mL de agua. Se adapta el condensador en posición a reflujo y se calienta en baño María (35-40°C) durante 30 min con agitación suave. Posteriormente, se vierte la mezcla de reacción en un vaso de precipitados que contenga 15 g de hielo y se introduce en baño de hielo para favorecer la cristalización. Se filtra y se lava con un poco de agua helada. Se recristaliza con una solución de etanol:agua 1:1, se determina el punto de fusión y se pesa el producto para calcular el rendimiento global de proceso.

Análisis por cromatografía de capa fina de la p-nitroanilina obtenida

Se preparan de manera individual 2 ml de soluciones

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