Sintesis De Benzoato

PRACTICA No. 3

SÍNTESIS DEL BENZOATO DE METILO.

OBJETIVOS

• Sintetizar benzoato de metilo a través de una reacción de condensación entre ácido benzoico y alcohol metílico.

• Practicar las operaciones de purificación y caracterización de un producto orgánico.

• Obtener un sustrato para la síntesis de 3-nitrobenzoato de metilo.

PRELABORATORIO

1. Hacer el análisis retrosintético para la obtención de benzoato de metilo, proponiendo sustrato (s), reactivo (s) y las condiciones de la reacción.

2. Proponer un mecanismo para la reacción de síntesis que se lleva a cabo en esta práctica.

3. Investigar el punto de inflamación (Flash point) y el punto de ebullición del benzoato de metilo; su toxicidad y reactividad. Así mismo, de las demás sustancias empleadas para su obtención.

4. ¿Qué medidas de seguridad se deben emplear para la realización de este experimento?

5. Elaborar un diagrama de bloques para este proceso de síntesis

FUNDAMENTO

Los ésteres de ácidos carboxílicos se pueden formar por reacción entre un ácido carboxílico y un alcohol en presencia de un catalizador ácido protónico tal como el cloruro de hidrógeno, ácido sulfúrico o un catalizador ácido de Lewis tal como el trifloruro de boro (usualmente formando un complejo con el éter dietílico). También puede prepararse por reacción de un haluro de alcanoilo o anhídrido con un alcohol.

Los ésteres frecuentemente se obtienen a partir del ácido carboxílico y de los alcoholes correspondientes, en una reacción de equilibrio como la siguiente:

RCOOH + R'OH * RCOOR' + H2O

En la reacción de esterificación entre un ácido carboxílico y un alcohol se elimina una molécula de agua. El protón sobre la doble flecha indica que los ácidos catalizan el proceso. Obsérvese que el agua producida tenderá a invertir el equilibrio, es decir, a hidrolizar nuevamente el éster a los productos de partida. El método de esterificación de Fischer, que emplea un gran exceso de alcohol, es uno de los más empleados en la preparación de ésteres etílicos y metílicos de ácidos carboxílicos. El gran exceso de alcohol favorece el desplazamiento del equilibrio hacia la formación del éster (principio de Le Chatelier). Dicho exceso es económicamente aceptable en el caso de etanol o metanol, ya que estos alcoholes son baratos. Por ejemplo, en la preparación del benzoato de metilo, se disuelve ácido benzoico en un gran exceso molar de metanol y, como catalizador, se añade una gota de un ácido mineral fuerte como el sulfúrico. La mezcla se calienta a reflujo de 1 a 2 horas y, tras eliminar el metanol residual, se obtiene por destilación el benzoato de metilo. La esterificación de Fischer es especialmente adecuada cuando el alcohol usado como disolvente es barato y volátil.

En principio, la formación de un éster puede formarse a partir de un solo equivalente tanto del ácido como del alcohol, siempre que se elimine el agua en una etapa previa. Por ejemplo, si se neutraliza el ácido carboxílico con óxido de plata, se forma el carboxilato de plata y se elimina agua. A continuación, la sal se hace reaccionar con un cloruro de alquilo, con formación de cloruro de plata insoluble y del éster. La esterificación mediante las sales de plata es muy útil pero muy cara.

2 RCOOH + Ag2O 2 RCOOAg + H2O

RCOOAg + R'Cl RCOOR' + AgCl

Un método especialmente apto para la síntesis de ésteres sería aquel que permitiese usar un haluro de alquilo y, como nucleófilo, la sal sódica o potásica del ácido carboxílico. El inconveniente tradicional de este método reside en el escaso carácter nucleófilo de los carboxilatos de sodio de potasio, en especial cuando la reacción se efectúa en disolución acuosa. Esta dificultad puede evitarse si la catálisis se efectúa por transferencia de fase. El uso de un medio apolar minimiza las fuerzas de solvatación, que, en general, disminuyen la actividad de los carboxilatos, de modo que la sustitución nucleofílica se hace eficaz.

Los ésteres orgánicos se caracterizan por contener el grupo funcional RCOOR', cuya estructura es:

Los grupos simbolizados como S y S' pueden ser alquilo, arilo, e incluso de tipo heterocíclico. El rasgo distintivo de la función éster es en realidad la presencia de un grupo carbonilo adyacente a un átomo de oxígeno. Dicho átomo comunica al grupo funcional una reactividad bastante diferente de la de una cetona, por dos razones. En primer lugar, el efecto dador de electrones del oxígeno unido al carbono carbonílico reduce el carácter electrófilo del carbono carbonílico, por lo que éste será menos reactivo frente a la adición nucleófila que el correspondiente en una cetona. En segundo lugar, cuando un nucleófilo se adiciona al carbonilo de un éster, el intermedio tetraédrico formado puede recuperar el doble enlace carbono - oxígeno de dos maneras distintas:

1.- Expulsando al nucleófilo que había entrado, con lo que se regenera el producto de partida.

2.- Reteniendo el nucleófilo en el producto y expulsando alcóxido, con lo que se obtiene un nuevo compuesto. Este tipo de reacciones son especialmente sencillas cuando S' es un grupo aromático, pues entonces el grupo saliente es un fenóxido.

Benzoato

...