PRÁCTICA # 13

“REACCIÓN DE SCHOTTEN-BAUMANN: OBTENCIÓN DE BENZOATO DE FENILO”

INFORMACION

La reacción entre un cloruro de acilo y un alcohol produce un éster. Cuando un cloruro de acilo aromático es uno de los reactivos, suele agregarse alguna base para eliminar el ácido clorhídrico a medida que se forma. La base generalmente es una solución de hidróxido de sodio diluido, trietilamina o piridina (las última dos son bases orgánicas débiles) y tal procedimiento se conoce como el método de Shotten-Baumann

OBJETIVO

Efectuar una esterificación del fenol como ejemplo de la reacción de Schotten- Baumann.

ANTECEDENTES

Propiedades químicas de los fenoles

Los fenoles mas sencillos son líquidos o sólidos de bajo punto de fusión, tienen puntos de ebullición elevados, debido a que forman puentes de hidrogeno. El propio fenol tiene cierta solubilidad en agua (9g por 100g de agua), probablemente por la formación de puentes de hidrogeno con ella. La mayoría de los otros fenoles son esencialmente insolubles. Son incoloros, salvo que presentan algún grupo capaz de imponerles coloración. Sin embargo, y al igual que las aminas aromáticas, se oxidan con facilidad, por lo que a menudo se encuentran coloreados, a menos de que estén cuidadosamente purificadas, por la presencia de productos de oxidación.

Nombre P.f. ºC P.e. ºC Solubilidad g/100 agua a 25ºC

Ka

Fenol 41 182 9.3 1.1x10-10o- cresol 31 191 2.5 0.63m-cresol 11 201 2.6 0.98p-cresol 35 202 2.3 0.67o-flourofenol 16 152 15m-flourofenol 14 178 5.2p-flourofenol 48 185 1.1o-clorofenol 9 173 2.8 77m-clorofenol 33 214 2.6 16p-clorofenol 43 220 2.7 6.3o- bromofenol 5 194 41m-bromofenol 33 236 14p-bromofenol 64 236 1.4 5.6o-yodofenol 43 34m-yodofenol 40 13p-yodofenol 94 6.3o-aminofenol 174 1.7º 2.0m-aminofenol 123 2.6 69p-aminofenol 186 1.1ºo-nitrofenol 45 217 0.2 600m-nitrofenol 96 1.4 50p-nitrofenol 114 1.7 6902,4-dinitrofenol 113 0.6 10000002,4,6-trinitrofenol

122 1.4 Muy grande

Catecol 104 246 45 1Resorcinol 110 281 123 3Hidroquinona 173 286 8 2

Una sustancia puede destilarse con vapor si tiene una presión de vapor apreciable a la temperatura de ebullición del agua; los puentes de hidrogeno intermoleculares reducen la presión de vapor, inhibiendo la posibilidad de destilarlos.

El examen de modelos revela que los grupos –NO2 y –OH en los nitrofenoles están ubicados adecuadamente para la formación de un puente de hidrógeno dentro de na misma molécula. Este puente intramolecular impide la

formación de uno intermolecular con otras moléculas fenólicas, y también con moléculas de agua, de modo que el o-nitrofenol no tiene la baja volatilidad de un liquido asociado ni tampoco la solubilidad característica de un compuesto que forma puentes de hidrogeno con agua.

Sales de fenoles.

Los fenoles son compuestos bastante ácidos, distinguiéndose marcadamente en esto de los alcoholes, menos ácidos incluso que el agua. Hidróxidos acuosos convierten fenoles en sus sales; los ácidos minerales acuosos los reconvierten nuevamente en fenoles libres. Como es de suponer, los fenoles y sus sales tienen propiedades de solubilidad opuestas: las sales son solubles en agua e insolubles en disolventes orgánicos.

La mayoría de los fenoles tienen valores de ka del orden de 10 -10, por lo que son considerablemente menos ácidos que los ácidos carboxílicos. La mayoría de los fenoles son mas débiles que el acido carbónico, por lo que no se disuelven en soluciones de bicarbonato acuoso; por esta razón se distinguen de los ácidos carboxílicos. De hecho, los fenoles se liberan bien de sus sales por la acción del acido carbónico.

La fuerza acida de los fenoles y la solubilidad de sus sales en agua son útiles en análisis y en separaciones. Una sustancia insoluble en agua que se disuelve en hidróxido de acuoso, pero no en bicarbonato, debe ser mas acida que el agua, pero menos que un acido carboxílico. La mayoría de los compuestos comprendidos en este margen de acidez corresponde a

fenoles, y puede separarse de ácidos carboxílicos aprovechando su insolubilidad en bicarbonato1.

Propiedades de la función fenol

Caracteres comunes con los alcoholes. Los fenoles, como los alcoholes terciarios, no son oxidables a aldehídos o cetonas, ya que el carbono portador del hidróxido es terciario –C(OH)=

Producción de ésteres

Los ácidos orgánicos dan esteres con los fenoles por una reacción limitada:

El rendimiento de la esterificación, débil, es comparable al que dan los alcoholes terciarios para las mismas proporciones moleculares. Se pueden aplicar los mismos métodos de producción de esteres a partir de alcoholes, como la acción sobre los fenoles de anhídridos o cloruros de ácidos orgánicos o minerales.

Por ejemplo, el acetato de fenilo se obtiene calentando fenol con un exceso de anhídrido acético:

El benzoato de bencilo por acción del cloruro de benzoilo sobre el fenol:

El pentacloruro de fósforo permite la sustitución del OH por Cl: C6H5OH + PCl5 POCl3 + HCl + C6H5Cl

El oxicloruro de fósforo da con fenol, el fosfato de tritofenilo, utilizando como plastificante de esteres celulósicos

1 Morrison, “Química Orgánica”, 5 edición, ED. Adison, México D.F., 1987, Págs.: 981-984, 849-852

2

Producción de éteres

La alcohilación o arilación de un fenol para dar éteres hace cono en los alcoholes: por deshidratación catalítica. Así el oxido de fenilo, utilizado en perfumería por su olor a geranio, se obtiene haciendo pasar vapor de fenol por torina calentada a 400ºC:

La síntesis de Williamson por acción de un fenato alcalino con un derivado halogenado:

Se puede sustituir ventajosamente el derivado halogenado por el sulfato de dialcohólico, por ejemplo, en las metilaciones y etilaciones, por los sulfatos de metilo y etilo.

Los éteres fenólicos más importantes, son los siguientes.

Para “desmetilar” los éteres fenolitos, se hierven a reflujo con solución acética de acido bromhídrico o se calientan con acido yodhídrico:

Propiedades del núcleo: Son las propiedades de adición y sustitución de los hidrocarburos aromáticos, facilitadas por el grupo fenolito, que las orienta a orto y para.

Oxidación de los fenoles

Los fenoles, y sobre todo los polifenoles, en medio básico son oxidables. Su oxidación da con frecuencia productos coloreados en rojo pardo, de estructura probablemente policíclica. Así el pirogalol, en medio básico absorbe el oxigeno del aire tomando color pardo, por lo que se emplea en análisis de gases.

Las propiedades reductoras de la hidroquinona, o paradifenol, son debido a su oxidación a quinona.

Reacciones coloreadas con cloruro férrico:

Numerosos fenoles dan con una solución acuosa diluida de cloruro ferrico, coloraciones características, debido a la formación de complejos. El fenol da coloración violeta, el pirocatecol, verde; el resorcinol violeta oscura y la hidroquinona un precipitado verde2.

Métodos de esterificación de fenoles.

2 Mena, M.E. “Química Orgánica”, ED, Publicaciones Cultural, México D.F. 1990, Pág.:456-462

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La esterificación del fenol no involucra la ruptura del fuerte enlace C – O del fenol, sino depende de la ruptura del enlace OH. Por consiguiente, los esteres de los fenoles se pueden sintetizar por las mismas reacciones que conducen a los esteres alquílicos.

Aunque se pueden emplear un acido carboxílico para esterificar un fenol, los rendimientos son generalmente bajos. Se obtienen mejores resultados si en lugar de un acido carboxílico, se emplea un derivado mas reactivo de este, el anhídrido acético es un derivado reactivo que conduce a esteres acetato3.

Reacción de Schotten Baumann

La reacción entre un cloruro de acilo y un alcohol produce un ester. Cuando un cloruro de acilo aromático (ArCOCl) es uno de los reactivos, suele agregarse alguna base para eliminar el HCl a medida que se forma. La base generalmente es una solución de hidróxido de sodio diluido, trietilamina o piridina, y tal procedimiento se conoce como el método de Schotten Baumann. Las mismas reacciones ocurren cuando un fenol (ArOH) se emplea en lugar de un alcohol, y esta es una de las mejores (y escasas) maneras de prepara esteres arílicos. Lo siguiente muestra estas reacciones generales4:

Ambas reacciones ocurren por la sustitución acilnucleofílica, según se observa:

Ejemplo:

Reacciones de los fenoles

Auque estructuralmente los fenoles son similares a los alcoholes, son ácidos mucho más fuertes. Las constantes de acidez de la mayoría de los alcoholes son del orden de 10–18. Sin embargo como se observa en la tabla las constantes de acidez de los fenoles son del orden 10-11 o más. También puede verse que cuando en el anillo bencénico se encuentran grupos que atraen con fuerza a los electrones esto aumente la acidez de los fenoles. Por ejemplo 2,4-dinitrofenol (Ka = 1.1x10 -4) es un acido mas fuerte que el acido acético y el 2, 4,6-trinitrofenol (Ka = 4.2x10 -1) es casi tan fuerte como algunos ácidos minerales.

Ambos efectos pueden explicarse –la acidez de los fenoles en relación a los alcoholes y la mayor acidez de los fenoles que contienen grupos que atraen electrones aplicando la teoría de la resonancia. Sin embargo, antes de hacerlo, será de utilidad reconsiderar la teoría ácido–base en términos generales.

Las reacciones ácido–base son reacciones que están bajo el control del equilibrio. O sea, son reacciones reversibles y, así, las cantidades relativas de acido y base conjugados que se forman están regidas por la posición de un equilibrio ya que en este tipo de reacciones, bajo control del equilibrio, tanto productos como reactivos tienen suficiente energía para sobrepasar la barrera de energía entre ellos.

Constantes de acidez de los fenoles

Nombre Constates de acidez Ka (H2O a 25°)Fenol 1.3 x 10 -10 o – Cresol 6.3 x 10 -11

m – Cresol 9.8 x 10 -11

p – Cresol 6.7 x 10 -11

3 Fessenden, R. J y Fessenden, S. J. “Química Orgánica”. Grupo editorial Iberoamericana. California. Estados Unidos. 1983. Página: 4924 Wingrove, A.S y Cret, R.L. “Química Orgánica”. Harper and Row. Publishers Inc. N.Y 1981. Paginas: 1086 – 1087

4

o – Clorofenol 7.7 x 10 -9

m – Clorofenol 1.6 x 10 -9

p – Clorofenol 6.3 x 10 -8

o – Nitrofenol 6.8 x 10 -9

m – Nitrofenol 5.3 x 10 -9

p – Nitrofenol 7 x 10 -8

2, 4 – Ditrofenol 1.1 x 10 -4

2, 4, 6 – trinitrofenol

4.2 x 10 -1

1 – Naftol 4.9 x 10 -10

2 - Naftol 2.8 x 10 -10

Así pues, con las reacciones ácido–base, es posible explicar los efectos que tienen las variaciones en las estructuras sobre Ka

, estimando la diferencia de energía entre el acido y su base conjugada. Los factores estructurales que estabilizan la base conjugada, A: - mas que el acido, HA, hacen que el valor de K a sea mas alto. A la inversa, los factores estructurales que estabilizan a la base conjugada hacen que el valor de Ka sea más pequeño.

Los efectos de resonancia a menudo son un factor importante en las reacciones acido – base y los efectos de resonancia generalmente estabilizan a la base conjugada mas de lo que estabilizan el acido. Puede verse un claro ejemplo de esto si se considera nuevamente una de las explicaciones originales donde se trato de justificar la mayor acidez de un fenol en relación con la de un alcohol.

Compárense dos compuestos superficialmente similares, el ciclohexanol y el fenol.

Aunque el fenol es un acido débil al comparársele con un acido carboxílico como el acido acético (K a = 10-5), fenol es un acido mucho mas fuerte que el ciclohexanol. El fenol se disolverá en una solución acuosa de hidróxido es lo suficientemente fuerte como base para llevar acabo la siguiente reacción y producir fenóxido de sodio mientras que el ciclohexanol no lo hará. El Ion hidróxido es lo suficientemente fuerte como base para llevar a cabo la siguiente reacción y producir fenóxido de sodio soluble en agua.

La reacción correspondiente del ciclohexanol con hidróxido de sodio acuoso no se verificación en grado apreciable.

Para ambos, el fenol y el Ion fenóxido pueden escribirse estructuras en resonancia. A excepción de la estructuras de Kekulé, las estructurales en resonancia del fenol requieren de la separación de cargas opuestas mientras que las corresponsabilidades estructuras en resonancia del Ion fenóxido no lo requieren.Se necesita energía para separar a las cargas opuestas y por tanto puede concluirse que la resonancia contribuyen en menor grado a estabilizar el fenol que al Ion fenóxido. O sea, la resonancia estabiliza mas a la base conjugada (ion fenóxido) que al acido (fenol). La estabilidad por resonancia del Ion fenóxido es particularmente importante porque la carga negativa esta deslocalizada en el átomo de oxigeno como seria el caso en el anion del ciclohexanol. Puesto que la resonancia estabiliza mas al Ion fenóxido que al fenol mismo, la ionizacion del fenol es una reacción menos endotérmica que la correspondiente ionizacion del ciclohexanol. En consecuencia, el equilibrio entre el fenol y su base conjugada favorecerá la formación de la base conjugada y el Ion hidronio más que el correspondiente equilibrio del ciclohexanol. Ambos compuestos son ácidos débiles, pero de los dos, el fenol es el mas fuerte.

Si se examina la tabla anterior se ve que los fenoles que tienen grupos que atraen electrones unidos al anillo bencénico (Cl – o NO2 -) son más ácidos que el fenol mismo. Por otra parte, los fenoles que contienen grupos que liberan electrones son menos ácidos que el fenol. Esta tendencia puede explicarse observando tanto la resonancia como el efecto inductivo que estos grupos tienen el Ion fenóxido.

Los grupos metilo liberan electrones. Debido a esto el anillo bencénico de los aniones de cresol no puede deslocalizar a una carga negativa de forma tan efectiva como el anillo bencénico del Ion fenóxido.

Así pues, el anion (la base conjugada) de un cresol no esta estabilizado por resonancia de igual grado que el Ion fenóxido. En consecuencia los cresoles son menos ácidos que el fenol.

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Por el contrario los grupos que atraen electrones, ayudan a la deslocalización de la carga negativa de los aniones de fenol. Por lo tanto, los grupos que atraen electrones ayudan a estabilizar al anion y aumentar la acidez del fenol.

Los grupos nitro son particularmente efectivos en deslocalizar la carga negativa cuando esta en posición orto o para respecto al grupo – OH. En estos compuestos se encuentra que los efectos de resonancia son importantes si se examinan las estructuras en resonancia del Ion p – Nitrofenóxido. Una de estas estructuras en resonancia excepcionalmente estable por que los oxígenos electronegativos del grupo nitro son los que acomodan toda la carga negativa

Otras reacciones del grupo O – H de los fenoles

Los fenoles reaccionan con anhídridos de ácidos carboxílicos y cloruros de acido para formar esteres. Estas reacciones son bastante similares a las de los alcoholes.

Los fenoles pueden convertirse en éteres mediante la síntesis de Williamson. Puesto que los fenoles son mas ácidos que los alcoholes pueden convertirse en fenóxidos de sodio por reacción de hidróxido de sodio (en lugar de sodio metálico con el reactivo que se utiliza para convertir los alcoholes en Ion alcóxidos). Un ejemplo específico es la síntesis del anisol a partir del fenol.

Cuando los alquil, aril, éteres reaccionan con los ácidos fuertes como el HI y el HBr, la reacción produce un haluro de alquilo y un fenol. El fenol no reacciona posteriormente para producir un haluro de arilo por que el enlace C–O es muy fuerte.

Reacciones del anillo bencénico de los fenoles.

El grupo oxhidrilo es un potente activador, -un orientador orto–para- en las sustituciones aromáticas electrofílicas. El fenol mismo reacciona como bromo en solución acuosa para producir 2,4,6– tribromofenol en rendimiento casi cuantitativo.

La monobromación del fenol puede lograrse llevando a cabo la reacción en disulfuro de carbono a baja temperatura. El principal producto es el isómero para.

El fenol reacciona con ácido nítrico diluido produciendo una mezcla de o – y p-nitrofenol. Aunque el rendimiento es relativamente bajo los isómeros orto y para pueden separarse por destilación por vapor el o – nitrofenol es el isómero más volátil porque sus enlaces de hidrogeno son intramoleculares. Así pues, el o-nitrofenol destila con el vapor y el p–nitrofenol permanece en el matraz de destilación.

El Ion fenóxido es aun mas estable a la sustitución aromática electrofílica que el fenol mismo. Esta alta reactividad del anillo fenóxido se utiliza en una reacción llamada la reacción de Kolbe. En esta reacción el dióxido de carbono actúa como electrófilo.; Generalmente la reacción se lleva acabo permitiendo que el fenóxido de sodio absorba dióxido de carbono y calentando el producto a 125° bajo un a presión de varias atmósferas de dióxido de carbono. La acidificación subsecuente de la mezcla produciendo acido salicílico. El acido salicílico reacciona con anhídrido acético produciendo el analgésico que mas comúnmente utiliza el hombre, la aspirina5.

Cloruros de acido

Como para otros derivados de ácidos, las reacciones típicas de los cloruros de acido son las sustituciones nucleofílicas. El cloro es expulsado en forma de ion cloruro o de cloruro de hidrogeno, y su lugar lo ocupa algún otro grupo básico. Estas reacciones son mucho mas rápidas que las correspondientes a los halogenuros de alquilo, debido a la presencia del grupo carbonilo. Los cloruros de acido son los derivados mas reactivos de los ácidos carboxílicos.

Conversión de los Cloruros de ácido a derivados de acido

5 Solomons, G. Primera edición. “Química Orgánica”. Limusa Wiley. México. D.F.1990. Páginas: 645-654

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En el laboratorio es mas común preparar amidas y esteres con cloruros de acido que con los propios ácidos. Tanto la preparación del cloruro como sus reacciones con amoniaco y alcohol son reacciones rápidas y esencialmente irreversibles. Resulta mas conveniente realizar estos dos pasos que efectuar una sola reacción lenta y reversible con el acido.

Los cloruros de acido aromáticos (ArCOCl) son considerablemente menos reactivos que los alifáticos. Con agua fría, por ejemplo el cloruro de acetilo reacciona de manera casi explosiva, mientras el de benzoilo solo reacciona lentamente. La reacción de cloruros de ácidos aromáticos con un alcohol o un fenol se lleva acabo utilizando a menudo la técnica de Schotten-Baumann: el cloruro se añade en porciones (agitando vigorosamente) a una mezcla de compuesto hidroxilado y una base, por lo general hidróxido de sodio acuoso o piridina. La base no solo sirve para neutralizar el cloruro de hidrogeno, que de otro modo se liberaría, sino también para catalizar la reacción. Particularmente, la piridina parece que convierte al cloruro de acido en un agente acilante aun mas poderoso6.

Reacciones de los cloruros de acilo

Debido a que los cloruros de acilo son los derivados más reactivos, es necesario utilizar compuestos especiales para prepararlos. Se utilizan otros cloruros ácidos, los derivados de ácidos inorgánicos: se emplea PCl5, PCl3 y el SOCl2.Todos estos reactivos reaccionan con los ácidos carboxílicos para dar cloruros de acilo con buen rendimiento.

Reacciones generales:

Todas estas reacciones incluyen sustituciones nucleofílicas del Ion cloruro en un producto intermedio altamente reactivo: un clorosulfito de acilo protonado, un clorofosfito de acilo protonado o un clorofosfato de acilo protonado.

Debido a que los cloruros de acilo son los más reactivos de los derivados acilo, es fácil convertirlos en compuestos menos reactivos. Por tanto, muchas veces la mejor ruta de síntesis para obtener un anhídrido, un ester o una amina, incluye la síntesis inicial de un cloruro de acilo a partir del acido, y la conversión posterior del cloruro de acilo en el derivado acido deseado.

En este esquema se muestra la manera en la que es posible sintetizar los anhídridos ácidos, esteres y amidas a partir de ácidos, por la conversión inicial del acido en cloruros de acilo.

Los cloruros de acilo también reaccionan con el agua y (todavía más rápido) con una base acuosa7:

6 Morrison, “Química Orgánica”, 5 edición, ED. Adison, México D.F., 1987, Págs.: 981-984, 849-8527 Solomons, G .Segunda edición. “Química Orgánica” limusa Wiley. México. D.F. 2000. Paginas: 936-938

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MATERIAL

• Matraz Erlenmeyer 50 ml 1 • Espátula 1 • Probeta graduada 25 ml• Agitador mecánico • Barra de agitación • Vaso de pp de 250 ml• Embudo de filtración rápida • Recipiente de peltre • Pipeta graduada 10 ml

1• Büchner c/alargadera 1 • Vidrio de reloj • Kitasato c/manguera• Matraz Erlenmeyer 125 ml con tapón de corcho

• Pinzas de tres dedos • Barra para agitación

• Agitador magnético • Resistencia eléctrica

SUSTANCIAS

BENZOATO DE FENILOPropiedades Físicas Y Químicas: Estado físico: polvo de fluidez libre. Color y olor: blanco - picante débil. Densidad relativa: 1,23 (a 20 ºC). Densidad aparente: 0,62 - 0,65 (a 20 ºC). Punto de inflamación: mayor que la temperatura de descomposición autoacelerada (SADT) SADT: 60 ºC. Punto de autoencendido: > 380 ºC. Solubilidad en agua: insoluble. Oxígeno activo: 3,3 %Propiedades toxicológicas: Piel no irritante (4 h de exposición). Ojos ligeramente irritante (5 min. de exposición) moderadamente irritante. Genotoxicidad no mutagénico (prueba de Ames). Otra información no carcinogénico BENZOATO DE SODIO C6H5COONa Masa molecular: 144.1053 Propiedades químicas: El Benzoato de sodio, también conocido como benzoato de sosa o (E211), es una sal del ácido benzoico, blanca, cristalina o granulada. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol. La sal es antiséptica y se usa generalmente para conservar los alimentos. En cantidades elevadas es tóxica. Puede ser producido por reacción de hidróxido sódico con ácido benzoico.Propiedades físicas: Densidad 1.44 g cm−3 Punto de fusión >300 °CCLORURO DE BENZOILO C7H5ClO/C6H5COCl Masa molecular: 140.57Propiedades químicas: En contacto con superficies calientes o con llamas esta sustancia se descompone formando gases altamente tóxicos y corrosivos de fosgeno y cloruro de hidrógeno. La sustancia se descompone violentamente al calentarla intensamente o en contacto con álcalis, aminas, otros compuestos básicos, DMSO, causando peligro de incendio o explosión. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes. Reacciona con agua o humedad produciendo calor y humos tóxicos y corrosivos. Ataca a mucho13400&127;Propiedades toxicológicas: Inhalación; sensación de quemazón, tos, jadeo, dolor de garganta. Piel: Enrojecimiento, quemaduras cutáneas, dolor. Ojos; Enrojecimiento, dolor, quemaduras profundas graves. Ingestión; Calambres abdominales, dolor abdominal, debilidad.Propiedades físicas: Punto de ebullición: 197.2°C. Punto de fusión: -1°C. Densidad relativa (agua = 1): 1.21. Solubilidad en agua: decompone Presión de vapor, Pa a 20°C: 50. Densidad relativa de vapor (aire = 1): 4.88. Punto de inflamación: 88°C. Temperatura de autoignición: 197°C. ETANOL (Alcohol etílico: CH3CH2OH/C2H5OH): Masa molecular: 46.1: Líquido incoloro, de olor característico. Peligros físicos: El vapor se mezcla bien con el aire, formándose fácilmente mezclas explosivas. Peligros químicos: Reacciona lentamente con hipoclorito cálcico, óxido de plata y amoníaco, originando peligro de incendio y explosión. Reacciona violentamente con oxidantes fuertes tales como, ácido nítrico o perclorato magnésico, originando peligro de incendio y explosión. Vías de exposición: La sustancia se puede absorber por inhalación del vapor y por ingestión. Toxicidad: Por evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar bastante lentamente una concentración nociva en el aire. La sustancia irrita los ojos. La inhalación de altas concentraciones del vapor puede originar irritación de los ojos y del tracto respiratorio. La sustancia puede causar efectos en el sistema nervioso central. El líquido desengrasa la piel. La sustancia puede afecta al tracto respiratorio superior y al sistema nervioso central, dando lugar a irritación, dolor de cabeza, fatiga y falta de concentración. La ingesta crónica de etanol puede causar cirrosis hepática.Propiedades físicas: Punto de ebullición: 79°C; Punto de fusión: -117°C; Densidad relativa (agua = 1): 0.8; Solubilidad en agua: Miscible; Presión de vapor, kPa a 20°C: 5.8; Densidad relativa de vapor (aire = 1): 1.6; Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.03; Punto de inflamación: 13°C (c.c.); Temperatura de autoignición: 363°C; Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 3.3-19FENOL C6H6O/C6H5OH Masa molecular: 94.1Propiedades químicas: Puede explotar por calentamiento intenso por encima de 78°C. La disolución en agua es un ácido débil. Reacciona con oxidantes, originando peligro de incendio y explosión.

• Fenol 1 g • Cloruro de benzoilo 2 ml • Sol. de NaOH al 10 % 15 ml • Etanol 5 ml

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Propiedades toxicológicas: Inhalación; Sensación de quemazón, tos, vértigo, dolor de cabeza, náuseas, jadeo, vómitos, pérdida del conocimiento. Piel ¡Puede Absorberse! Quemaduras cutáneas graves, shock, colapso, efecto anestésico local, convulsiones, shock, colapso, coma, muerte .Ojos; Pérdida de visión, quemaduras profundas graves. Ingestión; Corrosivo. Dolor abdominal, convulsiones, diarrea, dolor de garganta, coloración oscura de la orina.Propiedades físicas: Punto de ebullición: 182°C. Punto de fusión: 43°C. Densidad relativa (agua = 1): 1.06Solubilidad en agua, g/100 ml: 7. Solubilidad en agua: Moderada. Presión de vapor, Pa a 20°C: 47. Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.2. Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1.001. Punto de inflamación: 79°C c.c. Temperatura de autoignición: 715°C. Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.36-10. Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 1.46FENOLATO DE SODIOPropiedades Físicas Y Químicas; Aspecto: Líquido pardo oscuro. Estado Físico: Líquido. Olor: Fenol pH: 11,5. Presión del vapor: Indeterminado. Densidad del vapor (aire = 1): Indeterminado. Punto de ebullición: Indeterminado. Punto de congelación: No es pertinente en este caso. Punto de ignición: No es pertinente en este caso. Método: No es pertinente en este caso. Temperatura de ignición espontánea: No es pertinente en este caso. Limites de combustibilidad: Límite inferior de explosión: No es pertinente en este caso Límite Superior de Concentración Explosiva: No es pertinente en este caso. Gravedad Específica (agua = 1): Indeterminado. Tasa de evaporación (agua = 1): Indeterminado. Contenido de compuestos orgánicos volátiles: Indeterminado. Coeficiente de Partición (n-octanol/agua): No es pertinente en este caso. Solubilidad: Agua: Mezclable: Acido: IndeterminadoPropiedades toxicológicas: Contacto con los Ojos: Causa irritación. Contacto con la Piel: Causa irritaciónAbsorción por la Piel: Puede ser absorbido a través de la piel. Órganos Afectados: No se ha reportado ninguno. Ingestión: Causa: calambres abdominales dolor abdominal Puede causar: quemaduras de la boca y el esófago. Órganos Afectados: No se ha reportado ninguno. Inhalación: Podría causar: irritación del sistema respiratorio neumonitis química. Órganos Afectados: PulmonesHIDROXIDO DE SODIO (Hidróxido sódico, Sosa cáustica, Sosa: NaOH; Masa molecular: 40.0g/mol)Propiedades físicas: Punto de ebullición: 1390°C; Punto de fusión: 318°C; Densidad relativa (agua = 1): 2.1; Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 109; Presión de vapor, kPa a 739°C: 0.13Propiedades toxicológicas: Inhalación: Corrosivo. Sensación de quemazón, tos, dificultad respiratoria, jadeo, dolor de garganta; Piel: Corrosivo. Quemaduras cutáneas graves, dolor; Ojos: Corrosivo. Dolor, visión borrosa, quemaduras profundas graves; Inhalación: Corrosivo. Sensación de quemazón, tos, dificultad respiratoria; Piel Corrosivo. Enrojecimiento, graves quemaduras cutáneas, dolor; Ojos: Corrosivo. Enrojecimiento, dolor, visión borrosa, quemaduras profundas graves; Ingestión: Corrosivo. Dolor abdominal, sensación de quemazón, diarrea, vómitos, colapso.Propiedades químicas: La sustancia es una base fuerte, reacciona violentamente con ácidos y es corrosiva en ambientes húmedos para metales tales como cinc, aluminio, estaño y plomo originando hidrógeno (combustible y explosivo). Ataca a algunas formas de plástico, de caucho y de recubrimientos. Absorbe rápidamente dióxido de carbono y agua del aire. Puede generar calor en contacto con la humedad o el agua8.

PROCEDIMIENTO

Disuelva 1 g de fenol en 15 ml de solución de sosa al 10% en un matraz Erlenmeyer de 125 ml. Adicione 2 ml de cloruro de benzoilo (Nota 1), agite la mezcla de reacción por 15 minutos mediante un agitador magnético, el matráz deberá estar tapado por un tapón de corcho que se quitará de vez en cuando para evitar que la presión lo levante. Al final de este periodo la reacción debe haberse llevado al cabo y separado un producto sólido, filtre el sólido al vacío, lave con agua y seque por succión. Recristalice el producto crudo de etanol y seque. Calcule el rendimiento y determine el punto de fusión (Nota 2).

NOTAS1) La adición del cloruro de benzoilo debe hacerse en la campana.2) El punto de fusión del producto puro es de 70º C.

RESULTADOS

8 www.mtas.es

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REACCIÓN:

V= 2 ml ρ= 1.211 g/ml

PM= 94.11 g/mol PM= 140.57 g/mol

PM= 198.22 g/mol

m= 1.00 g m= 2.422 g m= 0.9580gn= 0.0106 mol n= 0.0172 mol n= 0.0048 molp. f.= 40-42 °C p.

p. eb.= 198 °C p.f. = 64ºC

MECANISMO:

DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

Se realizó la obtención de benzoato de fenilo por medio de la reacción de Schotten Baumann la cuál consistió en añadir al cloruro en pequeñas porciones, agitando para ello vigorosamente una mezcla del compuesto hidroxilado (el fenol) y una base, como lo es el hidróxido de sodio acuoso o la piridina (que en este caso no utilizamos).

La función del NaOH, durante toda la reacción fue de neutralizar el ácido (ya que en este caso el fenol sirvió como ácido), y canalizar la reacción.

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La primer reacción que se formo fue una reacción ácido-base entre el fenol y la sosa para de esta forma formar el fenóxido de sodio y ya que se formo agua se encontraba en medio acuoso formando de esta forma el ion que nos ayudó a proseguir con la reacción ya que este se convirtió en un neutrófilo. En este paso tuvimos un sólido color crema que precipitaba (por ser insoluble) del agua en la cuál se encontraba disuelto el NaCl formado, sin embargo en este paso aún no se encontraba puro por lo que se pasó a filtrar y a recristalizar para purificar el producto.

Al recristalizar se obtuvieron pequeños y finos cristales blancos brillantes a los cuáles se les determinó su punto de fusión el cuál determinamos que fue de 64ºC, Según la técnica, este debía de ser de 70ºC, sin embargo ya que la altura de la ciudad de México es diferente a la del nivel del mar, la presión disminuye y por lo tanto es posible que la temperatura de estos puntos de referencia sea menor a la estipulada, por lo cuál fue que nos dio algunos grados menores la determinación del punto de fusión del producto.

Por último se determinó el rendimiento de la reacción total el cuál fue del 45.59%, este no fue muy bueno, posiblemente debido a que el papel filtro utilizado era demasiado delgado, lo cuál pudo propiciar a que se perdiera producto en el filtrado, ya que se observo en las aguas madres al final del experimento una gran cantidad de sólido precipitado en ellas, que se piensa pudo ser el producto que no se obtuvo de rendimiento.

CUESTIONARIO

1) Escriba un mecanismo razonable para la obtención de benzoato de fenilo.

2) Haga un esquema de separación de benzoato de fenilo de la mezcla de reacción.

3) Asigne las bandas principales a los grupos funcionales presentes en los espectros de I.R. de reactivos y productos.

Espectros de I.R.

a) Fenol

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CONCLUSIONES:

Por medio de esta práctica se realizó una esterificación por medio de la reacción entre un cloruro de acilo y un alcohol y al ser el cloruro de acilo aromático, al agregar una base para eliminar el ácido clorhídrico mientras este se esta formando, fue utilizado el procedimiento o método conocido como método de Shotten-Baumann, el cuál nos permitió la formación del éster (en este caso el benzoato de fenilo), el cuál por medio de técnicas ya conocidas se obtuvo de forma pura y al cuál se le determinaron algunas propiedades físicas.

REFERENCIAS:

Fessenden, R. J y Fessenden, S. J. “Química Orgánica”. Grupo editorial Iberoamericana. California. Estados Unidos. 1983. Página: 492

Mena, M.E. “Química Orgánica”, ED, Publicaciones Cultural, México D.F. 1990, Pág.:456-462 Morrison, “Química Orgánica”, 5 edición, ED. Adison, México D.F., 1987, Págs.: 981-984, 849-852 Solomons, G. Primera edición. “Química Orgánica”. Limusa Wiley. México. D.F.1990. pp. : 645-654 Solomons, G .Segunda edición. “Química Orgánica” limusa Wiley. México. D.F. 2000. pp.: 936-938 Wingrove, A.S y Cret, R.L. “Química Orgánica”. Harper and Row. Publishers Inc. N.Y 1981. pp: 1086 – 1087 www.mtas.es

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