I.- OBJETIVOS

Aprender el mecanismo de nitración Obtener la nitración de la acetanilida Obtener mediante cálculos el rendimiento de la nitración de la acetanilida.

II.- FUNDAMENTO TEORICO

AcetanilidaLa acetanilida es una sustancia química sólida e inodora con apariencia de hoja. También es conocida como N-fenilacetamida y antiguamente era conocida por el nombre de marca antifebrin.La acetanilida puede producirse reaccionando cloruro de fenilamonio o anilina con anhídrido acético.Este compuesto es levemente soluble en caliente. Tiene la capacidad de autoinflamarse si alcanza una temperatura de 545 °C, pero de lo contrario es estable bajo la mayoría de condiciones. Los cristales puros son de color blanco. Es inflamable.

Aplicaciones

La acetanilida se usa como un inhibidor en el peróxido de hidrógeno y para estabilizar barnices de éster de celulosa. También se han encontrado usos en la intermediación como acelerador de la síntesis del caucho, tintes y síntesis intermedia de tinte y síntesis de alcanfor. La acetanilida fue usada como un precursor en la síntesis de la penicilina y otros medicamentos y sus intermedios.

Es el fármaco madre de los derivados para-aminofenol (fenacetina, acetaminofeno). La acetanilida tiene propiedades analgésicas y de reducción de fiebre;1 está en la misma clase de fármacos como el acetaminofén (paracetamol). Bajo el nombre acetanilida antiguamente figuraba en la fórmula de varios medicamentos específicos y sobre drogas de venta libre. En 1948, Julius Axelrod y Bernard Brodie descubrieron que la acetanilida es mucho más tóxica en estas aplicaciones que otros fármacos, causando metemoglobinemia y en última instancia produciendo daños al hígado y los riñones. Por eso, la acetanilida ha sido reemplazada en gran parte por fármacos menos tóxicos, en particular acetaminofén, que es un metabolito de la acetanilida y el uso del cual Axelrod y Brodie sugirieron en el mismo estudio.

Nitración aromática

La sustitución de un átomo de hidrógeno sobre el núcleo aromático por el grupo nitro se conoce como nitraciónaromática. Algunos de los compuestos aromáticos nitrados son de gran importancia práctica, por lo cual sus preparaciones y en particular la nitración de los compuestos aromáticos han sido estudiados con gran detalle. Como consecuencia de ello se sabe con exactitud cómo llevar a cabo con eficacia el proceso de nitración y también se tienen bastante conocimiento sobre el mecanismo de la nitración aromática que sobre cualquier otra de las reacciones de sustitución aromática. La nitración se origina ordinariamente tratando el compuesto aromático con una mezcla de ácido nítrico y sulfúrico concentrado. El agente nitrante es el ion nitronio cargado positivamente (NO2)+, el cual se forma según la siguiente reacción:

HNO3 + 2H2SO4 (NO2)+ + 2HSO4-

El ácido nítrico puede reaccionar consigo mismo de modo análogo, por lo cual puede actuar por si solo como agente nitrante, aunque únicamente frente a determinados compuestos aromáticos como el fenol:NO3H (NO2)+ + 2NO3- + H3O4 Los compuestos aromáticos nitrados presentan interés por su empleo como explosivos y porque pueden ser transformados fácilmente por reducción a las aminas primarias correspondientes , las cuales son a su vez sustancias de partida para la preparación de muchos colorantes Los compuestos nitrados contienen un enlace carbono nitrógeno R-NO2, como se demuestra al poder ser reducidos a las aminas primarias . En cambio los esteres nitrosos como R-O-N =O ,isomeros de los compuestos nitrados , no dan por reducción compuestos que contienen un nitrógeno unido a carbono. El proceso de nitración siempre va acompañado de una destrucción parcial de la sustancia orgánica tomada de oxidación, ruptura del propano solo alrededor del 40% se transforma en un nitro compuesto. La mezcla de nitrocompuestos tiene la siguiente composición:CH3 –CH2 –CH3 + HNO3 CH3NO2 + C2H5NO2 + C3H7NO2 La nitración es tanto menos fácil cuantos más grupos nitros existan en la molécula. Otros

sustituyentes suelen facilitar la nitración en la industria se opera en reactores de fundición de ferrosilicio con dobles paredes, para poder calentar o enfriar, como las derivados son insolubles en agua, una vez terminada la reacción se vierte el producto sobre agua con hielo, después se recoge el precipitado por filtración y del filtrado se recupera el ácido sulfúrico por concentración.

Nitración de la Acetanilida El mecanismo de la nitración de la acetanilida es que un ion nitronio de la mezcla es el que efectúa el ataque electrolítico en el núcleo aromático. La nitración directa de la anilina y de las otras muchas aminas en solución de ácido sulfúrico concentrado origina generalmente una mezcla de productosResinosos coloreados a menos que la solución se diluya con un considerable exceso de ácido sulfúrico concentrado. En estas últimas condiciones la nitración de la acetanilida, suministra una mezcla de las 3 nitroacetanilidas isómeras(o, m y p). La nitración directa de la anilina origina generalmente una mezcla de productos resinosos coloreados para obtener el isómero“Para“generalmente se refiere 2 etapas:Nitración de la Acetanilida Hidrólisis de la Para – Nitroacetanilida a p – nitroanilida.Son cristales blancos, solubles en alcohol y éter muy ligeramente en agua fría, soluble en agua caliente y soluciones de hidróxido de potasio. Se usa en la producción de p-nitronilida que se usa para intermedios de colorantes, especialmente rojo de p-nitronilida, inhibidores de gomas de gasolina, inhibidores de corrosión.

III.- MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales

Tubo de ensayo Bagueta Vaso de precipitados Embudo Papel de filtro Termómetro.

Reactivos

Ácido Nítrico Ácido Sulfúrico Agua (hielo). Papel de filtro

IV.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

En un tubo de ensayo coloque 0.5g de acetanilida y añade 30 gotas de ácidosulfúrico, luego agite con cuidado hasta que la acetanilida se disuelva. Ayúdese con la bagueta.

Enfría la solución hasta que alcance 20°C (en un vaso con hielo picado) añada gota a gota y agitando el ácido nítrico concentrado teniendo en cuenta que la temperatura de reacción no exceda los 30°C, deje en reposo 15 minutos.

Pase la solución de un vaso con agua fría (agua con cubitos de hielo) se agita la mezcla, se filtra bajo vacío y el filtrado se lava con agua fría.Seque el producto, calcule el rendimiento y entréguelo.Nota: si el producto tiene o-nitroacetanilida, purifique por

recristianización en alcohol etílico al 80%.

RESULTADOSMasa de acetanilida = 0.5gMasa del papel filtro=0.4gEl porcentaje de error entre las masas de acetanilida es:

Como la masa final fue muy pequeña dio un porcentaje de error de un 0.01

IV. –CONCLUSIONES

El producto nitrado que obtuvimos es insoluble en agua ya que reacciona con este formando precipitado. Tiene que ver como se trabaja en el medio para que se forme el para y orto. A la nitración pueden someterse no solo diferentes hidrocarburos aromáticos (incluyendopolinucleares) sino también los compuestos que ya tienen en el núcleo otros grupos: los halógenos, hidróxidos, grupos sulfos, grupos aminos, y otros. Los compuestos a obtener tienen gran importancia con los semiproductos en la síntesis de los colorantes preparados farmacéuticos y otros.

V.- RECOMENDACIONES

Antes de la reacción del H2SO4 con el HNO3 tener un depósito de H2O con hielo porque la reacción es exotérmica.

En caso de que no se diluya la acetanilida en medio acido, agregar la misma proporción de 2 volúmenes de H2SO4 con un volumen de HN03

El agua que va a disolver la solución tiene que ser helada y no en exceso ya que puede disolver el NO2+.

La acetanilida tiene que estar diluida completamente para que se forme el precipitado.

VI.- BIBLIOGRAFÍA.

Guía para el análisis de los compuestos del carbono.Curso Práctico de química orgánica, Ray Q. Brewter.Química orgánica , Morrison

CUESTIONARIO

1.- Presenta las reacciones de nitración por pasos de los siguientes compuestos.Acetalinida, anilina y acido benzoico.

NitrocompuestosLos nitrocompuestos; son compuestos orgánicos que contienen uno o másgrupos funcionalesNitro (-NO2).Son a menudo altamente explosivos; impurezas varias o una manipulacióninapropiada pueden fácilmente desencadenar una descomposición exotérmicaviolenta. Existen dos clases de compuesto nitro los aromáticos y los alifáticosExisten nitrocompuestos alifáticos y aromáticos.Los nitrocompuestos aromáticos se preparan casi siempre por nitración directa del anillo aromático utilizando ácido nítrico. No obstante, y puesto que el ácido nítrico es un agente oxidante, con frecuencia es necesario proteger a los sustituyentes del anillo sensibles a la oxidación antes de efectuar la nitración. La anilina, por ejemplo, se oxida con facilidad. La oxidación se reduce al mínimo realizando su nitración en presencia de ácido sulfúrico

Acetanilida

ANILINA

ACIDO BENZOICO

2.- INDIQUE EL PRODUCTO O LOS PRODUCTOS PRINCIPALES DE MONONITRACION PARA CADA UNO DE LOS SIGUIENTES COMPUESTOS.

Mononitracion del m-metoxifenol

Mononitracion del 3,5- dibromobenceno

Mononitracion p – toluidina

3. Formule y sintetice un explosivo importante que sea polinitrocompuesto.

El trinitrotolueno (TNT) (notación IUPAC) es un hidrocarburo aromático cristalino de color amarillo pálido que se funde a 81 °C. Es un compuesto químico explosivo y parte de varias mezclas explosivas, por ejemplo el amatol, que se obtiene mezclando TNT con nitrato de amonio. Se prepara por la nitración de tolueno (C6H5C H 3); tiene fórmula química C 6H2(N O 2)3C H 3.

En su forma refinada, el trinitrotolueno es bastante estable y, a diferencia de la nitroglicerina, es relativamente insensible a la fricción, a los golpes o a la agitación. Explota cuando un objeto de 2 kg de masa cae sobre él desde 35 cm de altura (es decir, 2 kg a una velocidad de 2,62 m/s, o una fuerza de 19,6 Newtons, o una energía de 6,86 Julios). Su temperatura de explosión, cuando es anhidrido, es de 470 °C. Esto significa que se debe utilizar un detonador.

Su explosión se produce de acuerdo con las siguientes reacciones:

C6H2(NO2)3CH3 → 6CO+2.5H2+1.5N2+C

C6H2 (CH3) (CH2)2 → 6CO+0.5CH4+0.5H2+1.5N2

2,4,6-Trinitrotolueno

Nitrobencenos.-Al producirse la nitración del benceno, se obtienen como productos derivados de ésteel mononitrobenceno (MNB), el dinitrobenceno (DNB) y el trinitrobenceno (TNB), conocidos como explosivos aromáticos, siendo el último de ellos el máspotente.

El nitrobenceno, C6H5NO2, es muy fácil depreparar por la adición gradual, aplicando una suave agitación, de una mezclafría de 4 c.c. de ácido sulfúrico concentrado y 3 c.c. de ácido nítricoconcentrado, a 2 c.c. de benceno contenido en un pequeño frasco. Se permite quela temperatura llegue a 50ºC y después de unos pocos minutos, el líquidoamarillento se vierte en un exceso de agua fría. El nitrobenceno se separa comoun pesado aceite, de color amarillo claro, con olor de almendras amargas:

C6H6 + HONO2 ======> C6H5NO2 + H2O

Explosivos derivados de la anilina

El más importante de éstos es el tetrilo,tambiénllamado tetralita. Su nombre científico es 2, 4,6-tetranitrometilanilina otrinitrofenilmetilnitramina, y su fórmula molecular es C7H5N5O8.Se prepara por nitración de la dimetilanilina, utilizando ácido sulfúrico enun proceso que da como resultado un polvo de color amarillo sucio: el tetrilobruto. Posteriormente se desacidifica con enérgicos lavados de agua.

Este tetrilo funde a alrededor de 120º C; por recristalización en benzol o acetonase forma una variedad más pura, que funde a 128º C. El tetrilo “standard”sueco no funde a menos de 129º C y permanece estable durante al menos 40minutos a 80º C.

Una vez separado de sus soluciones el tetrilo es un polvo fino y cristalino, coloramarillo claro, con densidad absoluta igual a 1,73. Es muy poco soluble en aguay poco en alcohol, pero se disuelve con facilidad en benzol o acetona. Esvenenoso, y al ser inflamado o calentado a 200º C arde con llama luminosa yclara. Es muy sensible a la percusión (detona con facilidad) por lo cual se los huele utilizar como cebo o multiplicador, o mezclado con otras sustancias. Sufuerza expansiva es de 375 c.c. (mayor a la del ácido pícrico), y en estadopuro se lo utiliza prensado para aprovechar su gran poder rompedor.

Estrechamente relacionado con el tetrilo está el pentrilo pentril, llamado oficialmente (2, 4,6-tetranitrofenilamino)-nitrato de etilo.Su fórmula desarrollada difiere de la del tetrilo sólo por la presencia de unradical nitrato de etilo remplazando a un radical metilo, siendo su fórmulamolecular C8H6N6O10.

Se obtiene por nitración del 2,4-dinitrofenilaminoetanol, preparado por reacciónentre aminoetanol y dinitroclorobenceno. Es más potente que el tetrilo, manifestando especialmente su poder como explosivo rompedor (16% mayor potenciaque el tetrilo).