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PRÁCTICA No. 1. SÍNTESIS DE FURANOS. OBTENCIÓN DEL FURFURAL. OBJETIVOS. a) Obtener el furfural por deshidratación de pentosas en medio ácido. b) Identificar el producto obtenido por medio de un derivado y otras pruebas de identificación. c) Revisar el interés biológico de los derivados del furfural. REACCIÓN. O CH=O H 3 O + , CALOR CH=O HO HO OH HO PENTOSA FURFURAL MATERIAL. Matraz de fondo redondo de 100 mL, con una boca (junta esmerilada 14/20) 1 Espátula de acero inoxidable 1 Refrigerante de agua (junta esmerilada 14/20) con mangueras 1 Varilla de vidrio 1 Colector de destilación 1 Embudo de separación de 125 mL con tapón 1 T de destilación 1 Probeta graduada de 25 mL 1 Equipo de vidrio a microescala 1 Recipiente de peltre 1 Vaso de precipitados de 100 mL 1 Pipeta graduada de 10 mL 1 Embudo de filtración rápida 1 Embudo Büchner con alargadera 1 Recipiente para baño María 1 Matraz Erlenmeyer 125 mL 1 Tubo de ensayo de 16 X l50 mm 1 Pinza de tres dedos con nuez 1 Matraz Kitazato de 250 mL con manguera 1 Lentes de protección 1

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PRÁCTICA No. 1. SÍNTESIS DE FURANOS.

OBTENCIÓN DEL FURFURAL. OBJETIVOS. a) Obtener el furfural por deshidratación de pentosas en medio ácido. b) Identificar el producto obtenido por medio de un derivado y otras pruebas de

identificación. c) Revisar el interés biológico de los derivados del furfural. REACCIÓN.

O CH=O

H3O+, CALOR

CH=OHO

HO OH

HO

PENTOSA FURFURAL

MATERIAL.

Matraz de fondo redondo de 100 mL, con una boca (junta esmerilada 14/20)

1 Espátula de acero inoxidable

1

Refrigerante de agua (junta esmerilada 14/20) con mangueras

1 Varilla de vidrio 1

Colector de destilación 1 Embudo de separación de 125 mL con tapón

1

T de destilación 1 Probeta graduada de 25 mL 1

Equipo de vidrio a microescala 1 Recipiente de peltre 1

Vaso de precipitados de 100 mL

1 Pipeta graduada de 10 mL 1

Embudo de filtración rápida 1 Embudo Büchner con alargadera

1

Recipiente para baño María 1 Matraz Erlenmeyer 125 mL 1

Tubo de ensayo de 16 X l50 mm

1 Pinza de tres dedos con nuez

1

Matraz Kitazato de 250 mL con manguera

1 Lentes de protección 1

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REACTIVOS CANTIDAD

Salvado 7.5 g

Sulfato de sodio anhidro (QP) 5.0 g

Cloruro de sodio (QP) 3.0 g

Solución de la 2,4-dinitrofenilhidrazina

2.0 mL

Carbonato de sodio (QP) 3.0 g

Ácido clorhídrico al 12% 40 mL

Cloruro de metileno (QP) 45 mL

Reactivo de Tollens 2 mL

Acetato de anilinio 2 mL

ANTECEDENTES. 1) La pared celular de los vegetales es rica en pentosanos, los cuales al ser

hidrolizados y deshidratarse en medio ácido forman el furfural. 2) La presencia del grupo funcional aldehído en la estructura del furfural facilita su

identificación. Al hacer reaccionar este compuesto con la 2,4-dinitrofenilhidrazina, se forma la 2,4-dinitrofenilhidrazona correspondiente, la cual tiene un punto de fusión característico. Así mismo, al hacer reaccionar el furfural con el reactivo de Tollens se forma un espejo de plata reducida.

PROCEDIMIENTO. En un matraz de fondo redondo de 100 mL, con una boca (junta esmerilada 14/20), coloque 7.5 g de salvado (NOTA 1) y 40 mL de ácido clorhídrico al 12%. Adapte el refrigerante de agua en posición de destilación y caliente la mezcla a ebullición suave, haciendo uso del mechero. Colecte el destilado hasta un volumen de 20-25 mL (NOTA 2) (DESECHO 1). Neutralice el destilado con carbonato de sodio sólido, satúrelo con cloruro de sodio y aísle el furfural a través de una extracción líquido-líquido con cloruro de metileno (tres porciones de 15 mL cada una) (DESECHO 2). Seque el extracto con sulfato de sodio anhidro y filtre (o decante) para eliminar el sulfato de sodio. Coloque la solución seca de cloruro de metileno en el matraz redondo de 100 mL, coloque el magneto y destile el cloruro de metileno con un baño María, (NOTA 4) hasta que en el matraz quede un residuo aceitoso de color amarillo y olor característico (DESECHO 3). Con este residuo efectúe las siguientes pruebas de identificación: a) En un tubo de ensayo coloque de 1 a 2 mL de una solución de la

2,4-dinitrofenilhidrazina y 1 ó 2 gotas del residuo aceitoso. Observe la formación de un sólido de color anaranjado, sepárelo por filtración al vacío y determine el punto de fusión del producto seco (NOTA 3).

b) En una tira de papel filtro de 8 cm impregnada con acetato de anilinio, adicione 1 ó 2 gotas del residuo aceitoso; observe el color que toma el papel. Una prueba positiva queda indicada por la aparición de un color rojo cereza en el papel.

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c) En un tubo de ensayo coloque 2 mL del reactivo de Tollens y de 2 a 3 gotas del residuo aceitoso. Mezcle homogéneamente el contenido del tubo y observe la formación de un espejo de plata que se deposita en las paredes del tubo.

NOTAS. 1) Debe ser fresco para obtener un buen rendimiento. 2) No lleve la destilación a sequedad, y el residuo deséchelo en el cesto de la

basura.

3) El punto de fusión de la 2,4-dinitrofenilhidrazona del furfural es de 230 oC. 4) Por Ningún motivo utilice el mechero para hacer la destilación. Disolvente

inflamable. DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el RESIDUO DE LA DESTILACIÓN (el sólido residual del

salvado o de la fuente de fibra utilizada) en el RECIPIENTE INDICADO, que se encuentra en la campana.

DESECHO 2) Colocar el filtrado en el FRASCO DE DESECHOS ACUOSOS DE LA EXTRACCIÓN DEL FURFURAL, que se encuentra en la campana.

DESECHO 3) El diclorometano (cloruro de metileno) que se recupera a través de la destilación se coloca en una botella que tenga una etiqueta que diga DICLOROMETANO RECUPERADO.

ANTECEDENTES 1) Métodos generales de obtención de furanos. 2) Fundamento químico y mecanismo de la reacción. 3) Derivados del furfural con importancia en alimentos o en su defecto farmacéutica. 4) Técnicas de preparación del reactivo de Tollens, de la solución de la

2,4-dinitrofenilhidrazina y del acetato de anilinio. BIBLIOGRAFÍA. a) Adams, R.; VoorHees, V.; Organic Synthesis, Coll. Vol. I, pag. 281. b) Paquette, L. A.; Fundamentos de Química Heterocíclica, págs. 117-118. Ed.

Limusa, México, 1987. c) Acheson, R. M.; Química Heterocíclica, págs. 157-159. Ed. Publicaciones

Cultural, México, 1981.

ON N

H

NO2

NO2

H

p. f. 161.7 °C

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PRÁCTICA No. 2. SÍNTESIS DE PIRROLES.

OBTENCIÓN DEL 1-FENIL-2,5-DIMETILPIRROL. OBJETIVOS. a) Ilustrar la reacción de Paal-Knorr. b) Obtener el 1-fenil-2,5-dimetilpirrol a través de una reacción de condensación

entre un compuesto 1,4-dicarbonílico y la anilina. REACCIÓN.

EtOH,

O

CH3CH3 OCH3CH3 N

NH2

+HCl (cat.)

ANTECEDENTES. Las 1,4-dicetonas se ciclizan con facilidad para formar anillos heterocíclicos de 5 miembros con 1 heteroátomo, por medio de la reacción de Paal-Knorr. Así la acetonilacetona (2,5-hexanodiona) en presencia de anilina (o derivados de la misma) forma el 1-fenil-2,5-dimetilpirrol correspondiente.

MATERIAL

Vial de 5 mL con fondo cónico (junta esmerilada)

1 Vaso de precipitados de 10 mL 1

Refrigerante de agua (con junta esmerilada) con mangueras

1 Vaso de precipitados de 30 mL 1

Matraz Erlenmeyer de 50 mL 1 Barra de agitación magnética en forma cónica

1

Parrilla con agitación magnética 1 Varilla de vidrio 1

Baño de arena 1 Termómetro de -10 a 400 C 1

Espátula de acero inoxidable 1 Pinza de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 50 mL con manguera 1 Soporte Universal 1

Embudo Hirsch con alargadera 1

REACTIVOS CANTIDAD

Acetonilacetona (2,5-hexanodiona) (QP) 0.223 mL

Anilina recién destilada (QP) 0.19 mL

Ácido clorhídrico (38%) (RA) 0.075 mL

Ácido clorhídrico (0.5 M) (se disuelven 2 mL de HCl concentrado en

50 mL de agua)

5 mL

Etanol (disolvente) (QP) 0.5 mL

Etanol (disolvente para recristalizar) (QP) 20 mL

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PROCEDIMIENTO. En un matraz quickfit de 125 mL, coloque 0.78 mL (0.8 g, 8.56 mmol) de anilina, 1.0 mL. (0.97 g, 8.53 mmol) de 2,5-hexanodiona, una gota de HCl concentrado, 7.5 mL de etanol y un agitador magnético. Se adapta un refrigerante de agua en posición de reflujo y se calienta durante 25 min. Al finalizar el tiempo de calentamiento, la mezcla de reacción se vierte en un matraz Erlenmeyer que contenga 25 mL de agua y 1.5 mL de HCl concentrado. El producto se aisla por filtración a vacio y se lava con agua (aproximadamente 25 mL). El producto se purifica por par de disolventes etanol-agua. El producto se seca, se pesa para determinar el rendimiento y se determina el punto de fusión 50-51°C.

GUIA DE ESTUDIO. 1) Importancia de la síntesis de Paal-Knorr. 2) Mecanismo de reacción más probable en la reacción de ciclación. 3) Métodos de obtención de la acetonilacetona. 4) Propiedades y toxicidad de los reactivos y del producto obtenido. 5) Importancia farmacéutica de los derivados del pirrol. BIBLIOGRAFÍA. 1) Al-Awar, R.; Wahl, G; J. Chem. Educ., 1990, 67, 265-266. 2) Shaw, D.; Wood, W.; J. Chem. Educ., 1992, 69, A313. 3) Acheson, R. M.; Química Heterocíclica, págs. 120-121,

Ed. Publicaciones Cultural, México, 1981. 4) Paquette, L. A.; Fundamentos de Química Heterocíclica, págs. 119-120, Ed.

Limusa, México, 1987.

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PRÁCTICA No. 3. SÍNTESIS DE INDOLES.

OBTENCIÓN DEL 1,2,3,4-TETRAHIDROCARBAZOL. OBJETIVOS. a) Ilustrar la síntesis de indoles de Fischer. b) Preparar el 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol, a partir de la fenilhidrazona de la

ciclohexanona en presencia de un catalizador ácido. b) Revisar la importancia biológica de los derivados del indol. REACCIÓN.

H+

N

H

N

H+

, CALOR

N

H

+ NH4+

+

N NH2H

O

ANTECEDENTES. 1) La preparación de indoles por calentamiento de la fenilhidrazona de un aldehído

(o de una cetona o de un cetoácido) en presencia de un catalizador ácido, se conoce como la síntesis de indoles de Fischer.

2) Esta reacción generalmente incluye una condensación intramolecular, seguida de la eliminación de amoniaco.

3) La facilidad de la reacción varía considerablemente. En particular cuando se hace reaccionar a la fenilhidrazona de la ciclohexanona (la cual se forma in situ a partir de la fenilhidrazina y de la ciclohexanona) en presencia del ácido acético y bajo calentamiento a reflujo, se forma con facilidad el 1,2,3,4-tetrahidrocarbazol.

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MATERIAL

Vial de 5 mL con fondo cónico (junta esmerilada)

1 Vaso de precipitados de 10 mL 1

Refrigerante de agua (con junta esmerilada), con mangueras

1 Vaso de precipitados de 30 mL 1

Matraz Erlenmeyer de 50 mL 1 Barra de agitación magnética en forma cónica

1

Parrilla con agitación magnética 1 Varilla de vidrio 1

Baño de arena 1 Termómetro de -10 a 400 C 1

Espátula de acero inoxidable 1 Pinza de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 50 mL con manguera 1 Soporte universal 1

Embudo Hirsch con alargadera 1

REACTIVOS CANTIDAD

Fenilhidrazina (QP) 0.187 mL

Ciclohexanona (QP) 0.16 mL

Metanol (QP) 5 mL

Ácido acético glacial (RA) 1.5 mL

PROCEDIMIENTO. En un matraz de fondo redondo de 125 mL, coloque 0.53 mL (0.5 g, 5.22 mmol) de ciclohexanona, 3.5 mL de ácido acético glacial y 0.48 mL (0.52 g, 4.84 mmol) de fenilhidrazina (NOTA 1), introduzca el agitador magnético, adapte el refrigerante de agua en posición de reflujo y caliente la mezcla con una ebullición suave por un tiempo de 20 min. Vierta la mezcla de reacción en un vaso de precipitado de 50 mL y deje enfriar la mezcla de reacción a temperatura ambiente. Adicione agua fría, en este momento precipita el producto, el cual se aísla por filtración al vacío. Lave el precipitado con tres porciones de agua destilada fría de 5 mL cada una y déjelo secar (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por recristalización de metanol. El producto puro se aísla por medio de una filtración al vacío, (DESECHO 2). Determine Ud. el punto de fusión del producto (118°C), así como el rendimiento de la reacción. NOTAS. 1) La fenilhidrazina es tóxica y puede causar severas quemaduras en la piel, POR

LO QUE DEBE SER MANEJADA CON PRECAUCIÓN, EN LA CAMPANA Y CON GUANTES DE HULE.

DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el filtrado en los FRASCOS de DESECHOS ÁCIDOS, que

se encuentran en la campana. DESECHO 2) Colocar el filtrado en los FRASCOS de DESECHOS DE

DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en la campana

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ANTECEDENTES. 1) Métodos generales de preparación de indoles. 2) Fundamento químico y mecanismo de la reacción. 3) Propiedades y toxicidad de los reactivos y del producto obtenido. 4) Importancia biológica de los derivados del indol. CUESTIONARIO. 1) ¿Qué ventajas y desventajas tiene este método de preparación de indoles? 2) ¿Qué ocurre durante el calentamiento de la fenilhidrazona de la

ciclohexanona? 3) ¿Con qué objeto se utiliza el ácido acético en esta reacción? 4) La hidrazina y sus derivados son tóxicos. Cuando se usa la fenilhidrazina como

reactivo en una reacción, al finalizar esta ¿cómo se podría comprobar que toda reaccionó?

BIBLIOGRAFÍA. 1) Vogel, A. I.; Textbook of Practical Organic Chemistry. 5TH. Ed., pags. 1161-

1162, Ed. Longman, London 1989. 2) Paquette, L. A.; Fundamentos de Química Heterocíclica, págs. 169-171. Ed.

Limusa, México, 1987, 3) Acheson, R. M.; Química Heterocíclica, págs. 216-218, Ed. Publicaciones

Cultural, México, 1981.

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PRÁCTICA No. 4. SÍNTESIS DE CUMARINAS.

OBTENCIÓN DE LA 3-CARBETOXICUMARINA. OBJETIVOS. a) Obtener el la 3-carbetoxicumarina a través de la reacción de Knoevenagel

mediante la condensación de un compuesto 1,3-dicarbonílico y un derivado de fenol en presencia de un catalizador básico.

b) Revisar la importancia biológica y farmacéutica de las cumarinas.

REACCIÓN.

OH

H

O

OEt

OEt

O

O

O O

OEt

O

+

N

H

3-CARBETOXICUMARINA

INFORMACIÓN. Las cumarinas se forman mediante la reacción entre compuestos 1,3-dicarbonilicos y derivados de fenol, esta reacción es conocida como la reacción de Knoevenagel y se realiza utilizando catálisis básica.

MATERIAL

Matraz Erlenmeyer de 50 mL 1 Vaso de precipitados de 100 mL 1

Probeta de 25 mL 1 Vaso de precipitados de 250 mL 1

Pipeta de 1 mL 1 Embudo de vidrio de tallo corto 1

Baño María 1 Varilla de vidrio 1

Recipiente de peltre 1 Termómetro de -10 a 400 C 1

Espátula de acero inoxidable 1 Pinza de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 250 mL con manguera 1 Agitador de vidrio 1

Embudo Büchner con alargadera 1 Vidrio de reloj

REACTIVOS CANTIDAD

Salisaldehído, 0.8 mL 0.8 mL

Malonato de dietilo 0.6 mL

Piperidina 2 gotas

Ácido clorhídrico al 15% gotas

Etanol (disolvente para recristalizar) (QP) 20 mL

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PROCEDIMIENTO. En un matraz Erlenmeyer de 50 mL, coloque 0.8 mL (0.84 g, 5.24 mmol) de salisaldehído, 0.6 mL. (0.69 g, 5.63 mmol) de malonato de dietilo y 2 gotas de piperidina. Caliente la mezcla de reacción en baño María a 60°C con agitación manual durante 5 minutos. Enfríe a temperatura ambiente y agregue gota a gota acido clorhídrico al 15% hasta pH neutro, enfríe en baño de hielo y filtre el sólido obtenido a vacío. El producto se purifica con etanol, se seca, se pesa para determinar el rendimiento y se determina el punto de fusión 94-95°C.

ANTECEDENTES. 1) Métodos generales de preparación de Cumarinas. 2) Fundamento químico de la reacción de Knoevenagel y Mecanismo de reacción. 3) Propiedades y toxicidad de los reactivos y del producto obtenido 4) Importancia en alimentos de los derivados de la cumarina. BIBLIOGRAFÍA. 1) Bogdal, D.; Pielichowski, J.; Jaskot, K.; Heterocycles, 1997, 45, 1997. Bogdal,

D.; Pielichowski, J.; Jaskot, K.; Synth. Commun., 1997, 27, 1553. 2) Shaw, D.; Wood, W.; J. Chem. Educ., 1992, 69, A313. 3) Acheson, R. M.; Química Heterocíclica, págs. 120-121,

Ed. Publicaciones Cultural, México, 1981. 4) Paquette, L. A.; Fundamentos de Química Heterocíclica, págs. 119-120, Ed.

Limusa, México, 1987.

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PRÁCTICA No. 5.

SÍNTESIS DE 3-FENIL-5-ISOXAZOLONA.

(3-FENILISOXAZOL-5(4H)-ONA).

OBJETIVOS. a) Efectuar la reacción de compuestos 1,3-dicarbonílicos con derivados de

amoniaco para obtener un anillo de 5 miembros con dos heteroátomos. b) Preparar 3-fenilisoxazol-5-ona de acuerdo a las condiciones de reacción

establecidas en la técnica. c) Revisar el interés biológico de los isoxazoles y sus derivados en química de

alimentos.

REACCIÓN:

OEt

O O

+ NH3OH HCl

O Na

O

ON

O

3-FENILISOXAZOL-5-ONA

MATERIAL.

Pipetas de 2 mL 3 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Frasco Gerber 1 Embudo de filtración rápida 1

Varilla de vidrio 1 Parrilla de calentamiento o Baño María electrico

1

Matraz Erlenmeyer de 25 ó 50 mL 1 Embudo Büchner con alargadera

1

SUSTANCIAS.

Sustancia: Cantidad:

Clorhidrato de hidroxilamina Q.P. 0.23 g

Acetato de sodio Q.P. 0.33 g

Benzoilacetato de etilo Q.P. 0.56 ml (0.63 g)

Recristalización

Etanol 20 ml

INFORMACIÓN. a) Los azoles son un grupo de heterociclos que se derivan del furano, pirrol y

tiofeno por sustitución de uno de los grupos –CH- por un nitrógeno.

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Si este remplazo se hace en la posición 3 se forma el oxazol, imidazol y tiazol, respectivamente, mientras que la inserción del nitrógeno en 2, conduce al isoxazol, pirazol e isotiazol.

b) Los métodos de formación de los isoxazoles y pirazoles se basan en la adición de especies que contienen la unión O-N o N-N preformada, a una molécula aceptora con la funcionalidad adecuada.

PROCEDIMIENTO. Sesión 1. En un frasco de aproximadamente 25 mL colocar una solución de 0.56 mL (0.63 g, 3.27 mmol) de benzoilacetato de etilo en 1.3 mL de etanol, a esta solución adicionar otra, previamente preparada de 0.23 g (3.3 mmol) de clorhidrato de hidroxilamina y 0.33 g (4 mmol) de acetato de sodio en 0.83 mL de agua. Agitar la mezcla de reacción y dejar reposar hasta la siguiente semana. Sesión 2. Filtrar al vacío los cristales formados y recristalizar el producto con etanol. Determinar el punto de fusión (152-153ºC) y el rendimiento.

ANTECEDENTES: 1) Métodos generales de preparación de isoxazoles. 2) Fundamento químico y de obtención de isoxazoles a través de compuestos

1,3-dicarbonílicos. 3) Propiedades de reactivos y producto. 4) Interés en química de alimentos de los azoles-1,2 y 1,3.

CUESTIONARIO 1) ¿Para que se adiciona el acetato de sodio en esta práctica?. 2) ¿Qué tipo de tautomería presenta la molécula de la 3-fenilisoxazol-5-ona?. 3) Si se hiciera reaccionar acetilacetona con el clorhidrato de la hidroxilamina,

¿qué compuesto se obtendría? 4) ¿Qué intermediario se forma al hacer reaccionar a la hidroxilamina con el

grupo carbonilo de la cetona del -cetoéster?. 5) ¿Con que objeto se utilizan el etanol y el agua en cada una de las soluciones y

porqué razón son utilizados éstos y no otros disolventes?.

BIBLIOGRAFÍA:

1) Acheson, R.M; An introduction to the Chemistry of heterocyclic Compounds. ·3rd. Ed. John Wiley & Sons, Inglaterra, 1976.

2) Fiton, A.O. y Smalley, R.K.; Practical Heterocyclic Chemistry. Academic Press, Inglaterra, 1968.

3) More, J.A.; Experimental Methods in Organic Chemistry. W.B. Saunders. Philadelphia,E.U,1976.

4) Departamento de Química Orgánica. Manual de prácticas. Laboratorio de Química Orgánica IV (1645) QFB y QA. Universidad Nacional Autónoma de México, Facultad de Química 2007.

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PRÁCTICA No. 6. REACCIÓNES DE AZOLES-1,3.

OBTENCIÓN DE LA FUROÍNA A PARTIR DEL FURFURAL, UTILIZANDO EL CLORHIDRATO DE LA TIAMINA (VITAMINA B1) COMO CATALIZADOR.

OBJETIVOS. a) Que el alumno lleve a cabo la condensación benzoínica, utilizando como

catalizador a la tiamina (vitamina B1). b) Ilustrar una reacción característica de los azoles-1,3. c) Ilustrar como actúa una coenzima. REACCIÓN.

NaOH ó Et3N

CLORHIDRATO DE LA TIAMINA

(VITAMINA B1)

FUROÍNA

2

Cl

N

N N

SCH3

NH2 CH3

OH

ClH.

O

O

HO

O

OH

O

FURFURAL

ANTECEDENTES. Esta reacción de condensación del furfural es muy importante, ya que gracias a la sal de tiazolio ocurre una inversión en la polaridad del grupo carbonilo (umpolung). Una vez que se adiciona el anión de la sal de tiazolio al grupo carbonilo, ocurre un equilibrio ácido-base a través del cual se genera un carbanión (sobre el átomo de carbono del que era el grupo carbonilo), y este es el que actúa ahora sobre el grupo carbonilo de la otra molécula de furfural para formar el enlace carbono-carbono y que se forme así la furoína. En la literatura está descrito que en medios básicos la tiamina se descompone, ya que el anión hidroxilo más que actuar como base y abstraer el protón, puede

actuar como nucleófilo y se adiciona al grupo iminio presente en la tiamina2. Se ha descrito que se puede utilizar una amina terciaria en esta reacción de

condensación3, pero la reacción necesita etanol absoluto como disolvente y una atmósfera inerte (nitrógeno o argón). Por esta razón, en esta práctica es importante tratar de evitar esta reacción lateral, para lo cual es necesario cuidar el orden de adición de los reactivos (sobre todo del hidróxido de sodio) y la temperatura de la reacción.

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MATERIAL

Matraz de fondo redondo de 10 mL 1 Parrilla de calentamiento con agitación magnética

1

Agitador magnético 1 Baño de arena 1

Termómetro de -10 a 400 oC 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Refrigerante de agua con mangueras

1 Probeta de 5 mL 1

Colector de destilación 1 Espátula de acero inoxidable 1

Vaso de precipitados de 5 mL 1 Agitador de vidrio 1

Vaso de precipitados de 10 mL 1 Soporte Universal 1

Embudo Hirsch con alargadera 1 Matraz Kitazato de 50 mL con manguera

1

REACTIVOS CANTIDAD

Clorhidrato de la tiamina (vitamina B1) (QP) 0.3 g

Furfural (QP) 0.382 mL

Etanol (QP) 3 mL

Hidróxido de sodio (QP) 0.023 g

PROCEDIMIENTO. En un matraz de fondo redondo de 10 mL, coloque 0.3 g (0.192 mmol) del clorhidrato de la tiamina (Vitamina B1) en 1.0 mL de agua destilada, y una vez

que este disuelta, adicione a la solución 3 mL de etanol. La solución se enfría utilizando un baño de hielo, coloque dentro del matraz el agitador magnético. Una vez que la solución este fría, se adiciona LENTAMENTE y bajo agitación magnética (a través de una pipeta de 1 mL a la cual se le adapta una jeringa de plástico de 2 mL), 0.9 mL de una solución de hidróxido de sodio al 8%, por un PERIODO DE 7 A 10 MINUTOS. La solución adquiere un color amarillo. A la solución anterior, manteniendo la agitación vigorosa, se le adicionan 0.75 mL (0.3988 g, 3.75 mmol) de furfural. Una vez que se termina la adición, se continúa la agitación por 15 minutos a temperatura ambiente. Se tapa el matraz y se cubre con una hoja de papel carbón y se deja reposar a temperatura ambiente por 1 semana. El producto sólido impuro se aísla por medio de una filtración al vacío, utilizando un embudo Bunsen y un matraz Kitazato (DESECHO 1). El producto crudo se coloca en un vaso de precipitados de 50 mL y se purifica por medio de una recristalización de etanol al 95%, tratando la solución caliente con carbón activado. El producto puro se aísla por medio de una filtración al vacío (DESECHO 2). Los cristales se dejan secar, se calcula el rendimiento y se reporta el punto de fusión del producto (la furoína pura tiene un punto de fusión reportado de 135 ºC). DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el filtrado acuoso en los FRASCOS DE DESECHOS

BÁSICOS, que se encuentran en las campanas.

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DESECHO 3) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

CUESTIONARIO. 1) Proponga un mecanismo de reacción detallado que explique la condensación

benzoínica, utilizando tiamina e hidróxido de sodio. 2) ¿Cuál es el objeto de utilizar hidróxido de sodio en la reacción? 3) Escriba la estructura del producto que se formaría si el hidróxido de sodio no se

adiciona lentamente a la solución de la tiamina, y proponga un mecanismo para explicar la formación de este producto.

BIBLIOGRAFÍA. 1) Pavia, D. L.; Lampman, G M.; Kriz, G S.; Engel, R. G; Introduction to Organic

Laboratory Techniques, 3rd. Ed., pags. 292-307, Ed. Saunders College Publishing, 1988.

2) Maier, G D.; Metzler, D. E.; J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 4386-4391. 3) Yano, Y.; Tamura, Y.; Tagaki, W.; Bull. Chem. Soc. Japan, 1980, 53, 740.

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PRÁCTICA No. 7 SÍNTESIS DE BENCIMIDAZOL.

OBTENCIÓN DEL BENCIMIDAZOL POR LA SINTESIS DE LADENBURG

OBJETIVOS. a) Llevar a cabo la síntesis de un bencimidazol. b) Ilustrar la formación del bencimidazol mediante la reacción de Ladenburg. c) Revisar el interés en química de alimentos de los bencimidazoles. REACCIÓN.

NH2

NH2

H OH

O

N

N

H

+

H O

O

+Na

1)

2) NaOH

BENCIMIDAZOL

INFORMACIÓN. El bencimidazol puede ser considerado como el benzoderivado del imidazol, el cual, se obtiene calentando a reflujo una solución de o-fenilendiamina en acido fórmico, la reacción procede vía el acil derivado que se cicla bajo la influencia de exceso de acido. El anillo de bencimidazol se encuentra en la estructura de la vitamina B12 y en otros compuestos de interés biológico. Varios indazoles y benzotriazoles sustituidos en la posición dos, se emplean como agentes de blanqueo óptico y como estabilizadores de plásticos ante la luz.

MATERIAL

Vaso de precipitados de 100 mL 2 Embudo de vidrio de tallo corto 1

Embudo Büchner con alargadera 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 250 mL con manguera

1 Probeta de 25 mL 1

Agitador de vidrio 1 Espátula de acero inoxidable 1

Pipeta de 1 mL 1 Recipiente de peltre 1

Matraz Erlenmeyer de 50 mL 1 Baño María eléctrico 1

Matraz Erlenmeyer de 125 mL 1 Vidrio de reloj 1

REACTIVOS CANTIDAD

o-fenilendiamina. 0.36 g

Acido fórmico al 90% 0.93 mL

Hidróxido de sodio al 10% 8.33 mL

Etanol 20.0 mL

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PROCEDIMIENTO. A una mezcla homogénea de 0.36 g (3.38 mmol) o-fenilendiamina y 1.13 g de acido fórmico al 90% (0.93 mL, 24.55 mmol), contenidos en un matraz Quickfit de 25 mL de una boca. Coloque el refrigerante en posición de reflujo y caliente la mezcla utilizando una parrilla eléctrica y agitación magnética durante 1 hora. Terminado el tiempo de reflujo la mezcla de reacción se enfría a temperatura ambiente y se transfiere a un vaso de precipitado, posteriormente lentamente y con agitación adicione una solución de hidróxido de sodio al 10% hasta pH = 8 (NOTA 1). Separe el sólido por filtración al vacío y lávelo con agua (3 x 3.3 mL) (DESECHO 1). El producto se purifica por medio de una recristalización simple utilizando como disolvente agua, filtre (DESECHO 2), seque, determine el punto de fusión (172-174 °C) y rendimiento. PROCEDIMIENTO QUIMICA VERDE. En un frasco ámbar coloque 0.36 g (3.38 mmol) de o-fenilendiamina y 1.13 g de acido fórmico al 90% (0.93 mL, 24.55 mmol), mezcle homogéneamente, tape el frasco y déjelo reposar durante una semana. Posteriormente transfiera la mezcla de reacción en un vaso de precipitado de 100 mL, lentamente y con agitación adicione una solución de hidróxido de sodio al 10% hasta pH = 8 (NOTA 1). Separe el sólido por filtración al vacío y lávelo con agua (3 x 3.3 mL) (DESECHO 1). El producto se purifica por medio de una recristalización simple utilizando como disolvente agua, filtre (DESECHO 2), seque, determine el punto de fusión (172-174 °C) y rendimiento. NOTAS 1) Cuando llega a pH = 7 se observa la precipitación del bencimidazol, controle

cuidadosamente el pH para evitar la disolución del producto por exceso de base.

DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el filtrado acuoso en los FRASCOS DE DESECHOS

BÁSICOS, que se encuentran en las campanas. DESECHO 2) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS ACUOSOS,

que se encuentran en las campanas. ANTECEDENTES. 1) Métodos generales de obtención de bencimidazoles. 2) Fundamento químico y mecanismo de la reacción de la reacción de Ladenburg. 3) Propiedades de los reactivos y del producto obtenido. 4) Interés en química de alimentos de los bencimidazoles. CUESTIONARIO. 1) ¿Qué tipo de reacción se efectúa entre la o-fenilendiamina y el acido fórmico?. 2) ¿Qué efecto tiene la concentración del acido fórmico en la formación del

bencimidazol?. 3) Indique con reacciones que función que desempeña el hidróxido de sodio en la

obtención de bencimidazol?.

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4) De acuerdo a los métodos de Phillips y Ladenburg para la obtención de Bencimidazol. Cuál es el producto del primer paso de la reacción?.

5) Si al llevar a cabo la precipitación del producto, el pH llega a ser mayor de 8. Que sugeriría hacer con la mezcla de reacción?

BIBLIOGRAFIA. a) Acheson, R. M. An Introduction to the Chemistry of Heterocyclic

Compounds. 3er. Ed., John Willey & Sons, Londres, 1976. b) Fitton, A. O.; Smalley, R. K. Practical Heterocyclic Chemistry. Academic

Press, Londres. 1968. c) Gilchrist, T. L. Química Heterocíclica. 2ª. Ed. Addison-Wesley

Iberoamericana, USA, 302-305. 1995. d) Lednicer, D. Mitscher, L. A. Organic Chemistry of Drug Synthesis, John

Willey & Sons, New York, 1977. e) Vogel, A. I. Texbook Practical Organic Chemistry, 4a. Ed. Longmans,

Londres, 1978.

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PRÁCTICA No. 8. (Parte 1) OBTENCIÓN DE 1,4-DIHIDROPIRIDINAS.

SÍNTESIS DE LA 3,5-DIETOXICARBONIL-2,6-DIMETIL-1,4-DIHIDROPIRIDINA

A TRAVES DE LA SÍNTESIS DE HANTZSCH. OBJETIVOS. a) Ilustrar la síntesis de Hantzsch, obteniendo una piridina sustituida. b) Obtener un intermediario, una 1,4-dihidropiridina, la cual se va a utilizar como

sustrato en una reacción de oxidación para obtener la piridina correspondiente. c) Revisar la importancia farmacéutica de este tipo de compuestos. REACCIÓN.

OEt

O

O

EtO

O

O

NH3

HH

O EtOH

N

OEtEtO

H

OOHH

INFORMACIÓN. Por medio de la síntesis de Hantzsch se pueden obtener 1,4-dihidropiridinas sustituidas. Se ha demostrado que en esta síntesis, desarrollada por Arthur Hantzsch, se forma una 1,4-dihidropiridina por la adición-1,4 (Michael) entre una enamina y una enona.

MATERIAL

Vial de fondo cónico de 3 mL 1 Parrilla de calentamiento con agitación magnética

1

Vial de fondo cónico de 5 mL 1 Baño de arena 1

T de destilación 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Termómetro de -10 a 400 ºC 1 Espátula de acero inoxidable 1

Refrigerante de agua con mangueras

1 Agitador de vidrio 1

Colector de destilación 1 Probeta de 5 mL 1

Vaso de precipitados de 5 mL

1 Embudo de separación de 50 mL con tapón

1

Vaso de precipitados de 10 mL

1 Soporte Universal 1

Agitador magnético en forma cónica

1

Embudo Hirsch con alargadera 1 Matraz Kitazato de 50 mL con manguera

1

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REACTIVOS CANTIDAD

Formaldehído (37%) (QP) 0.5 mL

Acetoacetato de etilo (QP) 1.8 mL

Hidróxido de amonio concentrado (RA) 2.48 mL

Etanol (QP) 0.67 mL

Ácido acético glacial (RA) 0.55 mL

Nitrito de sodio (QP) 0.399 g

Éter etílico (QP) 6 mL

Ácido clorhídrico (38%) (RA) 2 mL

Carbonato de sodio (RA) 1 g

PROCEDIMIENTO. En un matraz de fondo redondo de 100 mL, con una boca (junta esmerilada 14/20), se le adapta un refrigerante de agua en posición de reflujo y se adicionan los siguientes reactivos a través del refrigerante (en el orden indicado): 0.7 mL (0.26 g, 9.34 mmol) de formaldehído acuoso (formalina) al 37%, 2.5 mL (2.55 g, 19.61 mmol) de acetoacetato de etilo y 3.1 mL (0.6235 g, 17.78 mmol) de hidróxido de amonio concentrado (28%). Las paredes del condensador se lavan con 0.95 mL de etanol. La mezcla de reacción se agita bajo una agitación magnética vigorosa y se calienta a reflujo por 30 minutos. Al finalizar el tiempo de calentamiento, la mezcla de reacción se coloca dentro de un vaso de precipitados de 50 mL y se deja enfriar utilizando un baño de hielo (NOTA 1). La suspensión resultante se filtra, y el sólido se lava cuidadosamente con 3 porciones (de 1 mL cada una) de etanol bien frío (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por recristalización con la mínima cantidad de etanol caliente. El producto puro se aísla por medio de una filtración al vacío (DESECHO 2). El producto puro tiene un punto de fusión de (183-184 °C). NOTAS. 1) En este punto el producto debe precipitar completamente, si es necesario

induzca la precipitación. 2) Se obtiene una segunda cosecha de producto menos puro, si se agrega agua a

las aguas madres, se aísla el producto crudo por filtración al vacío y el producto crudo se purifica por medio de una recristalización de la manera ya indicada.

DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el filtrado acuoso en los FRASCOS DE DESECHOS

BÁSICOS, que se encuentran en las campanas. DESECHO 2) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE

DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

BIBLIOGRAFÍA. 1) Norcross, B. E.; Clement, G; Weinstein, M.; J. Chem. Educ., 1969, 46,

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PRÁCTICA No. 8.

OBTENCIÓN DE 1,4-DIHIDROPIRIDINAS. A TRAVES DE LA SÍNTESIS DE HANTZSCH.

PROCEDIMIENTO POR QUÍMICA VERDE

En un frasco pequeño, se adicionan los siguientes reactivos: 0.7 mL (0.26 g, 9.34 mmol) de formaldehído acuoso (formalina) al 37%, 2.5 mL (2.5525 g, 19.61 mmol) de acetoacetato de etilo y 3.1 mL (0.6235 g, 17.78 mmol) de hidróxido de amonio concentrado (28%). Las paredes del frasco se lavan con 0.95 mL de etanol, una vez preparada la mezcla, el frasco se tapa y se deja reposar durante una semana a temperatura ambiente, la mezcla de reacción se coloca dentro de un vaso de precipitados de 50 mL y se deja enfriar utilizando un baño de hielo (NOTA 1). La suspensión resultante se filtra, y el sólido se lava cuidadosamente con 3 porciones (de 1 mL cada una) de etanol bien frío (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por recristalización con la mínima cantidad de etanol caliente. El producto puro se aísla por medio de una filtración al vacío (DESECHO 2). El producto puro tiene un punto de fusión de (183-184 °C).

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PRÁCTICA No. 8. (Parte 2) OBTENCIÓN DE PIRIDINAS.

SÍNTESIS DE LA 3,5-DIETOXICARBONIL-2,6-DIMETILPIRIDINA A TRAVES DE LA OXIDACIÓN DE LA 3,5-DIETOXICARBONIL-2,6-DIMETIL-

1,4-DIHIDROPIRIDINA OBJETIVOS. a) Obtener una piridina por medio de la oxidación de una 1,4-dihidropiridina. b) Aislar una piridina en función de sus propiedades ácido-base. c) Revisar la importancia farmacéutica de este tipo de compuestos. REACCIÓN.

N

OEtEtO

H

OOHH

NaNO2

AcOH N

OEtEtO

OO

ANTECEDENTES.

La 3,5-dietoxicarbonil-2,6-dimetil-1,4-dihidropiridina se oxida con nitrito de sodio y ácido acético (o bien otros agentes oxidantes como el oxono o el percarbonato de sodio), para formar la 3,5-dietoxicarbonil-2,6-dimetilpiridina.

MATERIAL

Vial de fondo cónico de 3 mL 1 Parrilla de calentamiento con agitación magnética

1

Vial de fondo cónico de 5 mL 1 Baño de arena 1

T de destilación 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Termómetro de -10 a 400 oC 1 Espátula de acero inoxidable 1

Refrigerante de agua con mangueras

1 Agitador de vidrio 1

Colector de destilación 1 Probeta de 5 mL 1

Vaso de precipitados de 10 mL

1 Embudo de separación de 50 mL con tapón

1

Agitador magnético en forma cónica

1 Soporte Universal 1

Embudo Hirsch con alargadera 1 Matraz Kitazato de 50 mL con manguera

1

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REACTIVOS CANTIDAD

Ácido acético glacial (RA) 0.55 mL

Nitrito de sodio (QP) 0.399 g

Éter etílico (QP) 6 mL

Ácido clorhídrico (38%) (RA) 2 mL

Carbonato de sodio (QP) 1 g

PROCEDIMIENTO. En un matraz de fondo redondo de 50 mL, con dos bocas (juntas esmeriladas 14/20), adicione 0.5 g (1.95 mmol) de la 3,5-dietoxicarbonil-2,6-dimetil-1,4-dihidropiridina (la cual se obtuvo de acuerdo con la técnica anterior). Adapte un refrigerante de agua en posición de reflujo, coloque a éste una trampa que permita burbujear los gases generados en peróxido de hidrogeno o solución diluida de permanganato de potasio. Una vez montado el equipo adicione por la boca del matraz 0.5 mL de acido nítrico concentrado. (NOTA 1), con agitación magnética caliente la mezcla de reacción de 40 a 50 °C de 20 a 30 minutos (NOTA 2). Vierta la solucion en 13 mL de hielo-agua contenidos en in vaso de precipitado. Lleve la solucion cuidadosamente a pH ligeramente básico con Na2CO3 sólido (NOTA 3). Filtre la suspensión resultante, lave el producto obtenido con agua fría y se seca al aire (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por una recristalización par de disolventes utilizando metanol-agua o etanol-agua. El producto puro se aísla por medio de una filtración al vacío, (DESECHO 2). El producto puro tiene como forma cristalina agujas blancas largas, con un punto de fusión de 70-71 ºC. NOTAS. 1) Procure que no se escapen los gases nitroso generados al ambiente. 2) El punto final de la oxidación se observa por la desaparición del color amarillo

de la disolución debido a la 1,4-dihidropiridina, la cual al oxidarse a la piridina correspondiente desaparece.

3) Se debe de tener cuidado al neutralizar la mezcla de reacción, porque se puede formar espuma abundante debido al gas que se desprende.

DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el extracto orgánico en los FRASCOS DE DESECHOS

BÁSICOS, que se encuentran en las campanas. DESECHO 2) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE

DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

DESECHO 3) Colocar el extracto orgánico en los FRASCOS DE DESECHOS BÁSICOS, que se encuentran en las campanas.

DESECHO 4) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

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ANTECEDENTES. 1) Métodos generales de preparación de piridinas. 2) Síntesis de Hantzsch. 3) Fundamento químico, estequiometría y mecanismo de reacción. 4) Análisis del procedimiento en la formación de la 3,5-dietoxicarbonil-2,6-dimetil-

1,4-dihidropiridina y de la 3,5-dietoxicarbonil-2,6-dimetilpiridina. 5) Importancia en alimentos bioquímica de algunos derivados de la piridina. BIBLIOGRAFÍA.

1) Norcross, B. E.; Clement, G; Weinstein, M.; J. Chem. Educ., 1969, 46,

Procedimiento alternativo:

En un matraz de fondo redondo de 50 mL, adicione 0.5 g (1.95 mmol) de la 3,5-

dietoxicarbonil-2,6-dimetil-1,4-dihidropiridina (la cual se obtuvo de acuerdo con la

técnica anterior). Adicioné 10 mL de una solución de acido nítrico al 20% o al 30%.

Adapte un refrigerante de agua en posición de reflujo, con agitación magnética

caliente la mezcla de reacción a reflujo durante 30 minutos (NOTA 2). Vierta la

solución en 7 mL de hielo-agua contenidos en un vaso de precipitado. Lleve la

solución cuidadosamente a pH ligeramente básico con Na2CO3 sólido (NOTA 3).

Filtre la suspensión resultante, lave el producto obtenido con agua fría y se seca al

aire (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por una recristalización par de

disolventes utilizando metanol-agua o etanol-agua. El producto puro se aísla por

medio de una filtración al vacío, (DESECHO 2). El producto puro tiene como forma

cristalina agujas blancas largas, con un punto de fusión de 70-71 ºC.

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PRÁCTICA No. 9. OBTENCIÓN DE PIRAZINAS.

OBTENCION DE LA 2,3-DIFENILQUINOXALINA OBJETIVOS. a) Llevar a cabo la síntesis de una pirazina. b) Ilustrar la formación de la 2,3-difenilquinoxalina. c) Revisar el interés en química de alimentos de las pirazinas. REACCIÓN.

NH2

NH2

O

O

+R OH

N

N

+ H2O

2,3-DIFENILQUINOXALINA INFORMACIÓN.

Uno de los métodos para preparar pirazinas consiste en hacer reaccionar una -

aminocetona o bien una -aminoaciloina consigo misma, para a que a través de una posterior reacción de oxidación se obtenga la pirazina aromática correspondiente. Otra manera de obtener estos compuestos es utilizar un 1,2-diaminocompuesto con una instauración, como la ortofeniléndiamina (1,2-diaminobenceno), con un compuesto 1,2-dicarbonílico, para obtener la pirazina aromática correspondiente, sin necesidad de llevar a cabo la reacción de oxidación.

MATERIAL

Vaso de precipitados de 100 mL 2 Parrilla de calentamiento con agitación magnética

1

Embudo Hirsch con alargadera 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 50 mL con manguera

1 Probeta de 5 mL 1

Agitador de vidrio 1 Espátula de acero inoxidable 1

Soporte Universal 1

REACTIVOS CANTIDAD

Bencilo (QP) 0.5 g

orto-Feniléndiamina (1,2-diaminobenceno) (QP)

0.26 g

Metanol (QP) 1 mL

Etanol (QP) 30.0 mL

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PROCEDIMIENTO. En un vaso de precipitados de 100 mL se colocan 0.5 g de bencilo (2.3 mmol) y 0.26 g de orto-feniléndiamina (1,2-diaminobenceno). Los reactivos se mezclan perfectamente por agitación con una varilla de vidrio y se adiciona 1 mL del disolvente asignado previamente (metanol, etanol o isopropanol). Se continúa la agitación manual con la varilla de vidrio durante un período de 3 a 5 minutos. En ese lapso de tiempo se deberá observar la formación de un precipitado color beige. Se aísla el producto crudo por medio de una filtración al vacío (empleando un matraz Kitazato y un embudo Büchner) (DESECHO 1). El producto crudo se purifica por medio de una recristalización con etanol. (DESECHO 2). Se calcula el rendimiento y de determina el p. f. 120-122 °C. DISPOSICIÓN DE LOS DESECHOS GENERADOS. DESECHO 1) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE

DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

DESECHO 2) Colocar el filtrado en los FRASCOS DE DESECHOS DE DISOLVENTES ORGÁNICOS, que se encuentran en las campanas.

ANTECEDENTES. a) Métodos generales de obtención de pirazinas. b) Fundamento químico y mecanismo de la reacción. c) Propiedades de los reactivos y del producto obtenido. d) Interés en química de alimentos de las pirazinas. CUESTIONARIO. 1) ¿Qué ocurre cuando se adiciona el alcohol a la mezcla del bencilo y la orto-

feniléndiamina?. 2) ¿Habra alguna diferencia de acuerdo al tipo de alcohol )metanol, etanol o

isopropanol) empleado?. BIBLIOGRAFIA. a) Joule, J. A.; Mills, K.; and Smith, G.F.; Heterocyclic Chemistry, 3rd. Ed., págs.

214-215, Ed. Chapman & Hall, London, 1995.

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PRÁCTICA No. 10. SÍNTESIS DE PIRIMIDINAS.

OBTENCIÓN DE LA 5-ETOXICARBONIL-4-FENIL-6-METIL-2-OXO-1,2,3,4-

TETRAHIDROPIRIMIDINA (4-FENIL-6-METIL-2-OXO-1,2,3,4-TETRAHIDROPIRIMIDÍN-CARBOXILATO DE

ETILO).

OBJETIVOS. a) Llevar a cabo la síntesis de una pirimidina. b) Ilustrar la formación de la 5-etoxicarbonil-4-fenil-6-metil-2-oxo-1,2,3,4-

tetrahidropirimidina. c) Revisar el interés en química de alimentos de las pirimidinas. REACCIÓN.

H

O

+HCl

OEt

O O

+NH2H2N

O

N

N

O

H

H

EtO2C

INFORMACIÓN. La reacción de Biginelli es una reacción de 3 componentes muy versátil para obtener pirimidinas. La reacción consiste en hacer reaccionar un aldehído con un

-cetoéster y urea utilizando alcohol como disolvente, para que la reacción se lleve a cabo se requiere de catálisis ácida. Los catalizadores más comúnmente utilizados para realizar la reacción de Biginelli son HCl, H2SO4, AcOH, AcOH/HCl, dioxano/HCl, ácido tartárico/MeOH

MATERIAL

Vaso de precipitados de 100 mL 2 Parrilla de calentamiento con agitación magnética

1

Embudo Hirsch con alargadera 1 Pinzas de 3 dedos con nuez 1

Matraz Kitazato de 50 mL con manguera

1 Probeta de 5 mL 1

Agitador de vidrio 1 Espátula de acero inoxidable 1

Soporte Universal 1

REACTIVOS CANTIDAD

Benzaldehído (QP) 0.13 mL

Acetoacetato de etilo (QP) 0.25 mL

Urea (QP) 0.075 g

Ácido clorhídrico concentrado (QP) 0.3 mL

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Etanol 20.0 mL

PROCEDIMIENTO. A una solución de benzaldehído 0.133 g (0.127 mL, 1.25 mmol) en 0.5 mL de etanol, contenidos en un matraz Quickfit de 25 mL de una boca. Adicione 0.242 mL (0.247 g, 1.9 mmol) de acetoacetato de etilo 0.075 g de urea (1.25 mmol) y una gota de ácido clorhídrico concentrado. Coloque el refrigerante en posición de reflujo y caliente la mezcla por 1.5 horas, caliente con parrilla eléctrica y agitación magnética. Terminado el tiempo de reflujo se enfría en un baño de hielo, observándose un precipitado blanco. Separe el sólido por filtración al vacío y lávelo con etanol frío (3 x 1 mL). El producto se purifica por medio de una recristalización de etanol o etanol-agua, filtre, seque, determine el punto de fusión (208-210 °C) y rendimiento. PROCEDIMIENTO QUIMICA VERDE. Benzaldehído 0.133 g (0.127 mL, 1.25 mmol), contenidos en un matraz Quickfit de 25 mL de una boca. Adicione 0.242 mL (0.247 g, 1.9 mmol) de acetoacetato de etilo 0.075 g de urea (1.25 mmol) y una gota de ácido clorhídrico concentrado. Coloque el refrigerante en posición de reflujo y caliente la mezcla por 15 minutos, caliente con parrilla eléctrica y agitación magnética. Terminado el tiempo de reflujo se enfría en un baño de hielo, observándose un precipitado blanco. Separe el sólido por filtración al vacío y lávelo con etanol frío (3 x 1 mL). El producto se purifica por medio de una recristalización de etanol o etanol-agua, filtre, seque, determine el punto de fusión (208-210 °C) y rendimiento. ANTECEDENTES. 5) Métodos generales de obtención de pirazinas. 6) Fundamento químico y mecanismo de la reacción. 7) Propiedades de los reactivos y del producto obtenido. 8) Interés en química de alimentos de las pirazinas. CUESTIONARIO. 6) ¿Qué ocurre cuando se adiciona el alcohol a la mezcla del bencilo y la orto-

feniléndiamina?. 7) ¿Habra alguna diferencia de acuerdo al tipo de alcohol )metanol, etanol o

isopropanol) empleado?. BIBLIOGRAFIA. a) Holden, M. S.; and Crouch, D.R.; J. Chem. Educ., 2001, 78, 1104-1105.