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• Alina Constanza Silva Ricardo

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SÍNTESIS DE ACIDO CINAMICO Universidad De Nariño, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Química UNIVERSIDAD DE NARIÑO-SAN JUAN DE PASTO 1 de noviembre del 2019 Resumen En el presente trabajo se realizó la síntesis de ácido cinámico a partir de benzaldehído y ácido málico, usando el método de condensación de Knovenagel modificado, después del proceso de síntesis se realizó la recristalización obteniendo 0,120g de ácido cinámico, con un porcentaje de rendimiento del 71%, y un rango de fusión experimental de 134,7-137,2°C siendo el teórico de 133°C. Introducción Knoevenagel trabajó en las áreas de fisicoquímica, química inorgánica y química orgánica, especializándose en el estudio de 1,5-dicetonas. La síntesis que lleva su nombre, consiste en la condensación de ácido malónico con aldehídos y cetonas para dar productos intermedios de carácter aldólico, de los cuales por pérdida de agua se forman diácidos carboxílicos insaturados [1]. La condensación de Knoevenagel es una reacción, en la que intervienen aldehídos y cetonas, por una parte, y por la otra, enlaces metilenos activos, influenciados por la participación de bases débiles. Esta reacción, se relaciona con las de adición aldólica, condensación de Claisen y síntesis del éster malónico. La reacción de Knoevenagel puede efectuarse de diversas maneras; el éster malónico, el éster acetilácético, el cianato de etilo u otra sustancia con un hidrógeno alfa reactivo, se condensan fácilmente con grupos carbonilos de aldehídos o cetonas en presencia de una base (Dietilamina, piperidina, entre otros), y la reacción da origen a derivados etilénicos de dichos ésteres. La reacción de condensación de Knoevenagel es importante en la química orgánica, siendo un camino especial de la misma, la variante Doebner. En ella, el aldehído o cetona se hace reaccionar con ácido malónico en piridina, en presencia de una amina como catalizador (usualmente pirrolidina o piperidina), originando así que el diácido carboxílico insaturado se decarboxile en el momento. Con este camino de reacción, se puede sintetizar fácilmente el ácido cinámico. El siguiente esquema de reacción ofrece un mecanismo posible de la condensación de Knoevenagel: [2]

Esta misma reacción de Knoevenagel puede aplicarse a la síntesis del ácido cinámico, en la cual se condensa benzaldehído con el éster malónico para obtener éster benzalmalónico. Para esta

condensación resulta un buen catalizador una amina secundaria, tal como la dietilamina o la piperidina. La hidrólisis del éster benzalmalónico y la pérdida de una molécula de dióxido de carbono, produce ácido cinámico. Sin embargo, en la presente experiencia de laboratorio, el objetivo principal no consistió en el empleo de éster malónico, sino de ácido malónico, para llevar a cabo la síntesis de ácido cinámico y luego realizar la recristalización para determinar su punto de fusión. Resultados y discusiones Para la síntesis de ácido cinámico (C4H6O5), se partió de 0,116g de ácido benzoico(C7H6O) y 0,254g de ácido malónico (C3H4O4), usando como medio básico la piridina y una imina, la siguiente ecuación representa mejor esta síntesis:

Ecuación 1: El mecanismo que mejor representa esta ecuación 1 es el siguiente

en el proceso después de la recristalización de ácido cinámico, se obtuvo lo siguiente: Tabla 1. Datos obtenidos de ácido cinámico después de la recristalización

Gramos después de la recristalización Punto de fusión experimental Punto de fusión teórico

Ácido cinámico (C4 H6 05 ) 0,120g 134,7-137,2°C 133 °C

En la presente tabla se reportan los datos obtenidos después de la síntesis de ácido cinámico

Como se observa en la tabla 1, el peso de ácido cinámico obtenido después de la recristalización es de 0,179g, con base en esto se realiza el porcentaje de rendimiento calculando de esta forma peso teórico de ácido cinámico teniendo en cuenta la ecuación 1, por lo tanto, se realizó los siguientes cálculos estequiometricos: 0,116𝑔C7 H6 O

1𝑚𝑜𝑙C7 H6 O 1𝑚𝑜𝑙 C3 𝐻4 𝑂4 102,1𝑔C3 𝐻4 𝑂4 𝑥 𝑥 = 0,116𝑔 𝑔C3 𝐻4 𝑂4 106,13gC7 H6 O 1𝑚𝑜𝑙C7 H6 O 1𝑚𝑜𝑙C3 𝐻4 𝑂4

Ecuación 2 Con base en la ecuación 2 se observa que, a partir de 0, 116g de ácido benzoico C7 H6 O solo reaaccionaran 0,116g de acido malico C3 𝐻4 𝑂4por lo tanto apartir de C3 𝐻4 𝑂4se determinara el peso teorico de acido cinamico de la siguiente forma: 0,116𝑔C3 𝐻4 𝑂4 𝑥

1𝑚𝑜𝑙C3 𝐻4 𝑂4 1𝑚𝑜𝑙 C4 H6 05 148,16𝑔 C4 H6 05 𝑥 𝑥 = 0,167𝑔C4 H6 05 102,1𝑔C3 𝐻4 𝑂4 1𝑚𝑜𝑙C3 𝐻4 𝑂4 1𝑚𝑜𝑙 C4 H6 05

Por lo tanto, el peso teórico de ácido cinámico (C4 H6 05) es de 0,169g, conociendo este valor se calcula, el porcentaje de rendimiento teórico (%R) de la siguiente forma: %𝑅 =

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

=

0,120 𝑥100% 0,169

=71%

Ademas como se observa en la tabla 1, tanbien se observa como el punto de fusion experimental se encontraba en un rango de 134,7-137,2°C con una diferencia de 2, 5°C y de acuerdo a la literatura para que un compuesto se encuentre en estado puro debe tener una diferencia de 2°C [3], de la misma forma se comparó este punto de fusion experimental con el teorico siendo de 133°C, [4] [5]. con base en estos datos te temperatura experiemental y teorico, se determina el promededio de la temperatura experimental, para determinar el porcentaje de error de la siguiente forma: 137,2+134,7 2

Temperatura experimental promedio (°C)=

= 135,95

Determinado el promedio de temperatura experimental que fue de 135,95°C, se determina el porcentaje de error(%ε) de la siguiente forma: %ε =

135,95−133 𝑥100% 133

= 2,21%

El porcentaje de error encontrado fue de 2,21% lo cual confirma lunto con la diferencia de 2,5 °C que el compuesto aun se encontraba impuro, esto se puede explicar porque no se realizó el secado

correctamente,generando de esta forma que los cristales obtenidos no esten bien compactados en la red cristalina, esto hace que las interacciones intermoleculares no se den adecuadamente por la presencia de espacios vacios entre ellos, por lo tanto la energia cinetica no es igual en toda la parte del tubo capilar, esto hace que la fusion no sea uniforme.[6] CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos en la pressente tabla se observa que se logro sintetizar acido cinamico con un porcentaje de error de 71% el cual se considera un porcentaje aceptable. Ademas se pudo obtener un porcentaje de error de 2,21 % con respecto a la temperatura de fusion, cuyo porcentaje es bajo apesar de su estado de impureza de la muestra. Preguntas:, 1. realice una comparación entre la condensación aldólica, Knovenagel, claisen, Perkins, Doener y Dieckman [7] kurkanis Condensación

aldólica

Knoevenagel

Claisen

doebner Perkin

¿Que es? es una reacción entre dos moléculas de un aldehído o dos moléculas de una cetona. Cuando el reactivo es un aldehído, el producto es un β-hidroxialdehído y Cuando el reactivo es una cetona, el producto es una β-hidroxicetonas. es la condensación de un aldehído o una cetona que no tenga hidrógenos en α con un compuesto como el malonato de dietilo, que tenga un carbono α unido a dos grupos atractores de electrones. reacción entre dos moléculas de un éster que une el carbono α de una con el carbono del grupo carbonilo de la otra y elimina un ion alcóxido. Formando un β-cetoester Es la reacción de un aldehído aromático con anhídrido acético para sintetizar derivados del ácido cinámico,

Ejemplos

Dieckman

Son condensaciones de Claisen intramoleculares que sufren los ésteres de 1,6-diésteres y en 1,7diésteres que en medio básico forman βcetoesteres cíclico de cinco miembros y βcetoesteres cíclico de seis miembros respectivamente

2. escriba 5 ecuaciones de reacciones de ácido cinámico Escriba cinco ecuaciones de reacciones del ácido cinámico 1. Formación de cloruro de cinamoilo. (Viveros S, 2016)

2. Síntesis de Acido 3-(N-hidroxilamino)-3-fenilpropanoico. (Viveros S, 2016)

3. Síntesis de ácido p-cumárico. (Viveros S, 2016)

Se biosintetiza a partir del ácido cinámico por la acción de la enzima dependiente de P450, ácido 4-cinámico hidroxilasa (C4H). 4. Síntesis de cinamato sódico. (Klages, 2006)

5. Síntesis del ácido truxilico. (Klages, 2006)

La reacción ocurre con amalgama de sodio y agua 3. Proponga la síntesis del ácido γ-Cianobutírico. a. Mediante una reacción de Knoevenagel. (Vargas)

b. Mediante una adición de Michael con ácido malónico. (Vargas)

Referencias [1]. Gálvez, R. C., Guevara, J., Ching, O. (1976) Química de las Reacciones Orgánicas. Editorial Alhambra, S. A. España. [2]. Brewster, R. Q.; Vanderwerf, C. A.; McEwen, W.E. (1970). Curso Práctico de Química orgánica. Segunda Edición. Editorial Alhambra, S.A. Madrid. [3]. Klages, F. (2006). Acido cinamico . En Tratado de química orgánica: Química orgánica sistemática/ versión española por el Vicente Gómez Aranda . Reverte. Vargas, J. (s.f.). Preparación de ácido cinámico por medio de la condensación de Knoevenagel, método Doebner. Cali: Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Química, Universidad del Valle,. Viveros S. (2016). Informe: Sintesis de acido cinámico. Cali: Universidad del Valle.