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FACULTAD FARMACIA Y BIOQUÌMICA QUÌMICA ORGÀNICA Practica N°12 “compuestos carboxílicos: anhídridos de ácido hidrolisis del anhídrido maléico”

Alumna: Tello Portilla, Liliana Maribel Ciclo: 4° Ciclo Sección: FB4M1 Docente: Daniel Ñañez del Pino

I.

INTRODUCCIÓN

El anhídrido maleico, se hidroliza fácilmente dando el ácido maleico, que también tiene la configuración cis (z) y es bastante soluble en agua y de bajo punto de fusión. Por acción del HCl dicho ácido se puede isomerizar a ácido fumárico, su isómero geométrico trans (e), que es muy insoluble y de punto de fusión elevado. Se supone que la isomerización ocurre a través de la adición 1,4 del cloruro de hidrógeno al sistema conjugado, formando un intermediario transitorio carente de doble enlace que explica la rotación de los enlaces de carbono, formándose la estructura trans (e), más estable, con eliminación del ácido clorhídrico. Ácido fumárico, es el ácido trans-butenodioico, compuesto cristalino incoloro, de fórmula HO2CCH=CHCO2H, que sublima a unos 200 °C. Se encuentra en ciertos hongos y en algunas plantas, a diferencia de su isómero cis, el ácido maleico (cis-butenodioico), que no se produce de forma natural. Es soluble en agua caliente, éter y alcohol. Se obtiene por deshidratación del ácido málico y por isomerización del ácido maleico por distintos procedimientos de

la

(acción luz,

calentamiento...). Interviene en el ciclo de Krebs como intermediario metabólico.

Se utiliza en el procesado y conservación de los alimentos por su potente acción antimicrobiana, y para fabricar pinturas, barnices y resinas sintéticas. II.

MARCO TEORICO

2.1 ACIDOS BUTENODIOICOS (ÁCIDOS MALEICO Y FUMARICO) Son los dos compuestos más importantes de esta clase, en los que Wilicenus estudio por primera vez la isomería cis - trans. La ordenación esférica de ambos ácidos pudo demostrar porque solo el ácido maleico (forma z), como

consecuencia de la proximidad espacial de ambos grupos carboxilo, forma un anhídrido cíclico, con desprendimiento de agua, por calentamiento rápido, especialmente en presencia de anhídrido acético:

Por calentamiento prolongado a 150° c (425K), así como por irradiación UV, se isomeriza el ácido maleico a acido Fumárico, más estable (forma E).

2.1.1 ACIDO MALEICO El ácido maleico. Ácido cis-butenodioico o (Z)-ácido butenodioico, es un compuesto orgánico perteneciente al grupo de los ácidos dicarboxílicos. Se conoce con otros nombres como ácido maléfico, el ácido maleinico y ácido toxilico. Su fórmula química es C4H4O4. 2.1.1.1

Aplicaciones:

Se emplea en la fabricación de resinas sintéticas y en síntesis orgánicas, actúa como conservante de aceites y grasas y sus sales se utilizan en la tinción de algodón, lana y seda. Esta resina poliéster insaturada, tiene múltiples aplicaciones, como elaboración de botes, muebles de baño, bases de cocina, sillas, concreto polimérico, losetas, autopartes, tuberías, tanques de almacenamiento. Fabricación de resina alquidal, que es la base de las pinturas alquidálicas que se aplican en pinturas automotrices y arquitectonicas. Elaboración de fertilizantes y agroquímicos, tales como el ácido fumárico. El ácido maleico es

una

materia

prima

industrial

para

la

producción

de ácido

glioxílico por ozonólisis. Es un reactivo que se utiliza mucho en síntesis química de Diels-Alder. 2.1.1.2

Obtención.

En la industria, el ácido maleico se deriva del anhídrido maleico por hidrólisis. El anhídrido maleico se produce a partir de benceno o de butano en un proceso de oxidación. El ácido maleico se convierte en anhídrido maleico por deshidratación, al ácido málico por la hidratación, y el ácido succínico por hidrogenación (etanol/paladio sobre carbono). Reacciona con el cloruro de tionilo o pentacloruro de fósforo para dar el cloruro de ácido maleico (que no es posible aislar el cloruro de ácido mono). No se ha encontrado en la naturaleza. Su nombre se deriva del ácido málico (Acidum malicum), del que se obtiene por eliminación del agua. 2.1.2 ACIDO FUMARICO

El ácido fumárico, es un compuesto orgánico con estructura de ácido dicarboxílico que, en nomenclatura IUPAC, corresponde al ácido (E)butenodioico, o ác. trans-butenodioico; el isómero encontrado en la naturaleza,

en

lugar

del

isómero

cis.

Interviene

en

varias rutas del metabolismocelular, siendo destacada su participación en el ciclo de Krebs. 2.1.2.1

Aplicaciones:

El ácido fumárico es un ácido de origen natural que requieren los seres humanos y los animales para vivir. Este ácido se encuentra en las plantas también, y ha sido aprovechado por las compañías de alimentos y científicos por sus propiedades únicas que pueden ayudar a conservar el sabor y otros aspectos de varios alimentos. Dado que el ácido fumárico es seguro, natural y necesario, se encuentra en diversas aplicaciones en el servicio de comida y otras industrias que tienen que ver con la producción y distribución de alimentos.

Se encuentra en una serie de plantas por ejemplo en la fumaria (Fumaria officinalis), en los líquenes de Islandia, así como en los hongos y líquenes. En el ciclo del ácido cítrico se produce como producto intermedio en la deshidrogenacion del ácido succínico2. ISOMERÍA CIS- TRANS Mediante el doble enlace fijo del centro de la molécula, los dos grupos carboxilo quedan fijados en el espacio. El ácido Fumarico es un intermediario del ciclo del citrato.

III.

PARTE EXPERIMENTAL

3.1.

Objetivos:  

3.2.

Sintetizar el anhídrido succínico Caracterizar e identificar el anhídrido succínico mediante reacciones específicas. Materiales y Reactivos

MATERIALES

REACTIVOS

-

-

Tubos de ensayo Gradillas Pipetas Beaker Espátulas Mechero Trípode Rejilla de asbesto

Anhídrido maleico HCl Acetona Benceno Anaranjado de metilo Yodo metálico Silicagel G60

3.3.

Procedimiento Experimental

Agregamos 3 ml de agua destilada y tres gotas de acio clorhidrico

10g

Agitamos por 10 minutos

Despues realizamos la cromatografia con capa fina donde usamos como face movil la acetona y benceno nuestro revelador anaranjado de metilo para verificar nuestra apertura de acido maleico

Como primer paso realizamos el pesado de anhidrido maleico 0,1g

Agregamos 3ml de acido clorhidrico a la muestra anterior

NOTA: No se terminó el procedimiento debido a la falta de tiempo

Con la ayuda del mechero bussen refluimos a fuego por 20 minutos a 70 - 80 Cº

3.4.

Resultado

Frente del disolvente

6.1 2.6

Nueva Posición del compuesto Lugar de aplicación de la muestra

2.6

RF = 6.1 = 0.42 MECANISMO DE REACCIÓN

HCL

ACIDO CIS -2- BUTENODIOICO ACIDO MALEICO

ACIDO TRANS -2- BUTENODIOICO

IV.

DISCUSIÓN

El anhídrido maleico, se hidroliza fácilmente dando el ácido maleico (isómero cis), el cual se convierte en ácido fumárico (isómero trans), mediante el uso de un catalizador ácido que en este caso es el ácido clorhídrico, puesto que en esta reacción de isomerización hay una ruptura parcial del doble enlace. Para la formación del ácido fumárico a partir del ácido maleico se realiza una reacción acido base entre los ácido clorhídrico y maleico aportando el primero un protón (H+) al segundo, y este protón se deslocaliza en la estructura del ácido maleico, los que puede representar con estructuras de resonancia del mismo.

V.

CONCLUSIONES

Los isómeros cis se caracterizan por tener los sustituyentes en el mismo lado del doble enlace, mientras que los isómeros trans tienen los sustituyentes en el lado opuesto del doble enlace, por esta razón adquieren propiedades diferentes. En la práctica realizamos la isomerización del ácido maleico a ácido fumárico, concluyendo que el ácido maleico tiene un punto de fusión más bajo que el ácido fumárico, además el ácido maleico es menos estable y resulta ser soluble en agua que a diferencia del ácido fumárico resulta ser todo lo contrario. VI.

CUESTIONARIO

1. Interprete los resultados obtenidos. El anhídrido maleico, se hidroliza fácilmente dando el ácido maleico (isómero cis), el cual se convierte en ácido fumárico (isómero trans), mediante el uso de un catalizador ácido que en este caso es el ácido clorhídrico, puesto que en esta reacción de isomerización hay una ruptura parcial del doble enlace.

Para la formación del ácido fumárico a partir del ácido maleico se realiza una reacción acido base entre los ácido clorhídrico y maleico aportando el primero un protón (H+) al segundo, y este protón se deslocaliza en la estructura del ácido maleico, los que puede representar con estructuras de resonancia del mismo

HCL

ACIDO CIS -2BUTENODIOICO

ACIDO TRANS -2BUTENODIOICO

2. Realice la ecuación y su mecanismo de acción correspondiente

VII. BIBLIOGRAFÍA 1. McMurry, J. “Química Orgánica” International Thompson. Editores. México D.C.2001 2. Química orgánica fundamental. Louis F. Fieser, EDT. Reverte, pp (262264) 3. Principios de química orgánica, T. A. Geissman, EDT. Reverte, pp (151-154) 4. Werner Muller-Esterl. Bioquímica Fundamentos Para Medicina Y Ciencias De La Vida. España: Reverte; 2008. 5. Davis JE, Haenisch EL, McClellan A.L, O' Connor PR. Experimentos y Teorías. España: Reverte; 1982.

Química:

6. Durst HD, Gokel GW. Química Orgánica Experimental. España: Reverte; 2013.