UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD D CIENCIAS QUÍMICAS QUÍMICA DE ALIMENTOS ORGÁNICA III Nombre: Diana Jiménez Tema: La Reacción de Cannizaro 1. Fundamento teórico 1.1 Teoría La adición de bases diluidas a aldehídos o cetonas conduce a la formación de βhidroxialdehídos o β-hidroxicetonas a través de una condensación aldólica. Si el aldehído o la cetona no poseen hidrógenos en α, la condensación aldólica no tiene lugar. Sin embargo, los aldehídos que no poseen hidrógenos experimentan autooxidación-reducción en presencia de álcalis concentrados para dar una mezcla equimolecular del alcohol y de la sal del correspondiente ácido. Por ejemplo, el benzaldehído produce alcohol bencílico y benzoato sódico, en presencia de hidróxido de sódico. La reacción de Cannizaro que se produce en un medio fuertemente básico de hidróxido sódico acuoso muy concentrado (25-30%). La mitad de las moléculas de aldehído se oxidan a ácido a expensas de que la otra mitad se reduzcan hasta alcohol. Para el caso del benzaldehído se obtendrían ácido benzoico, que es un sólido blanco, cristalino (p.f. 122ºC) ligeramente soluble en agua a temperatura ambiente (0.2 g/100 g a 20ºC, 2.2 g/100 g a 75ºC), y alcohol bencílico que es un líquido incoloro (p.e. 205ºC) ligeramente soluble en agua. La evidencia sobre todo cinética y por experimentación con compuestos marcados isotópicamente, indica que incluso esta reacción aparentemente tan diferente sigue el conocido esquema de los compuestos carbonílicos: adición nucleofílica. Esta comprende dos adiciones sucesivas: la de un ion hidróxido (paso 1) para dar el intermediario 1. y la adición de un ion hidruro de I a una segunda molécula de aldehído (paso 2).

1.2 Reacciones y Recanismos: reacciones de síntesis y análisis

Mecanismo El mecanismo de reacción incluye: 1. Ataque nucleofílico del hidroxilo al carbono carbonílico 2. Formación de un dianión 3. Transferencia de un hidruro del dianión a un aldehído sin alterar 4. Formación de un alcóxido y de un anión carboxilato 5. Protonación por neutralización con ácido.

REACCION Y MECANISMOS DE ANALISIS ALCOHOL 1.- Reacción con cloruro de acetilo R-OH + CH3COCl

R-OOCH3 + HC

2.- Reactivo de Lucas (ZnCl2/HCl conc) R-OH + HCl + ZnCl2

R-Cl + H2O (reaccionan instantáneamente)

3.- Oxidación con H2CrO4/H2SO4 (suspensión verdosa debido a la formación de Cr(III))

ACIDO CARBOXILICO Ensayo de yoduro-yodato:

Reacción con 2,4dinitrofenilhidracina

2. Metodología experimental 2.1 Materiales y equipos Materiales Vaso de precipitados Büchner Embudo Filtro de pliegues

1 Balanza analítica 1 Pinzas para matraz 2 Pinzas para refrigerante 1 Pipeta graduada de 10 mL 1 Piceta con agua 1 Probeta de 100 mL Papel filtro, papel pH

2.2 Reactivos y sustancias Reactivos y Sustancias Benzaldehído NaOH NaHSO3 (disolución) Na2CO3 (10%) HCl concentrado Cloruro de metileno Na2SO4 anhidro Agua destilada Eter hielo 2.3 Procedimiento: síntesis y análisis de los productos Etapa 1. Reflujo. En un matraz de bola de 10 mL disuelva 1 g de hidróxido de potasio en 4.8 mL de agua. A esta solución básica adicione 1.6 mL de benzaldehído y refluje por 1 h utilizando un baño de arena (vea figura a). Después, enfríe el matraz con la mezcla de reacción al chorro de agua y, si es necesario, adicione suficiente agua para disolver algún precipitado de benzoato de potasio que se haya quedado en el matraz. Etapa 2. Extracción. Vierta la mezcla en un embudo de separación (vea figura b), lave el matraz con 5 mL de éter y adicione éste al embudo de separación. Agite el embudo para asegurar una extracción eficiente del alcohol bencílico por el éter. Deje reposar el embudo de adición 5 min y separe la fase acuosa (inferior) en un vaso de precipitados, y la fase etérea (superior) en otro vaso de precipitados; regrese la fase acuosa al embudo de separación y vuelva a extraerla con otros 5 mL de éter, repita la operación de separación de las dos fases y combine los dos extractos etéreos. Guarde la solución acuosa para la separación del ácido benzoico. Etapa 3.1. Obtención del alcohol bencílico* (fase etérea). Trate los extractos etéreos combinados de la siguiente manera: Reúna y seque en un vaso de precipitados seco con 2 g de sulfato de sodio anhidro y decante en un vaso de precipitados de 50 mL seco y limpio. Remueva el éter por destilación con baño de agua tibia sobre la parilla (tener precaución con éste procedimiento, pues el éter puede explotar con cualquier flama). Mida el volumen del alcohol bencílico obtenido con una pipeta para calcular el rendimiento. Etapa 3.2. Obtención del ácido benzoico** (fase acuosa). Ponga la solución acuosa (fase inferior en la extracción con éter) en una mezcla de 10 mL de ácido clorhídrico concentrado y 20 g de hielo frapé con agitación, verifique que el pH de la fase acuosa sea ácido con papel indicador. Filtre e el precipitado en un embudo Büchner con vacío lavando con un agua fría. Pese el ácido benzoico obtenido cuando este seco para obtener el rendimiento.

2.4 Diagrama de flujo INICIO NaOH Agua destilada benzaldehido

REFLUJAR 1HORA

Suficiente agua

Enfriamiento mezcla

Extraccion, embudo de sepatación Adicionar

Eter

Lavar matraz

Agitar

Alcohol Bencilico por el eter

Reposo

5 min

Separar

Fase acuosa (inferior)

HCl 20 g de hielo

2g de sulfato de sodio anhidro

Colocarla en un embudo de separación

Secar mezcla

Decantar

Extracción y combinación de extracctos etereos Agitar fase acuosa

Previo lavado con agua fría

Fase Eterea (Superior)

Baño de agua tibia

Destilación Eter Verificar el pH Medir el volumen de Alcohol bencilico

Filtrar en embudo Büchner

Recogido con pipeta

Calcular el rendimiento

Secar precipitado

Fin

Pesar Ácido bemzoico

Calcular el rendimiento Fin

2.5 Fichas de seguridad y constantes físicas de reactivos y productos. FICHA DE SEGURIDAD ALCOHOL BENCILICO Identificación Sinónimos: Alfa-hidroxitolueno, fenilmetanol, fenilcarbinol. Fórmula: C6H5CH2OH Número CAS: 100-51-6 Usos: Disolventes (para colorantes, ceras, resinas, gelatina, goma laca, esteres de celulosa, etc.), intermedio para la preparación de ésteres y éteres bencílicos, anestésico

local, revelador fotográfico de películas de color, cosméticos, ungüentos, emulsiones, tinta de estarcido, puntas de bolígrafos, películas de polietileno para sellado hermético. Efectos para la salud Inhalación: Los vapores pueden ocasionar irritación de garganta y nariz; pueden causar irritación de las vías respiratorias, náuseas, dolor de cabeza y vértigo. Ingestión Puede ocasionar dolor de cabeza, náuseas, vómito y debilitamiento. Puede ocasionar irritación gastrointestinal. Las señales de depresión del sistema nervioso son la somnolencia, el vértigo, la pérdida de coordinación. Piel: El contacto prolongado puede ocasionar dermatitis. Puede ser nocivo si es absorbido por la piel. Ojos: El líquido y la neblina pueden irritar los ojos. Los vapores pueden irritar y causar un leve daño en la córnea. Efectos Crónicos: Dematitis. Primeros auxilios Inhalación: Trasladar al aire fresco. Si no respira administrar respiración artificial. Si respira con dificultad suministrar oxígeno. Mantener la víctima abrigada y en reposo. Buscar atención médica inmediatamente. Ingestión: Lavar la boca con agua. Si está consciente, suministrar abundante agua. No inducir el vómito, si éste se presenta inclinar la víctima hacia adelante. Si está inconsciente no dar a beber nada. Buscar atención médica inmediatamente. Piel: Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada con abundante agua y jabón, mínimo durante 15 minutos. Si la irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención médica inmediatamente. Ojos: Lavar con abundante agua, mínimo durante 15 minutos. Levantar y separar los párpados para asegurar la remoción del químico. Si la irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención médica. Riesgos de incendio y/o explosión Punto de inflamación (ºC): 96 Temperatura de autoignición (ºC): 436 Peligros de incendio y/o explosión: Los recipientes cerrados pueden explotar (debido a la acumulación progresiva de presión) cuando se exponen al calor. Vapores tóxicos son liberados en las situaciones de incendio. Productos de la combustión: Monóxido de carbono, dióxido de carbono. Precauciones para evitar incendio y/o explosión: No exponer a oxidantes fuertes, calor, chispa y llama abierta. Mantener alejado de sustancias incompatibles. Procedimientos en caso de incendio y/o explosión: Evacuar o aislar el área de peligro. Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubicarse a favor del viento. Usar equipo de protección personal. Evitar inhalar los humos producidos por la descomposición del producto.

Retirar los contenedores del área de fuego si puede hacerlo sin riesgo o enfriarlos con abundante agua desde una distancia segura. Agentes extintores del fuego: Dióxido de carbono, polvo químico seco, espuma. Almacenamiento y manipulación Almacenamiento: Lugares ventilados, frescos y secos. Lejos de fuentes de calor e ignición. Separado de materiales incompatibles. Rotular los recipientes adecuadamente. Los recipientes deben estar herméticamente cerrados. Almacenar a temperaturas entre 12 y 50 °C. Tipo de recipiente: Manipulación: Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la actividad que realice con el producto. Mantener estrictas normas de higiene, no fumar, ni comer en el sitio de trabajo. Usar las menores cantidades posibles. Conocer en donde está el equipo para la atención de emergencias. Leer las instrucciones de la etiqueta antes de usar el producto. Rotular los recipientes adecuadamente y mantenerlos bien cerrados y evitar su deterioro físico. Durante el llenado o trasiego evitar derrames innecesarios. Propiedades físicas químicas Apariencia: Líquido transparente con débil olor. Gravedad Específica (Agua=1): 1.040 - 1.050 (25/25 ° C) Punto de Ebullición (ºC): 206 Densidad Relativa del Vapor (Aire=1): 3.7 Punto de Fusión (ºC): 93.3 Presión de Vapor (mm Hg): 0.1 Solubilidad: Algo soluble en agua; miscible con alcohol, éter y cloroformo. Estabilidad y radioactividad Estabilidad: Estable a condiciones normales. Experimenta oxidación lenta a benzaldehído en la presencia de oxígeno. Incompatibilidades o materiales a evitar: Evitar contaminación con ácidos y oxidantes fuertes, agentes plásticos a excepción del teflón a temperaturas altas. FICHA DE SEGURIDAD ACIDO BENZOICO Identificación Fórmula: C6H5COOH Composición: 100% Puro Número Interno: Número CAS: 65-85-0 Número UN: 9094 Sinónimos: Acido bencenocarboxílico, Acido bencenofórmico, Acido bencenometanoico, Benzoato, Acido dracilico, Acido fenil carboxílico, Acido fenolfórmico. Usos: Preservativo en comidas, jugos, grasas y aceites; en la manufactura de plastificantes, farmacéuticos, perfumes, agente de laboratorio, ingrediente de ungüentos antisépticos para el tratamiento de infecciones de la piel. Efectos para la salud Inhalación: Irritación del tracto respiratorio, nariz y garganta. Puede ser perjudicial.

Ingestión: Náuseas y trastornos gastroentéricos. Piel: Posible reacción alérgica Ojos: Irritación Efectos Crónicos: Puede causar sensibilización y alergias de la piel. Primeros auxilios Inhalación: Trasladar al aire fresco. Si no respira administrar respiración artificial. Si respira con dificultad suministrar oxígeno. Mantener la víctima abrigada y en reposo. Buscar atención médica inmediatamente Ingestión: Lavar la boca con agua. Si está consciente suministrar abundante agua. No inducir el vómito, si se presenta administrar más líquidos. Mantener la víctima abrigada y en reposo. Buscar atención médica inmediatamente Piel: Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada con abundante agua y jabón, mínimo durante 15 minutos. Si la irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención médica inmediatamente Ojos: Lavar con abundante agua, mínimo durante 15 minutos. Levantar y separar los párpados para asegurar la remoción del químico. Si la irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención médica. Riesgos de incendio y/o explosión Punto de inflamación (ºC): 121 Temperatura de autoignición (ºC): 574 Peligros de incendio y/o explosión: Sólido inflamable, puede encender por calor, chispas o llamas, el polvo puede formar mezclas explosivas con el aire, el incendio produce gases tóxicos e irritantes Productos de la combustión: Dióxido y monóxido de carbono. Si la combustión es incompleta produce humos irritantes. Precauciones para evitar incendio y/o explosión: No exponer el material al calor, eliminar toda fuente de ignición. Procedimientos en caso de incendio y/o explosión: Evacuar o aislar el área de peligro. Restringir el acceso a personas innecesarias y sin la debida protección. Ubicarse a favor del viento. Usar equipo de protección personal. Retirar los contenedores de la zona de peligro si no hay riesgo. Enfriar los contenedores aplicando agua desde la máxima distancia posible. Agentes extintores del fuego: Agua en forma de rocío, niebla o espuma, polvo químico seco, dióxido de carbono. Almacenamiento y manipulación Almacenamiento: Almacenar en lugares secos y bien ventilados, lejos de fuentes de ignición y sustancias incompatibles. En contenedores plásticos Tipo de recipiente: Manipulación: Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la actividad que realice con la sustancia. Mantener estrictas normas de higiene, no fumar ni comer en el sitio de trabajo, usar las menores cantidades posibles. Conocer en dónde está el equipo para la atención de emergencias. Leer las instrucciones de la etiqueta antes de usar. Rotular los recipientes adecuadamente. Propiedades físicas y químicas Apariencia: Escamas blancas o agujas de cristal con olor a Benzaldehído

Gravedad Específica (Agua=1): 1.2659/20° C Punto de Ebullición (ºC): 249.2 Densidad Relativa del Vapor (Aire=1): 4.21 Punto de Fusión (ºC): 121.25 pH: 2.8 (Solución saturada al 0.34% en agua Presión de Vapor (mm Hg): 1/96° C Solubilidad: Soluble en alcohol, éter, cloroformo, benceno, sulfuro de carbono, tetracloruro de carbono. Poco soluble en agua Estabilidad y reactividad Estabilidad: Estable bajo condiciones normales Incompatibilidades o materiales a evitar: Reacciona con hierro y agentes oxidantes, reacciona con el aire. FICHA DE SEGURIDAD DEL BENZALDEHÍDO Identificación Formula química C7 H6 O Nombre comercial: benzaldehído Número del artículo: CH0121 Identificación de los peligros Indicaciones adicionales sobre los riesgos para personas y el medio ambiente: R 22 Nocivo por ingestión. H302 - Nocivo en caso de ingestión. Prevención: P264 Lavarse concienzudamente tras la manipulación. P270 No comer, beber ni fumar durante su utilización. Composición/información sobre los componentes Caracterización química: Denominación Nº CAS Benzaldehído Número(s) de identificación Número EINECS: 202-860-4 Número de clasificación: 605-012-00-5 Primeros auxilios Instrucciones generales: Los síntomas de intoxicación pueden presentarse después de muchas horas, por lo que se requiere una supervisión médica durante un mínimo de 48 horas después del accidente. En caso de inhalación del producto: Suministrar aire fresco. En caso de trastornos, consultar al médico. En caso de contacto con la piel: En caso de irritaciones continúas de la piel, consultar un médico. En caso de con los ojos: Limpiar los ojos abiertos durante varios minutos con agua corriente. En caso de ingestión: Consultar inmediatamente un médico. Medidas de lucha contra incendios Información general:

Al igual que en cualquier incendio, utilizar equipo respiratorio independiente bajo presión, MSHA/NIOSH (aprobado o equivalente), y juego completo de vestimentas de protección. Sustancias extintoras apropiadas: CO2. Peligro particular debido a la sustancia, sus productos de combustión o gases generados: Monóxido de carbono y dióxido de carbono. Medidas en caso de liberación accidental Medidas para la protección del medio ambiente: Evitar la penetración en la tierra /subsuelo. No dejar que se introduzca en el alcantarillado ni que contamine las aguas. Evitar que penetre en la canalización /aguas de superficie /agua subterráneas. Procedimiento de limpieza/recepción: Quitar con material absorbente (arena, aglutinante de ácidos, aglutinante universal, aserrín). Manipulación y almacenamiento Manipulación: Instrucciones para una manipulación segura: Evitar la formación de aerosoles. Prevención de incendios y explosiones: No rociar sobre llamas o cuerpos incandescentes. Almacenamiento: Almacenar en un lugar fresco. Conservar el envase herméticamente cerrado en un lugar seco y bien ventilado. Propiedades físicas y químicas Masa molar 106,12 g Forma: Líquido Color: Incoloro Olor: Aromático Cambio de estado Punto de fusión /campo de fusión: -55,6°C Punto de ebullición /campo de ebullición: 179°C Punto de inflamación: 64°C Temperatura de autoignición: 190°C Peligro de explosión: El producto no es explosivo. Límites de explosión: Inferior: 1,4 Vol % Superior: 60 Vol % Presión de vapor a 26°C: 1 hPa Densidad a 20°C: 1,05 g/cm³ Solubilidad en / miscibilidad con agua a 20°C: 3 g/l Disolventes orgánicos: Mezclable con numerosos disolventes orgánicos. Estabilidad y reactividad Materiales que deben evitarse: Bases fuertes. Sustancias reductores. Productos de descomposición peligrosos: Monóxido de carbono, dióxido de carbono.

3. Registro de datos experimentales: diseño de tabla para registro

PRODUCTOS

Propiedades físicas

ALCOHOL BENCILICO

ACIDO BENZOICO

Líquido incoloro de olor agradable.

Sólido incoloro con un ligero olor característico

El alcohol bencílico es parcialmente soluble en agua y miscible en alcoholes y éter etílico.

Es poco soluble en agua fría pero tiene buena solubilidad en agua caliente o disolventes orgánicos.

Punto de ebullición: 478,15 K (205 °C)

Punto de fusión: 395 K (121,85 °C)

Índice de refracción a 20°C: 1.539-1.541 Propiedades químicas

Solución de bicarbonato de sodio al 10%.

Reactivo de Lucas

Oxidación con dicromato de potasio

Con cloruro de acetilo

El indicador rojo Congo

Ensayo de yoduroyodato:

Negativo

Presenta una turbidez instantánea debido a que es bencílico Da una suspensión verdosa por la formación de Cr3+.

Hay desprendimiento de HCl se lo identifica con papel tornasol rojo. Mayor de 4,8 (color rojo)

El bicarbonato de sodio es una base débil por lo tanto reacciona con ácidos relativamente fuertes Se observa el desprendimiento de burbujas de CO2.

Negativo

Negativo

Negativo Se observa si el pH de la solución es menor a 4,8 (color azul) Esta reacción se da en medio débilmente ácido, es rápida y libera yodo el cual se detecta fácilmente con almidón.

4. Cálculos: Definición de los cálculos que deberían realizarse Rendimiento

5. Aplicación de los productos Aplicaciones acido benzoico Es un conservante utilizado tanto como ácido como en forma de sus sales de sodio, de potasio o de calcio. El ácido benzoico y sus derivados sólo se pueden utilizar para conservar alimentos con un pH ácido. Protege sobre todo contra el moho y fermentaciones no deseadas, a veces se utiliza conjuntamente con el dióxido de azufre (SO2) o los sulfitos para atacar más microorganismos. El ácido benzoico que se utilizan en perfumería. Algunos ésteres con alcoholes de cadena más larga se utilizan también para ablandecer plásticos como el PVC. Se usa para condimentar el tabaco, para hacer pastas dentífricas, como germicida en medicina y como intermediario en la fabricación de plastificantes y resinas. Los productos enlatados usan ácido benzoico derivado del tolueno como preservante. Aplicaciones del Alcohol Bencílico Utilizado como intermedios químicos en producir los taninos sintéticos, tintes y perfume, productos farmacéuticos. El benzaldehído y el N-heptaldehído inhiben la recristalización de la nieve, y en consecuencia la formación de depósitos de hielo profundos. Este tratamiento podría prevenir las avalanchas causadas por capas de hielo profundas e inestables. 6. Referencias bibliográficas - Vogel, A. I. 1989. Textbook of Practical Organic Chemistry. London, Longman Scientific & Technical. Quinta edición - Morrison, y Boyd. Química Orgánica, Quinta edición, pág. 772 - MARY ANN FOX , JAMES K. WHITESELL, QUIMICA ORGANICA, Segunda Edición México 2000, Pág. 607,608 Domínguez, X. A. y X. A. Domínguez S. 1982. Química Orgánica - www.unav.es/ocw/avanzada_q/CARBONILOQOA.pdf - http://www.corquiven.com.ve/esp/MSDS/MSDS-ACIDO_BENZOICO.pdf - http://www.corquiven.com.ve/esp/MSDS/MSDS-ALCOHOL_BENCILICO.pdf