UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS QUIMICA ORGÁNICA 3 NOMBRE: Hurtado Mónica CARRERA: Química de Alimentos La Reacción de Cannizaro 1. Fundamento Teórico Teoría Los aldehídos que no tienen hidrógenos α, dan la reacción de Cannizzaro por tratamiento con una base fuerte. En esta reacción de desproporcionación una molécula es reducida al correspondiente alcohol, mientras que la segunda es oxidada a ácido carboxílico. El formaldehído experimenta reacción de Cannizzaro, al igual que los aldehídos alifáticos (como el trimetilacetaldehído) que no contienen hidrógenos en α, o derivados aromáticos como el benzaldehído. Para el caso del benzaldehído se obtendrían ácido benzoico, que es un sólido blanco, y alcohol bencílico que es un líquido incoloro. El ácido benzoico es un ácido aromático, cuya fórmula molecular es C6H5COOH, es un ácido carboxílico, que posee un grupo carboxilo que se encuentra unido a un anillo fenólico. En normales condiciones, el ácido benzoico se encuentra en estado sólido, sin color y con un característico, pero ligero olor. No es muy soluble en el agua fría, pero en cambio, su solubilidad es muy buena en el agua caliente o también, en disolventes de tipo orgánicos. Reacciones y mecanismos: reacciones de síntesis y análisis Síntesis

Mecanismo: Etapa 1. Adición del ión hidróxido al carbonilo

Etapa 2. Transferencia de hidruro

Etapa 3. Equilbrio ácido-base

Análisis Acido benzoico Yoduro/yodato de potasio

IO3ˉ + 5Iˉ + 6H+ → 3H2O + 3I2 Bicarbonato de sodio

Transformación a hidroxamato férrico

R-COOH + SOCl2 → R-CO-Cl + HCl + SO2 R-CO-Cl + NH2OH → R-CONH-OH + HCl 3R-CONH-OH + FeCl3 → [R-CO-NH-O]3ˉ + 3HCl Análisis alcohol bencílico

Reactivo de Lucas

Mecanismo

2. Metodología experimental Materiales y equipos Frasco de paredes gruesas con tapa Probeta Pipetas graduadas Pera de succión Varilla de agitación Embudo de separación Tubos de ensayo Erlenmeyer de 125ml Equipo para destilación simple Equipo de reflujo Potenciómetro

Reactivos y Sustancias Benzaldehído Hidróxido de sodio Agua destilada Ácido clorhídrico Eter dietílico Bicarbonato de sodio Yodato de potasio 10% Yoduro de potasio 10% Indicador de almidón Hidróxido de sodio 0,1N valorado Ácido clorhídrico 0,1N valorado Reactivo de Lucas

Procedimiento: síntesis y análisis de los productos En frasco de paredes gruesas con tapa se colocan 10 ml de benzaldehído y 9 g de NaOH disueltos en 5 ml de agua. Tapar y agitar vigorosamente hasta que aparezcan un producto sólido y un líquido incoloro, seguir agitando durante 40 minutos. Adicionar agua suficiente para disolver el sólido (benzoato sódico) pero evitar un exceso. Llevar la disolución a un embudo de separación y exraer 2 veces el alcohol con éter dietílico. Guardar ambas fases. Reunir los extractos orgánicos y destilar para obtener el alcohol. La capa acuosa alcalina de la primera extracción se acidifica con HCI, precipitando el ácido benzoico como una masa blanca. Enfriar la mezcla, filtrar por succión y lavar con agua. Llevar el ácido benzoico a un vaso y añadir agua y calentar hasta disolución del producto. Filtrar en caliente con filtro de pliegues. Secar y pesar para calcular el rendimiento en ácido benzoico.

Análisis 1.- Reacción con bicarbonato de sodio Disolver 0,5g de ácido benzoico en 5ml de agua destilada y agregar en la solución unos miligramos de bicarbonato de sodio sólido. Observar si existe desprendimiento de CO2. 2.- Reacción al papel tornasol Disolver 0,5g de ácido benzoico en 5ml de agua destilada y acercar un papel tornasol. Verificar el pH. 3.- Reacción de yodato-yoduro En un tubo de ensayo mezclar 1ml de la solución de yodato de potasio 10% con 1ml de solución de yoduro de potasio 10%. En un segundo tubo de ensayo disolver 10mg de ácido benzoico en 1ml de agua, calentar si es necesario. Sobre éste tubo añadir la mezcla yodato yoduro. Observar la inmediata liberación de yodo (marrón) en la reacción. Si no se observa, añadir gotas de indicador de almidón, observar el color azul del complejo formado. 4.- Determinación del equivalente de neutralización mediante titulación potenciométrica. Pesar en balanza analítica 0,2g de ácido benzoico y disolver en 10ml de NaOH 0,1N valorado, reflujar por 30 minutos, enfriar. Anotar el pH de la solución primitiva y el que resulta después de cada adición de ácido clorhídrico 0,1N valorado. Para determinar gráficamente el puno de equivalencia, con la tabla de valores, construya las curvas de titulación siguientes: En el eje de las ordenadas anote los valores del pH y en el de las abscisas los volúmenes de solución valorada agregada. En el eje de las ordenada el cociente de los valores de diferencias de pH y los valores de las diferencias de volumen agregado y en el de las abscisas los volúmenes de solución valorada agregada. Identificación del alcohol bencílico Prueba de Lucas no debe haber reacción positiva para alcoholes primarios. Observar los resultados de la reacción y observar el tiempo

Diagrama de flujo Benzaldehído NaOH H2O

Mezclar

Agitar 40 min

Disolver H2O

éter dietílico

Extraer

Fase acuosa HCl

Destilar

éter dietílico

Precipitar

Filtrar Analizar H2O

Disolver

Recristalizar

Analizar

H2O

Fichas de seguridad y constantes físicas de reactivos y productos BENZALDEHIDO Aldehído benzoico Aceite sintético de almendras amargas C6H5CHO Masa molecular: 106.1

VIAS DE EXPOSICION

ESTADO FISICO; ASPECTO Líquido entre incoloro y amarillo viscoso, de olor característico. PELIGROS FISICOS

PELIGROS QUIMICOS La sustancia puede formar DATOS peróxidos explosivos en IMPORTANTES condiciones especiales. Reacciona violentamente con oxidantes, aluminio, hierro, bases y fenol, originando peligro de incendio y explosión. Puede autoignitar si es absorbido mediante un material combustible con una amplia superficie. LIMITES DE EXPOSICION TLV no establecido.

La sustancia se puede absorber por inhalación, a través de la piel y por ingestión. RIESGO DE INHALACION No puede indicarse la velocidad a la que se alcanza una concentración nociva en el aire por evaporación de esta sustancia a 20°C. EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La exposición puede causar disminución de la consciencia. EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA El contacto prolongado o repetido puede producir sensibilización de la piel. Se han detectado tumores en experimentación animal, pero este resultado puede ser no extrapolable al

hombre. La sustancia es nociva para los organismos DATOS AMBIENTALES acuáticos.

DERRAMAS Y FUGAS: Recoger el líquido procedente de la fuga en recipientes precintables. Absorber el líquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro. (Protección personal adicional: Filtro para vapores orgánicos). ALMACENAMIENTO Separado de materiales incompatibles. Mantener bien cerrado. Ventilación a ras del suelo. ENVASADO Y ETIQUETADO Símbolo Xn R: 22 S: (2-)24 Clasificación de Peligros NU: 9 Grupo de Envasado NU: III CE:

PROPIEDADES FISICAS Punto de ebullición: 179°C Punto de fusión: -26°C Densidad relativa (agua = 1): 1.05 Solubilidad en agua, g/100 ml: Escasa. Presión de vapor, Pa a 26°C: 130 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.65 Punto de inflamación: 62°C Temperatura de autoignición: 190°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.4-13.5 Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 1.48

ACIDO BENZOICO Acido bencenocarboxílico Acido fenilcarboxílico C7H6O2/C6H5COOH Masa molecular: 122.1

VIAS DE EXPOSICION D A T O S I M P O R T A N T

ESTADO FISICO; ASPECTO Polvo o cristales blancos.

La sustancia se puede absorber por inhalación y por ingestión. RIESGO DE INHALACION

No puede indicarse la velocidad a la que se alcanza una concentración Es posible la explosión del nociva en el aire por polvo si se encuentra evaporación de esta mezclado con el aire en sustancia a 20°C. forma pulverulenta o granular. EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA PELIGROS QUIMICOS DURACION PELIGROS FISICOS

La disolución en agua es La sustancia irrita los ojos, un ácido débil. Reacciona la piel y el tracto con oxidantes. respiratorio. LIMITES DE EXPOSICION TLV no establecido.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA

E El contacto prolongado o repetido puede producir sensibilización de la piel.

S NOTAS

La sustancia comienza a sublimarse a 100°C. Código NFPA: H 2; F 1; R 0;

DERRAMAS Y FUGAS: Barrer la sustancia derramada e introducirla en un recipiente de plástico y eliminar el residuo con agua abundante. PROPIEDADES FISICAS Punto de ebullición: 249°C Punto de fusión: 122°C Densidad relativa (agua = 1): 1.3 Solubilidad en agua, g/100 ml a 20°C: 0.29 Presión de vapor, Pa a 96°C: 133 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 4.2 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): 1 Punto de inflamación: 121°C (c.c.) Temperatura de autoignición: 570°C Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 1.87

ALCOHOL BENCILICO alfa-hidroxitolueno Fenilmetanol Fenilcarbinol C7H8O/C6H5CH2OH Masa molecular: 108.1

D

ESTADO FISICO; ASPECTO

A T

Líquido incoloro, de olor característico.

O

PELIGROS FISICOS

VIAS DE EXPOSICION La sustancia se puede absorber por inhalación del vapor, a través de la piel y por ingestión. RIESGO DE INHALACION

S I PELIGROS QUIMICOS M P O R T

Por evaporación de esta sustancia a 20°C no se alcanza, o se alcanza sólo muy lentamente, una concentración nociva en el aire.

Reacciona violentamente con oxidantes fuertes y ácidos. Ataca a muchos plásticos. Puede atacar al EFECTOS DE hierro y al aluminio en presencia de calor intenso. EXPOSICION DE CORTA DURACION En presencia de aire presenta un bajo nivel de

oxidación. A N T E S

El aerosol irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. LIMITES DE EXPOSICION La sustancia puede causar efectos en sistema nervioso. TLV no establecido. MAK no establecido. EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis. NOTAS

La sustancia puede inhibir la formación de hemoglobina. El consumo de bebidas alcohólicas aumenta el efecto nocivo. Ficha de emergencia de transporte (Transport Emergency Card): TEC (R)61G06c Código NFPA: H 2; F 1; R 0;

DERRAMAS Y FUGAS: Recoger el líquido procedente de la fuga en recipientes precintables, absorber el líquido residual en arena o absorbente inerte y trasladarlo a un lugar seguro. (Protección personal adicional: equipo autónomo de respiración). ALMACENAMIENTO: Separado de oxidantes fuertes y alimentos y piensos. ENVASADO Y ETIQUETADO No transportar con alimentos y piensos. símbolo Xn R: 20/22 S: (2-)26 Clasificación de Peligros NU: 6.1 CE:

PROPIEDADES FISICAS Punto de ebullición: 205°C Punto de fusión: -15°C Densidad relativa (agua = 1): 1.04

Solubilidad en agua, g/100 ml a 25°C: 3.5 Presión de vapor, Pa a 25°C: 20 Densidad relativa de vapor (aire = 1): 3.7 Densidad relativa de la mezcla vapor/aire a 20°C (aire = 1): Alrededor de 1 Punto de inflamación: 93°C (c.c.) Temperatura de autoignición: 436°C Límites de explosividad, % en volumen en el aire: 1.3-13 Coeficiente de reparto octanol/agua como log Pow: 1.1 3.-Registro de Datos Experimentales

Vol, HCl

pH

4.-Cálculos Equivalente de neutralización.- Es la cantidad en peso de un compuesto que neutraliza exactamente a un equivalente de álcali. Corresponde al peso equivalente del ácido, pero se lo denomina en forma diferente porque es un valor que solo se puede obtener en forma experimental, puesto que la fórmula del compuesto es desconocida.

Porcentaje de rendimiento.- Es la cantidad de producto obtenida en una reacción química.

5.- Aplicaciones de los productos

Acido Benzoico En cuanto a los usos de este ácido, se utiliza como conservante ácido o también en forma de sales de sodio, potasio u otras. Tanto el ácido benzoico, como sus derivados, son usados solamente para la conservación de alimentos que tengan un pH ácido. Usado para proteger los alimentos sobretodo contra la aparición del moho (también las variantes que producen las aflatoxinas) o de fermentaciones que no son deseadas. También algunas veces se usa junto al dióxido de azufre, u algunos otros sulfitos para poder atacar espectros de microorganismos más amplios. También se usa como producto de salida para la producción de ésteres del ácido que tratamos, los cuales tienen aplicación en la industria de la perfumería. Algunos de los ésteres con alcoholes que tengan cadenas largas serán usados incluso para hacer más blandos los plásticos como por ejemplo, el PVC. El peróxido de ácido benzoico es usado para iniciar reacciones de tipo radicalarias. Otro de sus usos es como condimento del tabaco, como componente de dentífricos, en la industria médica como germicida, y como intermediarios en la fabricación de diferentes productos como las resinas o los productos plastificantes. Las conservas de productos en lata, usan el ácido benzoico que deriva del tolueno a modo de preservante. Alcohol bencílico. Este alcohol tiene múltiples aplicaciones de gran utilidad, tales como la fabricación de acetato de bencilo usado como perfume de bajo costo en la fabricación de jabones. El alcohol bencílico también sirve para la obtención del ácido fenilacético que es la base para la producción de la penicilina G y otros productos farmacéuticos como la anfetamina y el fenobarbital. El alcohol bencílico es producido en forma natural por varias plantas y se encuentra en numerosas frutas y tés. Forma parte de distintos aceites esenciales tales como el jazmín, jacinto, y ylang-ylang. 6. Referencias Bibliográficas 1.- Samuel Trumper, R, Análisis Orgánico, págs.: 90-93, 164 2.- Morrison y Boyd, Química Orgánica, 5ª Edición, págs.: 92,93. 3.- Luis Gattermann, Prácticas de Química Orgánica, 20ª Edición, Editorial Manuel María 1927, págs.: 221,222. 4.-GOOGLE: http://www.grupoprevenir.es/fichas-seguridad-sustanciasquimicas/0102.htm 5. - GOOGLE: http://132.248.103.112/organica/qo1/ok/alde/alde14.htm 6. - GOOGLE: http://quimica.laguia2000.com/quimica-organica/acido-benzoico 7. - GOOGLE: http://www.quimicaorganica.net/reaccion-cannizzaro.html