Prácticas integradas de química orgánica PDF
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09526CP01A01 09526CP01A01 09526CP01A01 C.P. s a PRÁCTICAS INTEGRADAS c i t nt, c DE QUÍMICA ORGÁNICA u m á o araTes r ClE. P aM.z, n e R. Sa bildo, onisia o d aDi C P. z, n e aM.óp r L e os, C. d allesterGarcía, ua B P. A. C Químicas A C I N Á G R Paloma Ballesteros García O A C M.a del Pilar Cabildo Miranda I M Rosa M.a Claramunt Vallespí Í U Q Amelia García Fraile E D ISBN 84-362-4901-1 S Concepción López García 09526 A D Dionisia Sanz del Castillo A R G Enrique Teso Vilar E 9788436249019 T N I S A C I T C Á R UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA P UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA Prácticas integradas de Química Orgánica Paloma Ballesteros García M.a del Pilar Cabildo Miranda Rosa M.a Claramunt Vallespí Amelia García Fraile Concepción López García Dionisia Sanz del Castillo Enrique Teso Vilar UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA PRÁCTICAS INTEGRADAS DE QUÍMICA ORGÁNICA Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del «Copyright», bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos. © UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACIÓN A DISTANCIA- Madrid, 2014 www.uned.es/publicaciones © Paloma Ballesteros García, M.adel Pilar Cabildo Miranda, Rosa M.aClaramunt Vallespí, Amelia García Fraile, Concepción López García, Dionisia Sanz del Castillo, Enrique Teso Vilar ISBN electrónico: 978- 84-362-6843-0 Edición digital: febrero de 2014 Índice Prólogo .............................................................................................. 9 Experimento 1. Síntesis de 1-etoxi-1-ciclohexeno ........................... 11 Experimento 2. Síntesis de 3-nonen-2-ona ...................................... 21 Experimento 3. Síntesis de 2-(2-metil)propilciclopent-2-enona ....... 31 Experimento 4. Síntesis de trans-estilbeno. Reacción de Wittig ...... 41 Experimento 5. Síntesis de 1,2:4,5-di-O-ciclohexiliden-D-fructopira- nosa ....................................................................... 49 Experimento 6. Síntesis de terc-butilmetilcetona. Transposición pi- nacolínica ............................................................... 57 Experimento 7. Reacciones de orto-fenilendiamina con acetilace- tona ....................................................................... 65 Experimento 8. Síntesis de bencimidazol y benzotriazol ................. 75 Experimento 9. Síntesis de 3,5-dimetilpirazol. Reactividad frente a agentes electrófilos: bromación ............................. 85 Experimento 10. Preparación de 2-fenilindol. Síntesis de Fischer ...... 95 Experimento 11. Síntesis de ácido barbitúrico y derivados ............... 105 Experimento 12. Análisis cualitativo y cuantitativo de una mezcla bi- naria de compuestos orgánicos por cromatografía gas-líquido. Identificación de los compuestos me- diante técnicas espectroscópicas ............................ 115 Experimento 13. Síntesis de alcanfor a partir de canfeno ................. 133 Experimento 14. Resolución de la (±)-feniletilamina ........................ 149 Prólogo El presente texto titulado Prácticas Integradas de Química Orgánica re- coge los contenidos relacionados con las prácticas de las asignaturas de quinto curso (o de segundo ciclo) de la licenciatura en Ciencias Químicas del área de química orgánica: Síntesis Orgánica, Análisis Orgánicoy Química Or- gánica Heterocíclica. Está compuesto por catorce experimentos, en los cuales se han tratado de integrar los aspectos más relevantes de las tres materias mencionadas en un intento por mostrar al alumno la complementariedad de las mismas. Así, en los seis primeros se presentan diferentes métodos de síntesis que per- miten la creación de nuevos enlaces, carbono-oxígeno en la preparación de enoléteres en el Experimento 1, carbono-carbono en la obtención de ceto- nas a,b-insaturadas, en el Experimento 2 mediante condensación aldólica, y en el Experimento 3 a través de una enamina intermedia. En el Experimen- to 4 se realiza la síntesis de un alqueno por reacción Wittig. Un ejemplo de la utilidad de los grupos protectores se presenta en el Ex- perimento 5 mediante la formación de un acetal cíclico de un hidrato de carbono con la ciclohexanona. En el Experimento 6 se describe una reacción de transposición, la pinacolínica. A continuación, en los experimentos 7 a 11, se presentan diferentes es- trategias sintéticas que permiten la preparación de compuestos heterocí- clicos: benzodiazepinas y macroheterociclos (Experimento 7), bencimida- zoles y benzotriazoles (Experimento 8), pirazoles y su reactividad frente a electrófilos (Experimento 9), síntesis de Fischer de indoles (Experimento 10) o derivados del ácido barbitúrico (Experimento 11), con buenos rendi- mientos. El análisis de los componentes de una mezcla de compuestos orgánicos mediante cromatografía de gases y su identificación mediante técnicas es- 10 Prólogo pectroscópicas se aborda en el Experimento 12, estableciendo las pautas ge- nerales que permitirán con éxito al futuro químico resolver, con la meto- dología propuesta, problemas similares. La transformación del canfeno en alcanfor mediante una transposición de Wagner-Meerwein, constituye un excelente ejemplo de cómo seguir el curso de una reacción orgánica e identificar los diferentes intermedios (Ex- perimento 13). Por último, el Experimento 14 ilustra la separación o resolución de una mezcla racémica mediante un reactivo ópticamente activo. Se completa con las medidas de poder rotatorio y determinación del enriquecimiento enantiomérico. Con objeto de facilitar su ejecución, todos los experimentos presentan un desarrollo similar: después de una introducción teórica, se detallan el material, productos y métodos necesarios, así como el procedimiento ex- perimental. Se complementa cada práctica con el cálculo de la estequio- metría de la reacción y rendimientos de los productos formados y la reso- lución de una serie de cuestiones o ejercicios que permitirán al alumnado evaluar el grado de aprendizaje en el laboratorio. Es nuestro deseo que este texto sea una herramienta útil y agradable para profundizar en el conocimiento de la química orgánica y en la intro- ducción al trabajo de investigación. LOS AUTORES EXPERIMENTO 1 Síntesis de 1-etoxi-1-ciclohexeno Paloma Ballesteros García Objetivo general Sintetizar un enoléter a partir de un acetal por 1,2-eliminación de etanol con catálisis ácida. Objetivos específicos 1. Preparar y purificar ciclohexanona dietilacetal*. 2. Estudiar el método de acetalización de una cetona por reacción con un ortoformiato en medio ácido. 3. Calentar el ciclohexanona dietilacetal con TosOH para transfor- marlo en 1-etoxi-1-ciclohexeno. 4. Purificar el enoléter por destilación fraccionada. 5. Calcular el rendimiento global obtenido. Duración del experimento Diez horas. * Los términos cetal y hemicetal utilizados para nombrar a los derivados de cetonas han sido suprimidos por la regla C-331.1 de la IUPAC. 12 Prácticas integradas de Química Orgánica ESQUEMA 1. Introducción teórica 2. Material y productos 3. Referencias bibliográficas 4. Procedimiento experimental 4.A. Preparación de ciclohexanona dietilacetal 4.B. Preparación de 1-etoxi-1-ciclohexeno 5. Cálculos y resultados 6. Ejercicios 13 Experimento 1. Síntesis de 1-etoxi-1-ciclohexeno 1 Introducción teórica Los enoléteres son intermedios de síntesis muy versatiles para la for- mación de enlaces carbono-carbono en posición aa un grupo carbonilo. Su reactividad está muy relacionada con la de las enaminas y sililenoléteres. La presencia del grupo alcoxi les confiere un carácter de alquenos nucleófilos o «ricos en electrones» con capacidad de reaccionar facilmente con elec- trófilos. Esta propiedad se ha utilizado para proteger alcoholes, principalmente en forma de acetales tetrahidropiranílicos, por reacción de los alcoholes con dihidropirano en presencia de catalizadores ácidos. También, son capaces de reaccionar con alquenos electrófilos o «defi- cientes en electrones» para dar reacciones de cicloadición [2+2]. Depen- diendo del carácter electrófilo de estos últimos, los enoléteres pueden re- accionar en ausencia o en presencia de catalizadores de Lewis.
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