p-toluidina

 

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN

Programa de Química

Informe de Análisis Orgánico “segundo compuesto desconocido”

Muestra N° 4

Salamanca. Alejandro, vinasco johana 

El compuesto desconocido se determina mediante constantes física y químicas; finalmente recopilando esta información se encuentra finalmente el compuesto posible.  Para identificar esta muestra es necesario tener un programa para cada práctica, los materiales necesarios y reactivos. Esto permitirá un resultado exitoso en la identificación de compuestos orgánicos desconocidos. Mediante se van mostrando las reacciones y el trabajo realizado; se va presentando la posible estructura del compuesto (figura 1).

figura 1. compuesto desconocido 

Con la metodología llevada a cabo durante la práctica se determina  que el compuesto desconocido es p-toluidina este es un compuesto  derivado del tolueno o metilbenceno, (C₆H₅CH₃), clasificable como un amino-compuesto, específicamente una amina aromática o aril-amina. Hay tres isomeros de la toluidina: la orto-toluidina (o-toluidina), la meta-toluidina (m-toluidina) y la para-toluidina (p-toluidina).

La prueba de solubilidad de la sustancia es muy importante debido a que se reduce el grupo de compuestos es decir las posibilidades en las que se  encuentra el compuesto desconocido. El sólido es insoluble en agua, pero es soluble en HCl 5%. Con esta información las tablas de solubilidad nos proporcionan el grupo B y este consta de:

·         Aminas

·         Aminoácidos

·         Compuestos anfóteros (por ejemplo aminofenoles, amonotiofenoles, sulfonomidas)

·         Hidracinasaaril sustituidas

·         N-dialquilamidas

Para ir descartando cada uno de estos compuestos y así quedar solo en uno de estos anteriormente mencionados se realiza la prueba de fusión con sodio. Esta prueba nos permite identificar elementos como el azufre, nitrógeno y halógenos. Esta consta de sodio seco líquido. (Fundido previamente en la llama del mechero), la muestra problema, metanol con el objetivo de desactivar el exceso de sodio metálico que no reaccionó. Como la prueba de solubilidad arrojo los tipos de compuestos posibles; se puede notar que todos tienen nitrógeno por lo tanto al realizar la prueba de fusión con sodio es necesario que la reaccion on bencedina acetato de cobre de positiva. En Las pruebas que se describen a continuación se determinan  elementos presentes en una sustancia química.

Para la determinación de la presencia de azufre esta la prueba del nitroprusiato de sodio;  donde se genera un color rojo-violeta que indica que la prueba es positiva; esta tonalidad no se observa para la muestra desconocida que se tiene. Por lo tanto no se tiene el elemento químico azufre y del grupo B que se generó a través de la prueba de solubilidad se descartan los grupos de aminotiofenoles,y  sulfonomidas.

Para determinar la presencia de nitrógeno, se realiza la prueba bencidina-acetato de cobre donde, la aparición de un color azul indica que la prueba es positiva para nitrógeno tal como lo muestra la figura 2.

                                                                           figura #2 Imina quinónica (color azul)

La reacción de este procedimiento muestra la producción de un complejo de color azul 

Reacción #1: formación de imina quinónica (color azul)

Ya con esta información para corroborar si se trataba de una amina;  se realiza posteriormente la prueba del ion de cobre en la cual se hace reaccionar con CuSO4 cuyo color inicial era azul claro, con 10 mg de la muestra, lo más relevante de esta reacción es un cambio de color en la solución de CuSO4 que se torno a color verde. Esto nos india que la prueba era positiva. 

figura #3

Ya sabiendo que la sustancia desconocida se trataba de una amina la siguiente prueba realizada es  el método de Hinsberg, la cual nos indica si se trata de una amina primaria, secundaria o terciaria.

Tomamos la amina (aun desconocida) en un tubo de ensayo la hacemos reaccionar con hidróxido de sodio y cloruro de bencensulfonilo. El pH de dicha reacción se lleva a cabo en medio básico, la reacción forma unos cristales a los cuales se le realizaron pruebas de solubilidad para determinar qué tipo de amina se trataba.

	Solubilidad
Acido clorhidrico al 10%	Insoluble
Agua destilada	Soluble

Este proceso se describe en las reacciones 4 y 5.

El resultado de esta prueba de solubilidad indica que el compuesto que se tiene es una amina primaria.

Ya sabiendo que el compuesto se trata de una amina primaria y conociendo su punto de fusión, se  dirige a realizar la prueba de cloruro de aluminio con azoxibenceno para identifica si dicha amina aromática o no. Esta prueba se realiza debido a que el punto de fusión coincide con el de  una amina aromática.

Tomamos el  benceno seco y lo hacemos reaccionar con azoxibenceno y cloruro de aluminio anhidrido, efectuamos la prueba con nuestra muestra desconocida; esta reacción produjo un cambio de color naranja. Los hidrocarburos aromáticos derivados del benceno y sus derivados halogenados forman una solución cuyo color va del anaranjado intenso hasta el rojo obscuro o forman un precipitado. Los colores producidos por la reacción de compuestos aromáticos con el cloruro de aluminio son bastante característicos. Los colores típicos producidos son los siguientes:

Compuesto	Color
Benceno y sus homólogos	Anaranjado a rojo
Haluros de arilo	Anaranjado a rojo
Naftaleno	Azul
Bifenilo	Purpura
Fenantreno	Purpura
Antraceno	Verde

 Este procedimiento se muestra en la reacción # 2

Para determinar si la arilamina esta sustituida se hace reaccionar con permanganato de potasio en medio ácido, y esta forma un precipitado café (figura 4); este precipitado es MnO₂; el grupo que esta sustituido se oxida generando –COOH. Esta reacción se da si el grupo que sustituye el aril es un –CH₃ de no ser así  el procedimiento no se genera. La reacción que describe este proceso es: 

Reacción #3: oxidación energética con KMnO4.

Figura #4: oxidación de p-toluidina 

Un anillo aromático proporciona una estabilidad adicional a los átomos de carbono mas próximos de su cadenas laterales (posiciones bencilicas). Así, el anillo aromático y un átomo de la cadena lateral pueden permanecer después de una oxidación energética con KMnO4.

Recopilando todos estos datos y buscando el compuesto en las tablas de puntos de ebullición; se llega a la conclusión que el compuesto desconocido es p-toluidina, el cual tiene una estructura similar a la de la anilina excepto que hay un hidrogeno sustituido por un grupo metilo en el anillo bencénico.

Como al realizar las pruebas los 3 isómeros de la toluidina  dan positivos se llegó a la conclusión que se trataba de p-toluidina debido a que el punto de fusión de este es de 43°C y los otros dos isómeros que son la orto-toluidina (o-toluidina), la meta-toluidina (m-toluidina) y la para-toluidina (p-toluidina).  tienen un punto de fusión de -30 y -60°C respectivamente.

PREPARACIÓN DERIVADOS.

1.     El primer derivado son las bencensulfonamidas las cuales se preparan mediante la p-toluidina con hidróxido de sodio  y cloruro de bencensulfonilo; el grupo solfona-SO₂- tiene un carácter formador de ácido tan intenso, que recompensa el carácter básico del nitrógeno.el carácter acido de este grupo se puede atribuir al efecto inductivo del atomo de azufre, no saturado y cargado positivamente.

 esta mezcla debe tener un pH alcalino. Después de que haya reaccionado el cloruro de bencensulfonilo, se produce la bencensulfonamida primer derivado de la p-toluidina.

Esta reacción también nos proporciona agregándole un exceso de base si se trata de una amina primaria, secundaria o terciaria tal y como se describió anteriormente 

Reacción #5: formación de p-toluensulfonamida de sodio

La bencesulfonamida es un sólido blanco, al cual se le toma punto de fusión con el fin de concordar si se genera este compuesto y también para verificar si el compuesto de partida efectivamente era p-toluidina. El punto de fusión de este compuesto es de 117ºC; en las tablas se reporta 120ºC. Esta diferencia podría estar ligada a las condiciones en las que se toma el punto de ebullición es decir la temperatura y la presión de ese día; también podría darse a impurezas tanto en la muestra de partida o en el momento de formación del derivado.

2.     El segundo derivado son las toluidinas las cuales constan de una reacción con cloruro de metileno. La reacción se lleva a cabo p-toluidina cloruro de metileno, solución de cloruro de acido y la solución de p-toluidina. Esta reaccion genera cristales los cuales se les toma el punto de fusión para corroborar la presencia de p-toluidina.

Este procedimiento se produce en difíciles condiciones por lo consiguiente el punto de fusión que arrojo este compuesto no fue el deseado. En la literatura esta especificado que esta reacción se da si al momento de evaporar el cloruro de metileno este se lleva a cabo con una corriente suave de nitrógeno. Tal vez al tomar el punto de fusión este compuesto no se había volatilizado completamente generando así este error. 

BIBLIOGRAFIA:

Wade. Química Orgánica. 5ª edición. Pearson educación, S.A., Madrid, 2004.

Shiner- Fuson- Curtin, Identificación sistemática de compuestos orgánicos.