Laboratorio de Química Orgánica · Classic laboratory preparations
Ésteres, amidas y éteres en el laboratorio
Una lección resuelta gratis y 15 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.
¿Atascado con ésteres, amidas y éteres en el laboratorio? Escanea el problema.
Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.
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Lo que aprenderás
- Draw the Fischer esterifications and anhydride acetylations of the teaching lab with the real acid or base of each medium.
- Explain how excess reagent, water removal and an irreversible deprotonation decide the yield of esterification and saponification.
- Use acid–base reasoning to design the washes and extractions of a workup.
- Plan Williamson ether syntheses from phenols, alcohols and halohydrins.
Lección gratis
El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.
Leer la lección gratis (5 partes)
Esterificación de Fischer en un matraz
El acetato de isoamilo, el éster con olor a plátano que se dibuja aquí, se prepara calentando 3-metilbutan-1-ol con exceso de ácido acético y unas gotas de ácido sulfúrico concentrado. El catalizador ácido protona el carbonilo del carboxilo para que el alcohol, poco nucleófilo, pueda adicionarse; luego una serie de transferencias de protón permite que salga agua desde lo que era el grupo OH del ácido. Todos los pasos son reversibles y la constante de equilibrio es de solo unos 4, así que una mezcla 1:1 se detiene cerca de dos tercios de conversión. En el laboratorio la reacción se desplaza usando en exceso al compañero más barato, el ácido acético, o eliminando el agua. El oxígeno del alcohol termina en el éster; el oxígeno del agua procede del ácido.
Los anhídridos y los cloruros de ácido no necesitan ácido
El anhídrido acético y el cloruro de acetilo llevan un buen grupo saliente, acetato o cloruro, sobre el carbono acílico, de modo que sus sustituciones de acilo transcurren esencialmente en un solo sentido y no necesitan trucos de equilibrio. La aspirina se prepara calentando ácido salicílico con anhídrido acético: el oxígeno del fenol se adiciona a un carbono carbonílico, el intermediario tetraédrico expulsa acetato y una transferencia de protón da el éster fenílico y ácido acético. Unas gotas de ácido fosfórico o sulfúrico solo aceleran el ataque del fenol, poco nucleófilo. Las aminas son lo bastante nucleófilas como para que la anilina y el anhídrido acético den acetanilida en agua a temperatura ambiente, con acetato de sodio amortiguando el ácido que se forma.
El tratamiento (workup) también es química
Después de una esterificación, el éster crudo todavía contiene ácido carboxílico sobrante y el catalizador ácido. Agitar la capa orgánica con bicarbonato de sodio al 5% convierte el ácido acético (pKa 4.8) en acetato y ácido carbónico, que pierde dióxido de carbono, por lo que hay que ventilar el embudo de decantación. El acetato es un ion y pasa a la capa acuosa; el éster neutro, sin protón ácido, permanece en la capa orgánica. La misma lógica funciona al revés: acidificar una disolución acuosa de un carboxilato o un fenóxido regenera el compuesto neutro, que precipita o se puede extraer. La salmuera y un agente secante como MgSO4 eliminan después el agua disuelta antes de la destilación.
Williamson en la práctica
Un éter de laboratorio docente se prepara convirtiendo un alcohol o un fenol en su base conjugada y dejando que desplace a un haluro de un haluro de alquilo primario por SN2. Los fenoles (pKa ≈ 10) son lo bastante ácidos como para que el hidróxido haga la desprotonación, así que el 2-naftol con KOH en etanol y luego yodoetano da 2-etoxinaftaleno (nerolina), dibujado aquí. Los alcoholes comunes necesitan hidruro de sodio. Elige la desconexión que coloque el haluro en el carbono primario, porque un haluro secundario o terciario tratado con un alcóxido se elimina mayoritariamente. Un alcóxido y un haluro sobre carbonos vecinos del anillo se cierran formando un epóxido cuando pueden alinearse anti entre sí.
Lo que conviene recordar
La catálisis ácida más el exceso de reactivo impulsan la esterificación de Fischer reversible; los anhídridos y los cloruros de ácido acilan de forma esencialmente irreversible; la hidrólisis básica termina en un carboxilato de forma irreversible; los lavados ácido-base trasladan las especies ionizadas al agua; y un éter de Williamson necesita un alcóxido o un fenóxido más un haluro primario.
Problemas de práctica (15)
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Dibuja el mecanismo 10
Esterificación y acetilación
- Acetanilida a partir de anilina y anhídrido acéticoDibuja la adición–eliminación de la anilina sobre el anhídrido acético, con acetato como base, para dar acetanilida (N-fenilacetamida) y ácido acético.
- Aspirina: acetilación del ácido salicílico con anhídrido acéticoDibuja la acetilación del oxígeno fenólico del ácido salicílico por el anhídrido acético catalizada por ácido fosfórico, que da ácido acetilsalicílico (aspirina) y ácido acético.
- Benzocaína a partir de ácido 4-aminobenzoico y etanolDibuja la esterificación de Fischer del ácido 4-aminobenzoico en etanol manteniendo su grupo amino protonado, y después el paso con bicarbonato que libera la amina para dar benzocaína (4-aminobenzoato de etilo).
- Esterificación de Fischer: acetato de isoamilo a partir de ácido acético y 3-metilbutan-1-olDibuja la esterificación de Fischer catalizada por ácido del ácido acético con 3-metilbutan-1-ol, usando ácido sulfúrico y hidrogenosulfato en cada transferencia de protón, para dar acetato de 3-metilbutilo (acetato de isoamilo) y agua.
- Esterificación de Fischer: benzoato de metilo a partir de ácido benzoico y metanolDibuja la esterificación catalizada por ácido del ácido benzoico con metanol, eligiendo el oxígeno que debe protonarse para que la reacción avance, hasta dar benzoato de metilo y agua.
Síntesis de éteres
- Cierre del epóxido: óxido de ciclopenteno a partir de trans-2-clorociclopentanolDibuja la desprotonación del trans-2-clorociclopentan-1-ol por el hidróxido y el ataque intramolecular por el lado opuesto del alcóxido que cierra el anillo de tres miembros del óxido de ciclopenteno.
- Síntesis de Williamson de la nerolina: 2-naftol y yodoetanoDibuja la desprotonación del 2-naftol por el hidróxido y el ataque SN2 del oxígeno del naftóxido sobre el yodoetano que da 2-etoxinaftaleno (nerolina).
- Síntesis de Williamson del propoxibenceno a partir de fenol y 1-bromopropanoDibuja el hidróxido retirando el protón del fenol y el fenóxido desplazando el bromuro del 1-bromopropano para dar propoxibenceno.
Hidrólisis y saponificación
- Saponificación del salicilato de metilo a ácido salicílicoDibuja la hidrólisis del salicilato de metilo promovida por hidróxido, incluida la desprotonación del fenol y del nuevo ácido carboxílico, y luego el tratamiento (workup) ácido que devuelve el ácido salicílico.
- Fabricación de jabón: saponificación de un éster de tripalmitato de gliceriloDibuja el hidróxido escindiendo un éster externo del tripalmitato de glicerilo, terminando con la transferencia de protón que da palmitato (hexadecanoato) y 1,2-dipalmitoilglicerol.
Calcular 1
- Rendimiento porcentual de una preparación de aspirinaCalcula el rendimiento teórico y el rendimiento porcentual de aspirina a partir de la masa de ácido salicílico utilizada.
Encuentra el error 1
- Una muestra vieja de aspirina que huele a vinagreDiagnostica la hidrólisis de un éster de arilo a partir de su olor y de un ensayo con cloruro férrico.
Interpreta la evidencia 1
- Lectura del espectro IR de un éster destiladoInterpreta un espectro IR para decidir si un éster destilado está libre del ácido y del alcohol de partida.
Planea una síntesis 1
- Llevar una esterificación de Fischer hasta el finalDiseña condiciones de reacción que aumenten el rendimiento de equilibrio de una esterificación de Fischer.
Explica por qué 1
- Por qué funciona el lavado con bicarbonatoExplica cómo un lavado con bicarbonato de sodio separa los ácidos sobrantes de un éster neutro.
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