Universidad Andrés Bello
Facultad de Ecología y Recursos Naturales
Departamento de Ciencias Químicas.

Laboratorio Nº1
Oxidación de alcoholes, síntesis de ciclohexanona.


1).- INTRODUCCION

Los alcoholes son compuestos con grupos hidroxilos enlazados a atomos de carbono con hibridación sp3, se observa que en los alcoholes el punto de fusión y ebullición de crece con el aumento del tamaño de la molécula.
Los alcoholes son el punto de partida de una gran cantidad de compuestos, así los alcoholes primarios dan aldehídos o acidos carboxílicos, y los alcoholes secundarios, cetonas; por lo general los alcoholes terciarios no reaccionan con la mayor parte de los agentes oxidantes, debido a que no tienen hidrógenos para eliminar, sino que en medio acido tienden a deshidratarse generando alquenos.

El compuesto carbonilico que resultara de la oxidación de un alcohol primario o secundario, dependera de los hidrógenos unidos al carbono hidroxilico y a las condiciones de oxidación.

Se pueden utilizar un gran número de reactivos: energéticos como KMnO4, CrO3, Na2Cr2O7 o suaves como PCC (clorocromato de piridinio), el uso respectivo de reactantes depende de factores como costo, conveniencia, rendimiento y sensibilidad del alcohol. Así alcoholes primarios se oxidan a aldehídos utilizando condiciones suaves de reacción o a acidos carboxilicos utilizando oxidantes energéticos.

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En tanto los alcoholes secundarios pueden generarcetonas en condiciones suaves y a bajas temperaturas, siendo su rendimiento elevado.

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Todas estas reacciones se efectúan en una vía estrechamente relacionada con la reacción E2.

2) OBJETIVOS

• Sintetizar ciclohexanona a partir de un alcohol secundario utilizando un oxidante energético en un medio acido.
• Calcular el rendimiento de la reacción.

3) PARTE EXPERIMENTAL

• Disolver 15 g de dicromato de potasio en un matraz de Erlenmeyer de 125 mL en 25 mL acido acético agitar, calentar y enfriar con un baño de hielo
• En otro matraz de Erlenmeyer de 125 mL se disolver 15 g de ciclohexanol y 10 mL de acido acético y enfríar en un baño de hielo
• Verter la solución de dicromato sobre la mezcla ciclohexanol-acido acético.
• Agitar constantemente y calentar la solución evitando que la reacción alcance una temperatura mayor de 60°C. Luego mantener la reacción a 65°C aprox. 30 minutos hasta que adquiera un color verde.
• Dejar reposar y luego verter la solución en un matraz de fondo redondo y luego destilar por arrastre de vapor hasta aprox 80 mL
• Al destilado agregar agregan 200 mg de NaCl por mL de destilado y luego verter la mezcla en un embudo de decantación, agregar 30 mL de éter, agitar y eliminar la fase acuosa.
• Lavar la fase etérea con 25 mL de NaOH 10% y verificar que la mezcla tenga pH alcalino, eliminar la fase acuosa y lavar la fase etérea con una solución saturada de NaCl. Eliminar nuevamente la fase acuosa y verter la fase atérea en un matraz de Erlenmeyer.
• Agregar sulfato de sodio anhidro y filtrar sobre um balon de 100 mL, eliminar El éter mediante un rotavapor.

4).- REACTIVOS Y MATERIALES

|Dicromatode potasio |Ciclohexanol: |
|Fórmula molecular: K2Cr2O7 |Forma Molecular: C6H12O |
|Masa molar 294,18 g/mol |Masa molar: 100.16 g/mol |
|Punto de fusión 671,15 K (398 °C) |Densidad: 0.96 g/mol |
|Punto de ebullición 773,15 K (500 °C) |Punto de Fusión: 68º C |
Punto de Ebullición: 530º C |
|Acido Acético |Agua |
|Fórmula molecular: HCH2COOH |Forma Molecular: H2O |
|Masa molar 60.05 g/mol |Peso molecular: 18.01 g/mol |
|Punto de fusión 290 K (16,85 °C) |Densidad: 1 g/cm3 |
|Punto de ebullición 391,2 K (118,0 ºC) |Punto de Fusión: 0º C |
Punto de Ebullición: 100º C |
|Cloruro de Sodio |Hidróxido de Sodio |
|Forma Molecular: NaCl|Forma Molecular: NaOH |
|Densidad: 2165 kg/m3; 2,165 g/cm3 |Densidad 2100 kg/m3; 2,1 g/cm3 |
|Masa molar: 58,4 g/mol |Masa molar 39,99713 g/mol |
|Punto de fusión: 1074 K (801 °C) |Punto de fusión 596 K (323 °C) |
|Punto de ebullición: 1738 K (1413 °C) |Punto de ebullición 1663 K (1390 °C) |
|
|Sulfato de Sodio anhidro |Éter Etílico |
|Fórmula Molecular: Na2SO4 |Fórmula molecular: C4H10O |
|Masa molar 142.04 g/mol |Masa molecular 74.12 g/mol |
|Densidad 2.68 g/cm3 |Punto de fusión −116,3 °C (156,85 K) |
|Punto de fusión 1157 K |Punto de ebullición 34,6 °C (307,75 K) |

MATERIALES
• Matraz erlenmeyer 125 mL
• Termómetro
• Equipo de destilación
• Matraz fondo redondo 250 mL.
• Embudo de decantación.
• Probeta.
• Vaso precipitado 100 mL .

5).- RESULTADOS

Datos obtenidos:

Masa balón: 57,4690 g
Masa balón mas muestra:64,5632 g
Masa muestra: 7,0942 g

Reacción involucrada:

3 C6H11OH + Cr2O7-2 + H2O → 3 C6H10O + 2 Cr+3 + 8 OH-

Teóricamente:

1 mol Ciclohexanol → 1 mol Ciclohexanona

100,16 g/mol → 98,14 g/mol
100,16 g → 98,14 g

100,16 g → 98,14 g
15,00 g → X g

x = 14,6974 g se esperan obtener.

Calculamos el porcentaje de rendimiento según:

% rendimiento = Masa real x 100%
Masa teórica

% rendimiento = 8,0942 g x 100%
14,6974 g

% rendimiento: 55,07 %

6).- DISCUSION:
Para realizar la oxidación del alcohol se utilizó acido crómico el cual fue preparado disolviendo dicromato de potasio en acido acético.
El dicromato de potasio es un reactivo ampliamente usado para oxidar alcoholes secundarios, sin embargo, el uso del cromo o sus derivados implica un gran problema en el laboratorio.  Primero, muchos compuestos de cromo son tóxicos y corrosivos.  Otros son agentes cancerígenos.  Segundo, también presentan dificultad para su desecho porque no pueden ser desechados en vías acuíferas u otros lugares porque pueden dañar grandemente al medio ambiente.
El reactivo acido crómico constituye el procedimiento mas eficiente para oxidar alcoholes secundarios en el laboratorio. Se obtienen excelentes resultados, en el practico se obtuvo un porcentaje del 55 % de rendimiento, lo cual es considerable.
El mecanismo de oxidación implica la formación de un éster cromato el cual contiene el enlace O-Cr. La desprotonación y eliminación de este éster produce la cetona oxidada y las especies decromo reducidas. En la eliminación el carbono del carbinol retiene su atomo de oxígeno pero pierde su hidrógeno y gana el segundo enlace al oxígeno.
El cromo (IV) que se forma sigue reaccionando para dar la forma reducida estable, Cr(III)
La reacción puede monitorizarse gracias a los cambios de color dado que el color de Cromo (VI) es naranja, pero el la especie de cromo reducido Cromo (III) es verde azulado.

Al momento de realizar la destilación se observaron dos capas en el destilado, una acuosa y otra organica, debido a que se destiló y condensó vapor de agua, cuyo punto de ebullición esta cercano a la temperatura a la cual se trabajó durante la destilación, 90 ºC.

Todas estas oxidaciones se efectúan en una vía estrechamente relacionada con la reacción E2.

7).- CONCLUSIÓN
• Un  alcohol  secundario  puede  perder su  único  hidrógeno a para  transformarse en  una  cetona.
•
• La oxidación de  alcoholes  a  la  etapa  de aldehído  o  cetona  se  logra  utilizando Cr (VI).

• El cambio de color de la mezcla reaccionante, de anaranjado rojizo a verde, se debee a la oxidación del alcohol y a la reducción del cromo, el cual pasó de Cr (VI) a Cr (III).

• La reacción del dicromato de potasio (en solución con el acido acido acético) y el alcohol es exotérmica, debido al aumento de la temperatura de la solución.

• Los alcoholes secundarios se oxidan facilmente para dar rendimientos excelentes de cetonas.

8) BIBLIOGRAFÍA

-Mc Murry, J. “Química Organica”, sexta edición. Ed. Thomson; 2004, pag.

-Brown, W. “Introducción a la Química Organica”, primera edición. Compañía Editorial Continental; 2000, pag.