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lsomena geométrica
ISOMERIA GEOMETRICA
TRANSPOS¡CIÓN DE ANHIDRIDO MALEICO A ÁCIDO FUMÁRICO
OBJETIVOS
a) Apl¡car los conocimientos adquiridos para^ efectual una reacción.
b) Efectuar la hidrólisis^ e^ isomerización del anhidrido maleico (cis)^ a^ ácido^ fumárico
(trans) por catálisis ácida.
c) Comprobar la isomerización, mediante^ la^ comparación^ de^ los puntos de fusión de la materia prima y el producto.
ANTECEDENTES
a) Propiedades físicas y químicas^ de los reactivos y^ del producto.
b) Conceptos básicos de estereoquímica.
c) lsomería cis-trans.
d) Mecanismo de la reacción de isomerización.
e) Pasos para^ efectuar una cristalización.
INFORMACION
o (^) En un alqueno, los dos orbitales p que forman el enlace ¡r (^) deben ser paralelos
para que el traslape resulte máximo, por lo que no hay rotación respecto a un
doble enlace.
. (^) Por esa razón, un alqueno disustituido só^lo puede existir en dos formas distintas:
los hidrógenos unidos a los carbonos Sp'están^ en^ el mismo^ lado (isómero cis) o
en lados opuestos (isómero^ frans)^ del^ enlace^ doble.^ También^ se^ le^ llama
isomería geométrica.
. (^) Téngase en cuenta que (^) los isómeros cls-frans tienen la misma fórmula
molecular, pero son distintos en^ la^ forman en que sus átomos se orientan^ en^ el
espaqo.
Para que ocurra una rotación^ alrededor^ de^ un^ doble enlace,^ se^ debe^ romper
temporalmente el enlace n.
Un ejemplo de lo anterior Io^ tenemos^ en^ la^ transposición^ del^ ácido^ maleico
(isómero cls) a ácido fumárico (isómero (^) trans), catalizada con ácido.
Quim. Orgánica^ I^ (1311)
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Isomería geométrica
REACCIÓN
HCI Hzo
o
*-n'Ao"
tl
H-'.-oH
ll
o
Acido maleico
Pf=
H Hzo
Anhidrido maleico
Pf=
Acido fumárico
Pf=
. Un mecanismo sencillo que nos puede explicar esta transposición es el
siguiente:
a) Si se parte^ del anhidrido maleico (más^ comercial), ocurre primero^ una
hidrólisis al protonarse^ un oxígeno y^ entrar una molécula de agua en el
carbono del grupo carboxilo, formándose el ácido correspondiente (ácido
maleico. cis).
b) EI ácido maleico se protona, lo que provoca un corrim¡ento de electrones
desde la doble ligadura, lo que^ deja una ligadura sencilla, con lo cual se
gira inmediatamente, deb¡do a la repulsión entre los grupos carboxilo,
adquiriendo ahora la forma frans, más estable.
MECANISMO DE LA REACCIÓN
a) Hidrólisis del anhídrido maleico.-
H (^) Fa/" \ , ?'--\
H'-c'-i: \
ll o
H-"-c\
ó
,H ñ
o:
H.-"_c.
ilo
,-c-c'
'b
,:á'H
H-^-i^ o-H
lí {^ b-H
u-C-¿/ +
o
O,H
H-c-c.-ó{
! P')'
H-"-c\ -
o
L!a
' r\c,/v\oH
,,.,c..^..oHñU
ó
Quim. Orgánica^ I (llll)
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lsomeria geoménica
PROCEDIMIENTO
En un matraz de pera^ de 60 mL^ coloque 1.0^ g. de^ ácido^ ó anhidrido male¡co y
disuélvalo con 2 mL (^) de agua caliente, agregue poco^ a poco^ 2.5 mL de ácido
clorhídrico concentrado y^ agregue cuerpos de ebullición. Coloque el refrigerante en
posición (^) de reflujo y caliente a ebullición durante 20 minutos (Notas 1 y 2).
Los cristales de ácido fumárico se van formando en el seno de la reacción, por^ lo
que hay que controlar el calentamiento para evitar proyecciones. Terminado el
tiempo de reflujo, apague el mechero, deje enfriar un poco^ y^ luego enfríe el matraz
con agua y filtre al vacío.
Recristalice el producto crudo, de una solución de ácido clorhídrico al 10 %, filtre al
vacío y deje secar.
Pese el producto obtenido y^ calcule^ el^ rendimiento.
Determine el punto de fusión^ del^ ácido fumárico comparándolo con el de la materia prima. (^) Para esto use el aparato Fisher-Johns, caliente hasta 150o y (^) observe si funde o no el producto obtenido.
Compuesto de
. partida: (Acido ó anh. maleico)
Notas:
Compuesto resultante
(Acido fumárico)
1) Para efectuar una reacción^ a^ reflujo calentando con un mechero, se monta el
equipo de la manera siguiente:^ se^ ajusta^ el^ anillo^ de^ hierro^ en el soporte
dejando suficiente^ espacio para la flama^ del^ mechero,^ se^ coloca la^ tela^ de
alambre con asbesto (con^ el asbesto hacia arriba) y^ se sujeta el matraz con
las pinzas, cuidando que^ el matraz se apoye en la tela de asbesto (para
poder controlar el calentamiento). Se le agregan al matraz (^) todos los reactivos requeridos y unos cuerpos de ebullición, y finalmente se coloca el refrigerante
en forma vertieal, lubricando con un poco^ de vaselina. Recuerde que^ las
mangueras del refrigerante deben colocarse de tal manera que^ el agua entre
por la parte (^) inferior y salga por la super¡or, y que^ no toquen la (^) tela de asbesto ni el mechero.
2) El tiempo de reflujo se comienza a contar a partir^ de que^ caiga la primera gota
de disolvente condensado por^ el refrigerante.
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Isomería eeométrica
MANEJO DE RESIDUOS
RESIDUOS
D1. Ácido clorhídrico diluido, con trazas de ácido maleico D2. Ácido clorhídrico diluido, con trazas de ácido fumárico D3. Paoel filtro
Neutraf izar a pH = 7 para^ desechar Empacar y^ enviar a incineración
CANTIDAD
D1 y
CUESTIONARIO
a) ¿Qué es una transposición?
b) Escriba la reacción efectuada
c) Dibuje el mecanismo^ de la reacción.
d) En una isomería cis-frans, diga cuál isómero^ es^ el más estable y^ explique por
qué.
e) Con base en los puntos^ de fusión de la materia prima^ y^ del producto,^ ¿cómo
puede saber que obtuvo el producto? f) (^) ¿Por qué^ razón es conveniente vigilar el reflujo cuando aparecen los cristales en el seno de la reacción? g) Investigue cuál es la toxicidad del ácido y del anhidrido maleico.
h) ¿Qué precauciones debe de tener al calentar la solución de ácido clorhídrico al
10 % al momento de cristalizar? i) (^) ¿Cómo se atraparían los gases producidos durante la reacción?
BIBLIOGRAFiA
a) Vogel A.1., Scientific &
5" ed., Longman
b) Fessenden R.J. and Fessenden J.S. Organic Laboratorv Techniques. Brooks/Cole. USA.. 1 993.
c) Ávila^ Z.^ G. et^ a/-^ Quimica Orqánica. Experimentos^ con un^ enfoque^ ecolóqico. Dirección General de Publicaciones y^ Fomento Editorial, UNAM, México, 2001
d) McMurry J., Química Orqánica, 6a ed., Thomson,^ México,^ D.F.,2AU.
e) Bruice P.^ Y.,^ Química Orqánica,^ 5a^ ed.,^ Pearson Educación, México, D.F., 2008.
D2. D3.
Quim. Orgánica^ I^ (^ 13l^ l)
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