Libro de Cátedra “Introducción a la Química Orgánica”

Presentamos para todos los estudiantes este libro escrito por los docentes Juan Carlos Autino, Gustavo Romanelli y Diego Manuel Ruiz, organizado especialmente para los estudiantes del curso.

Portada del libro editado por EDULP

Portada del libro editado por EDULP

Esta obra ha sido concebida atendiendo a las características del Curso de Química Orgánica que ofrecemos en la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales de la Universidad Nacional de La Plata a nuestros alumnos del primer año de las Carreras de Ingeniería Agronómica e Ingeniería Forestal, así como del segundo año de la Licenciatura en Biología. En la misma incorporamos elementos didácticos que hemos introducido y mejorado gradualmente durante varios años, logrando un cierto grado de originalidad de la presentación. La mayoría de los textos existentes de Química Orgánica contempla las necesidades de cursos para estudiantes de Ciencias Químicas, o disciplinas fuertemente relacionadas. Así, por sobreabundancia como por no pertinencia de gran parte de los tópicos, este tipo de obras no resulta adecuado para su uso como texto de cabecera en los cursos citados. El conocimiento de las propiedades de los compuestos de interés biológico es de la mayor importancia en la formación de los alumnos; los conocimientos aportados son básicos para asignaturas posteriores como Bioquímica y Fitoquímica, Fisiología Vegetal, etc. Además de abordar el estudio de los lípidos, hidratos de carbono, y proteínas, la obra presenta los principales metabolitos secundarios de origen vegetal, y además los compuestos heterocíclicos.

Puede descargarse gratuitamente desde el repositorio del SEDICI – UNLP, en el siguiente enlace:

http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/31664/Documento_completo__.pdf?sequence=1

Trabajo Práctico Nº 6 – Aminoácidos y Proteínas

1) Reacción de Biuret :

Esta reacción es positiva cuando la molécula contiene dos uniones peptídicas o mas, cercanas entre si (es decir, tripéptidos en adelante). Se realiza tratando la solución a ensayar con  CuSO4 en medio alcalino de NaOH.

Se observa el color violeta indicador de la presencia de proteínas en ambas muestras

Se observa el color violeta indicador de la presencia de proteínas en ambas muestras

Las proteínas dan color violeta, las peptonas (PM mayor 5000) color rojo-morado. El color desarrollado se debe a la formación de un complejo de coordinación con el Cu++

2) Reacción xantoproteica:

Se lleva a cabo agregando a la muestra a ensayar (por ej. clara de huevo, o leche) ácido nítrico concentrado en caliente:

El color amarillo indica la presencia de aminoácidos con anillos aromáticos en su estructura

El color amarillo indica la presencia de aminoácidos con anillos aromáticos en su estructura

La reacción es positiva para prótidos que contienen aminoácidos con anillos aromáticos. En la reacción estos anillos se nitran, por lo que aparece el color amarillo intenso de sus derivados nitrados.

3) Reacción de Hopkins-Cole:

Al realizar la reacción de la muestra de proteinas  en medio ácido sulfúrico concentrado , frente al ácido glioxilico (Reactivo de Hopkins-Cole) aparece color violeta en la interfase solución H2SO4, debido a la formación de un colorante similar al índigo.

La reacción es positiva cuando los prótidos poseen aminoácidos con núcleo indólico (Triptofano).

4) Reconocimiento de aminoácidos que poseen azufre:

Los aminoácidos sulfurados se descomponen al tratarlos con solución de NaOH en caliente, formando sulfuro de sodio como producto.  Éste  se pone en evidencia acidificando con un ácido concentrado y colocando en la boca del tubo un papel mojado con acetato de Pb:

Ensayo de reconocimiento de aminoácidos con azufre

Ensayo de reconocimiento de aminoácidos con azufre

Se observa la formación de un sóludo negro-amarronado de sulfuro de plomo:

Mancha característica del sulfuro de plomo en el papel

Mancha característica del sulfuro de plomo en el papel

5) Ensayos de desnaturalización de proteinas:

Si se somete a las proteínas a la acción de ciertos agentes que trastornan su organización, se alteran sus propiedades físicas, químicas y biológicas naturales , y se dice que las proteínas se desnaturalizan. Usualmente, debido a la menor solubilidad en agua de la proteína desnaturalizada se observa la precipitación en la forma de un sólido blanco.

Si se ensaya la albúmina del huevo frente a calor, alcohol etílico, sales neutras (como sulfato de amonio) o a la presencia de un ácido, se observa lo siguiente:

Efecto de diferentes agentes desnaturalizantes sobre la proteina testigo (albúmina de huevo)

Efecto de diferentes agentes desnaturalizantes sobre la proteina testigo (albúmina de huevo)

Cuando esto ocurre, las proteinas pierden las estructuras secundaria y terciaria (y cuaternaria si la tuviere).

Autores: María Emilia Pérez, Andrea Amaro, Celina Guiles, Gustavo Pasquale, Federico Ducasse y Diego Ruiz

Trabajo Práctico Nº 5 – Lípidos: Grasas y Aceites

1-  Presencia de ácidos grasos libres:

La presencia de ácidos grasos en un aceite vegetal puede verificarse agregando hidróxido de sodio en presencia de un indicador como la fenolftaleina. El agregado de las primeras gotas de hidróxido a la mezcla no cambia la coloración, hecho que indica la presencia de ácidos que reaccionan frente a la base.

El color magenta indica un medio alcalino en el agua debido al agregado de una gota de hidróxido de sodio. En el caso del agua con aceite vegetal el cambio de color no se produce con las primeras gotas.

El color magenta indica un medio alcalino en el agua debido al agregado de una gota de hidróxido de sodio. En el caso del agua con aceite vegetal el cambio de color no se produce con las primeras gotas.

El ensayo puede verse con mayor detalle en el siguiente video:

 Finalmente, y ante el exceso de hidróxido de sodio, ambas soluciones toman el color magenta.

Con un exceso de hidróxido de sodio el resultado es, finalmente, el mismo.

Con un exceso de hidróxido de sodio el resultado es, finalmente, el mismo.

2-  Saponificación de una grasa:

Como los lípidos hidrolizables son esteres,  puede llevarse a cabo la reacción de hidrólisis tanto en medio ácido, como en medio alcalino. En este último caso se la denomina saponificación debido a la formación de jabon (sales de ácidos grasos). La verificación de la formación del jabón puede hacerse agregando agua a la mezcla y agitar para verificar la formación de espuma:

Verificación de la presencia del jabón obtenido durante la saponificación de una grasa.

Verificación de la presencia del jabón obtenido durante la saponificación de una grasa.

3-  Liberación de ácidos grasos a partir de jabón:

 Al tratrase de una sal de un ácido débil, el jabón puede converetirse en un ácido graso mediante el agregado de un ácido mineral fuerte como por ejemplo el ácido sulfúrico. El resultado es la desaparición del jabón (sólido) y la aparición de una fase líquida insoluble (el ácido graso):

Liberaqción de ácidos grasos (der.) a partir de jabón (izq.)

Liberaqción de ácidos grasos (der.) a partir de jabón (izq.)

3-  Diferenciación entre aceites animales o vegetales y aceites minerales:

i)  Ensayo de diferenciación química: Puede realizarse utilizando hidróxido de sodio e intentar la saponificación:

Comparación de la reactividad frente a un hidróxido de un aceite vegetal (izq) y uno mineral (der.)

Comparación de la reactividad frente a un hidróxido de un aceite vegetal (izq) y uno mineral (der.)

Puede verse que al poseer glicéridos el aceite vegetal saponificará, mientras que el aceite mineral (constituído por hidrocarburos) no reacciona. La diferencia se percibe al agregar agua y agitar para formar espuma.

ii) Ensayo de diferenciación física: Pueden distinguirse ambos aceites colocando gotas (iguales) de cada uno sobre un papel de filtro y calentar el mismo para ver cuál resulta el más volatil:

papel mojadoLuego de unos minutos se percibe una diferencia importante, evaporándose la mayor parte del aceite vegetal, y permaneciendo aún húmedo en la parte donde se aplicó el aceite de origen mineral.

papel seco

Autores: María Emilia Pérez, Andrea Amaro, Celina Guiles, Gustavo Pasquale, Federico Ducasse y Diego Ruiz

Trabajo Práctico Nº 4 – Ácidos carboxílicos y derivados

Ácidos carboxílicos

1-Carácter Ácido:

En general son ácidos débiles en comparación con los ácidos inorgánicos fuertes; son lo suficentemente fuertes como para reaccionar con hidróxido de sodio. En presencia de fenolftaleína la base toma color magenta:

El color magenta indica de la fenolftaléina indica un medio alcalino.

El color magenta de la fenolftaléina indica un medio alcalino.

Cuando se agrega el ácido acético el indicador cambia de color:

Decoloración de la fenolftaleína debida al medio ácido.

Decoloración de la fenolftaleína debida al medio ácido.

El cambio puede verse claramente en el sig. video:

También puede hacerse la verificación de la acidéz utilizando otro indicador como el papel tornasol azul, el cual cambia al rojo en presencia de un ácido:

Viraje del papel tornasol en presencia de ácidos carboxílicos.

Viraje del papel tornasol en presencia de ácidos carboxílicos.

 2- Comparación de ácidos:

También puede verse la dirferencia en la acidez entre ácidos carboxílicos y el fenol, utilizando una base aún más debil, como por ejemplo el bicarbonato de sodio. El mismo se agregó a soluciones de ácido acético, ácido benzoico y fenol:

Se observa burbujeo al reaccionar el ácido acético.

Se observa burbujeo al reaccionar el ácido acético.

El ácido benzoico también presenta burbujeo frente al bicarbonato.

El ácido benzoico también presenta burbujeo frente al bicarbonato.

 

El fenol no reacciona frente a el bicarbonato de sodio.

El fenol no reacciona frente a el bicarbonato de sodio.

En los ácidos carboxílicos se observa el burbujeo del dióxido de carbono generado; en cambio el fenol no reacciona frente a dicha base, por lo que se deduce que se trata de un ácido más debil que los carboxílicos.

 

 3-Esterificación:

Los ácidos forman ésteres por condensación de un ácido carboxílico y un alcohol, la cual es una reacción reversible llamada esterificación. La esterificación de ácido acético con etanol en presencia de un ácido fuerte como el sulfúrico produce acetato de etilo y agua.

Obtención de acetato de etilo por esterificación del ácido acético con etanol.

Obtención de acetato de etilo por esterificación del ácido acético con etanol.

En dicho ejemplo tanto reactivos como productos son incoloros, debiendo detectarse la presencia del ester mediante su aroma agradable.

Ésteres:

1- Hidrólisis alcalina:

La hidrólisis alcalina de un éster como el acetato de amilo, realizada frente a una solución de hidróxido de sodio, puede verificarse por la desparición paulatina del olor característico de dicho éster al calentarse la mezcla.

2- Hidrólisis ácida:

La aspirina (ácido acetil salicílico) posee una función éster que, al igual que el resto, puede hidrolizarse. La reacción se lleva a cabo en presencia de agua y ácido sulfúrico y en este caso también los productos son incoloros.

Sin embargo, al generarse ácido salicílico, que posee una función fenol libre (que la aspirina no poseía), pueden compararse mediante la reacción frente al cloruro férrico en medio neutro:

Se observa unadDiferencia importante entre la aspirina y el producto de su hidrólisis cuando se les agrega cloruro férrico.

Se observa una  diferencia importante entre la aspirina y el producto de su hidrólisis cuando se les agrega cloruro férrico.

Amidas:

1- Reacción con ácido nitroso:

Al igual que sucedía con las aminas  primarias, frente al  ácido nitroso (formado a partir de nitrito de sodio y un ácido fuerte) tiene lugar el desprendimiento de nitrógeno gasesoso.

Frente al ácido nitroso la acetamida libera nitrónejo (puede verse el burbujeo)

Frente al ácido nitroso la acetamida libera nitrógeno (puede verse el burbujeo)

En el caso de la acetamida, también puede detectarse con papel tornasol la presencia de vapores ácidos en la boca del tubo debido a la presencia de ácido acético:

El tornasol vira a color rojo ante la presencia de ácido acético en la boca del tubo.

El tornasol vira a color rojo ante la presencia de ácido acético en la boca del tubo.

2- Hidrólisis alcalina:

La hidrólisis alcalina de una amida con a una solución acuosa de hidróxido de sodio, puede verificarse por aparición del olor característico del amoníaco formado. Además la presencia de ese gas puede hacerse en la boca del tubo con un papel impregnado en sulfato cúprico:

El amoníaco forma un complejo azul con el cobre (II) en el papel que se encuentra en la boca del tubo.

El amoníaco forma un complejo azul con el cobre (II) en el papel que se encuentra en la boca del tubo.

2- Hidrólisis ácida:

Si la misma reacción se realiza en medio ácido, puede detectarse la presencia del ácido acético en la boca del tubo con papel tornasol:

Puede observarse la presencia de ácido en la boca del tubo (el tornasol vira al rojo)

Puede observarse la presencia de ácido en la boca del tubo (el tornasol vira al rojo)

 

Autores: María Emilia Pérez, Andrea Amaro, Celina Guiles, Gustavo Pasquale, Federico Ducasse y Diego Ruiz

Trabajo Práctico de Laboratorio Nº2 – Fenoles

Caracter ácido:

El fenol es un sólido parcialmente soluble en agua:

Puede verse el fenol en el fondo del tubo, sin disolverse en el agua

Puede verse el exceso de fenol en el fondo del tubo, que no logra disolverse en el agua

El átomo de hidrógeno de la función fenol  es débilmente ácido y ésta propiedad puede ponerse en evidencia frente a soluciones diluidas de hidróxido de sodio, pues los fenoles se salifican, formándose los fenóxidos de sodio que resultan solubles en agua:

El agregado de hidróxido de sodio produce un producto soluble en agua

El agregado de hidróxido de sodio al tubo de ensayo anterior produce una sal soluble en agua

Una forma de verificar que se había formado el fenóxido es realizar la posterior acidificación de la solución, con lo cual se produce la reaparición del fenol insoluble:

La acidificación vuelve a producir el fenol sólido insoluble

La acidificación vuelve a producir el fenol insoluble

Reacción con cloruro férrico:

Los fenoles (y también los enoles), en solución acuosa forman complejos con el ión Fe+3, que poseen colores intensos (entre violeta y verde):

Complejo color violeta oscuro entre el fenol y el hierro (III)

Complejo color violeta oscuro entre el fenol y el hierro (III)

 

Autores: María Emilia Pérez, Andrea Amaro, Celina Guiles, Gustavo Pasquale, Federico Ducasse y Diego Ruiz

Trabajo Práctico de Laboratorio Nº2 – Alcoholes

Oxidación:

Los alcoholes primarios, frente al dicromato de potasio en solución ácida, generan aldehidos, que son rápidamente oxidados a ácidos carboxílicos:

El color de la mezcla inicial es el naranja del dicromato de potasio

El color de la mezcla inicial es el naranja del dicromato de potasio

Se observa la reacción mediante el cambio de color debido a la reducción del cromo (VII) de color naranja a cromo (III), que posee color verde.

La reacción se pone en evidencia con el color verde del cromo (III) formado en la reacción

La reacción se pone en evidencia con el color verde del cromo (III) formado en la reacción

 

Reacción frente al sodio metálico:

Un alcohol es un ácido levemente más débil aún que el agua, pero posee acidez suficiente como para que en la solución exista una muy pequeña concentración de ion H+ que, dados los potenciales de oxidación de los pares H0 ⇌ H+ + e  y  Na0 ⇌Na+ + e , reaccionarán con el sodio. Los alcoholes (igual que el agua) reaccionan con un metal alcalino como el sodio, generando el hidrógeno gaseoso (hidrógeno molecular) por reducción y formando el correspondiente alcóxido de sodio, sal cuyo anión (alcóxido) es una base algo más fuerte que el oxhidrilo:

La reacción del sodio con etanol produce el burbujeo de hidrógeno

La reacción del sodio con etanol produce el burbujeo de hidrógeno molecular, gaseoso

La presencia de una base relativamente fuerte en la solución resultante (el alcóxido) puede verificarse con el agregado de un indicador acido-base como la fenolftaleína:

El color rosa frente a la fenolftaleína indica un medio alcalino fuerte

El color magenta debido a la fenolftaleína indica una solución fuertemente alcalina

Deshidratación de alcoholes:

La eliminación de una molécula de agua a partir de un alcohol en presencia de  ácido sulfúrico concentrado produce, como resultado la formación de un alqueno. Para poder observar el desarrollo de esa reacción, dado que ni los reactivos ni los productos no poseen color, la misma se lleva a cabo en presencia de bromo (color naranja), el cual rapidamente reacciona con los alquenos que se forman, decolorándose debido a la adición a éstos.

Inicialmente se decolora el bromo debido a la deshidratación del alcohol terciario

Inicialmente se decolora el bromo debido a la fácil deshidratación del alcohol terciario, que involucra como intermediario un ión carbonio terciario, relativamente estable

En segundo lugar reacciona de igual forma el alcohol secundario

En segundo lugar reacciona de igual forma el alcohol secundario

El alcohol primario es el que tarda más tiempo en deshidratarse y decolorar el bromo.

El alcohol primario es el que tarda más tiempo en deshidratarse y decolorar el bromo.

De esta forma puede diferenciarse entre los diferentes tipos de alcohol en base a la velocidad a la que se deshidratan.

 

Autores: María Emilia Pérez, Andrea Amaro, Celina Guiles, Gustavo Pasquale, Federico Ducasse y Diego Ruiz