Reacción de Cannizzaro

EXP 1: Reacción de Cannizzaro, Auto óxido-reducción del benzaldehído

Fecha de realización: 22/09/2020

Fecha de entrega: 23/09/2020

Comisión: miércoles 15-17 hs.

Alumna: Alejandra Salomé Schliomkis.

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Objetivos: Observar la reacción de Cannizzaro sobre el benzaldehído, es decir, su auto óxido-reducción para producir alcohol bencílico y ácido benzoico.

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Introducción: La reacción de Cannizzaro se trata de la auto óxido-reducción de un aldehído que no posee hidrógenos alfa. Esto último es debido a que procede en medio fuertemente alcalino y la base abstraería al hidrógeno, levemente ácido, en lugar de llevar a cabo la reacción de interés.

El proceso consiste en la adición nucleofílica de un oxhidrilo al carbonilo y luego la transferencia de un hidruro a otra molécula de aldehído, de manera que se reduce para formar el alcóxido. Su posterior protonación forma el alcohol. La molécula de aldehído que sufre la adición del –OH se oxida formando la sal del ácido correspondiente. Este luego se acidifica para obtener el ácido.

Finalmente, los productos se separan aprovechando que el alcohol bencílico es más soluble en solventes no polares que en agua y que el benzoato de sodio tiene características exactamente opuestas. Luego ambos se identifican mediante espectros IR y RMN y se mide el punto de fusión del ácido benzoico.

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Métodos y materiales: Se adjunta imagen aparte que contiene el diagrama de flujo de los procesos llevados a cabo en el video visto.

Propiedades físicas y toxicidades:

• Benzaldehído: Es un líquido que va de incoloro a amarillo con olor a almendras agradable y característico. Combustible, en caso de incendio se desprenden humos (o gases) tóxicos e irritantes. Por encima de los 63ºC puede formar mezclas explosivas vapor/aire. Por inhalación e ingestión genera dolor de garganta y por contacto con los ojos o la piel produce irritación y enrojecimiento. Su punto de ebullición es de 179ºC y su solubilidad en agua a 20ºC es escasa.
• Alcohol bencílico: Líquido incoloro de aroma suave agradable. Combustible. Por combustión forma gases tóxicos incluyendo monóxido de carbono. Reacciona con oxidantes fuertes. Produce enrojecimiento en la piel y los ojos. Por ingestión produce dolor abdominal, diarrea, somnolencia, náuseas y vómitos. Por inhalación produce tos, vértigo y dolor de cabeza. Su punto de ebullición es de 205ºC. Solubilidad en agua a 20ºC: 4 g/100 ml.
• Ácido benzoico: Se encuentra en forma de polvo blanco o cristales. Es un ácido débil en agua. Combustible, partículas finamente dispersas forman mezclas explosivas en el aire. Reacciona con oxidantes. Produce enrojecimiento y dolor en los ojos y en la piel. Por inhalación produce dolor de garganta y tos. Por ingestión causa dolor abdominal, náuseas y vómitos. Punto de fusión: 122ºC. Solubilidad en agua a 20ºC: 0,29 g/100 ml.
• Hidróxido de sodio: Sólido blanco cristalino inodoro. En contacto con la humedad o agua puede generar suficiente calor para provocar la ignición de materiales combustibles. Al disolverse en agua actúa como base fuerte. Reacciona violentamente con los ácidos. Nocivo en caso de ingestión, produce quemaduras graves en contacto con la piel y los ojos. Por inhalación produce tos, jadeo, sensación de quemazón y dolor de garganta.
• Bicarbonato de sodio: Sólido blanco, base débil en agua. Irrita levemente los ojos.
• Ácido clorhídrico: Líquido incoloro o ligeramente amarillo de olor penetrante. Corrosivo e higroscópico. Puede ocasionar severa irritación al tracto digestivo o respiratorio, con posibles quemaduras. Puede ser nocivo o incluso fatal si se ingiere o se inhala. Es un ácido fuerte. Reacciona con oxidantes y reductores.
• Bisulfito de sodio (solución acuosa): Es un líquido que va de incoloro a amarillo de olor característico. Se descompone por calentamiento intenso y en contacto con ácidos, desprendiendo humos de óxidos de azufre tóxicos e irritantes. Riesgo de incendio y explosión en contacto con oxidantes o ácidos. Produce enrojecimiento en la piel y los ojos, náuseas, vómitos, dolor abdominal.

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Resultados: Al finalizar la reacción se obtuvieron dos productos: el alcohol bencílico y el ácido benzoico. Luego de separarlos y purificarlos se pesó la cantidad obtenida de ambas sustancias y se calcula el rendimiento. Además, es necesario hacer ensayos para identificar los compuestos y constatar que efectivamente obtuvimos lo que buscábamos, como espectros IR y HRMN y determinación del punto de fusión en el caso del ácido benzoico.

Cálculos del rendimiento de la reacción:

Cantidad de reactivos:

• Benzaldehído: 20 ml          δ a 20ºC= 1,05 g/ml 🡪 m= 21 g

Cantidad de productos obtenidos:

• Alcohol bencílico: 5,40 g
• Ácido benzoico: 7,45 g

Reacción general:

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Moles de benzaldehído: 21 g/106,13 g/mol= 0,198 mol

Moles teóricos de alcohol bencílico (rendimiento 100%)= 0,198 mol/2= 9,90.10-2mol

Moles teóricos de ácido benzoico (rendimiento 100%)= 0,198 mol/2= 9,90.10-2mol

Rendimiento de alcohol bencílico: = 50,4%[pic 6]

Moles de ácido benzoico obtenidos: = 67,1%[pic 7]

Se observa que la diferencia entre los rendimientos de ambos productos es grande, cuando teóricamente debería ser la misma. Tal diferencia se debe, sobre todo, al proceso de extracción y purificación del alcohol bencílico que no fue muy eficiente. Si bien el benzoato de sodio es mucho más soluble en agua (63 g /100 ml de agua a 20ºC) que el alcohol bencílico, este es algo soluble (4 g/100 ml de agua a 20ºC) por lo que algo del alcohol debe haberse perdido en los lavados con agua destilada a la solución de DCM. Para realizar los lavados podría haberse usado agua con alguna sal como cloruro de sodio para disminuir la solubilidad del alcohol en el líquido de lavado.