Obtención de p-nitroanilina




Práctica 5. Obtención de p-Nitroanilina.
(Disustitución 3. Efectos directores de los sustituyentes.
Uso de grupos protectores.)

Objetivo
Determinar la influencia en la reactividad y regioselectividad, de los sustituyentes del anillo aromático para una posterior sustitución. Ilustrar la utilidad que presenta en síntesis orgánica el uso de grupos protectores.

Introducción
En esteexperimento se va a convertir anilina en acetanilida y posteriormente en p-nitroanilina. En una primera etapa se hará la protección del grupo amino mediante acetilación, en una segunda etapa se realizará la nitración de la acetanilida. El mecanismo de nitración es esencialmente idéntico al dado para la nitración del benceno. El ion nitronio es dirigido a las posiciones orto-para al grupo acetamida.Esto ocurre debido al efecto de resonancia del grupo que aumenta la densidad electrónica en esas posiciones, ayudando a estabilizar los intermediarios que se formaron, se favorece la sustitución para el grupo acetamida. El producto orto también se forma pero en pequeñas cantidades y se elimina durante la purificación. En la tercera etapa se hará la hidrólisis del grupo amido para liberar laamina.

Fundamento Teórico
En química, un grupo protector es un ente químico que se introduce a una molécula por una modificación química de un grupo funcional, con el fin de obtener quimioselectividad en una reacción química subsecuente. Los grupos protectores juegan un rol importante en la síntesis orgánica en varios pasos. En muchas preparaciones de compuestos orgánicos reactivos, algunas partesespecíficas de sus moléculas no podrían sobrevivir a los reactivos o ambientes químicos requeridos. Entonces, estas partes o grupos deben ser protegidos.
Protección de aminas.
El par electrónico libre situado sobre el átomo de nitrógeno de las aminas es el responsable de la nucleofilia y de la basicidad de éstas. La forma evidente de ocultar las propiedades básicas y nucleofílicas de lasaminas es su conversión en compuestos en los que el par electrónico del nitrógeno esté conjugado con un grupo electrón-atrayente. La conversión de aminas en amidas puede ser a priori una buena solución para el problema de la protección de los grupos amino, porque la deslocalización de la densidad electrónica asociada al átomo de nitrógeno disminuye la basicidad y la nucleofilia de este parelectrónico.
Esta protección tiene un inconveniente: la etapa de desprotección. Las amidas son poco reactivas y la hidrólisis del grupo amida hay que efectuarla en condiciones de alta basicidad (o acidez) y temperatura que pueden afectar a otros grupos funcionales presentes en la estructura.
Por ello, las aminas se suelen protegen en forma de uretanos y no de amidas. En los uretanos la densidad electrónicadel átomo de nitrógeno también está disminuida por conjugación con un grupo carbonilo. La ventaja de estos protectores es que pueden eliminarse en condiciones suaves y muy quimioselectivas. Uno de los reactivos empleados en la protección de aminas en forma de uretanos es el cloruro de t-butiloxicarbonilo. Los uretanos obtenidos con este reactivo se abrevian como RNHBoc.
La reacción de los RNHBoccon ácidos acuosos, en condiciones suaves de acidez y temperatura, genera un ácido carbámico que es inestable y se descarboxila in situ dando lugar a la amina libre.
Síntesis e hidrólisis de p-Nitrocaetanilida.
La nitración aromática de acetanilida es una reacción exotérmica; la temperatura debe ser cuidadosamente controlada por enfriamiento, agitación continua, y la adición lenta de losreactivos. La acetanilida primero es disuelta en el solvente, ácido acético glacial, por calentamiento. La solución se enfría, y entonces ácido sulfúrico es añadido; sin embargo, aún enfriando, la temperatura de la solución se eleva casi sobre los 40º C. Ambas, la solución de acetanilida y la solución nitrante (una mezcla de HNO3 y H2SO4) deben enfriarse a cerca de 10º C antes de que la reacción...