3.2B: Purificación de Mezclas de Productos

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Si el producto crudo de una reacción química es un sólido, se puede cristalizar para eliminar impurezas. Por ejemplo, el ácido benzoico puede bromarse para producir ácido m-bromobenzoico (Figura 3.4). El producto sólido crudo muy probablemente podría contener ácido benzoico no reactivo, y esta impureza podría eliminarse a través de cristalización.

Figura 3.4: Bromación de ácido benzoico para producir ácido m-bromobenzoico.

Para demostrar, una mezcla que contenía aproximadamente ácido\(85 \: \text{mol}\%\) p-bromobenzoico\(^1\) (un sólido) contaminado con ácido\(15 \: \text{mol}\%\) benzoico (otro sólido) tuvo un tinte amarillo (Figura 3.5a), y después de la cristalización el sólido resultante fue de color blanco puro (Figura 3.5c). La cristalización pareció purificar la mezcla en base a la ligera mejora en el color.

Figura 3.5: a) Un sólido mixto que contiene ácido\(85 \: \text{mol}\%\) p-bromobenzoico y ácido\(15 \: \text{mol}\%\) benzoico, b) Cristalización de la mezcla usando etanol, c) Sólido cristalizado.

Más confiable que la apariencia, se demostró que la cristalización efectivamente había purificado la mezcla a través del punto de fusión y análisis de\(\ce{^1H}\) RMN de los sólidos crudos y cristalizados. El punto de fusión del sólido crudo fue\(221\)\(250^\text{o} \text{C}\) -mientras que el punto de fusión del sólido purificado fue\(248\) -\(259^\text{o} \text{C}\) (literatura punto de fusión del ácido p-bromobenzoico de Aldrich es\(252\) -\(254^\text{o} \text{C}\)). El punto de fusión del sólido cristalizado se agudizó significativamente, lo que indica mayor pureza. Adicionalmente, en el espectro de\(\ce{^1H}\) RMN del sólido crudo (Figura 3.6a), hay señales tanto del ácido p-bromobenzoico como del ácido benzoico, y las integraciones se correlacionan razonablemente bien con la composición original de la mezcla. En el espectro de\(\ce{^1H}\) RMN del sólido cristalizado (Figura 3.6b), las señales de ácido benzoico han desaparecido por completo, demostrando que la cristalización purificó exitosamente el ácido p-bromobenzoico. Se podría hacer una purificación análoga si una reacción de bromación produjera una mezcla de ácido m-bromobenzoico y ácido benzoico.

Figura 3.6: a) Espectro de\(300 \: \text{MHz}\)\(\ce{^1H}\) RMN de la mezcla bruta de ácido benzoico y ácido p-bromobenzoico (tomado en DMSO-\(d_6\); el hidrógeno del ácido carboxílico está en\(13.0 \: \text{ppm}\) y no se muestra), b) espectro de\(\ce{^1H}\) RMN del sólido después de la cristalización a partir de etanol, mostrando que la muestra es principalmente p *-ácido bromobenzoico*.

\(^1\)Se utilizó ácido p-bromobenzoico en lugar de ácido m-bromobenzoico para fines de análisis.