Líquidos Iónicos

Química verde II: líquidos iónicos

    ¿Líquidos hechos de iones? Por lo general cuando pensamos en los compuestos iónicos, pensamos en sólidos con puntos de fusión elevados: cloruro de sodio, sulfato de magnesio, carbonato de litio, y así sucesivamente. Pero también existen compuestos iónicos que son líquidos a temperatura ambiente, y están ganando importancia como disolventes en reacciones, particularmente para el uso en procesos de química verde

    Los líquidos iónicos se han conocido desde hace casi un siglo; el primero en descubrirse fue el nitrato de etilamonio_, con un punto de fusión de 12 °C; sin embargo, la mayor parte de los líquidos iónicos generalmente utilizados ahora son sales en las que el catión es asimétrico y en las que uno o ambos de los iones son voluminosos por lo que la carga está dispersa sobre un gran volumen. Ambos factores minimizan la energía de red cristalina y desfavorecen la formación del sólido. Los cationes típicos son iones amonio cuaternarios de aminas heterocíclicas, iones 1,3-dialquilimidazolio, iones N-alquilpiridinio, o iones N-alquilpiridinio sustituidos en el anillo.

    Los aniones son tan variados como los cationes, y están disponibles comercialmente más de 250 líquidos iónicos distintos con combinaciones anión/catión diferentes. El hexafluorofosfato, el tetrafluoroborato, los sulfatos de alquilo, los trifluorometanosulfonatos (triflatos) y los haluros son algunas posibilidades de aniones.

    Los líquidos iónicos tienen varias características importantes que los hacen atractivos para su uso como disolventes, particularmente en química verde:

❚ Disuelven compuestos orgánicos polares y no polares, dando concentraciones altas del soluto y, por tanto, minimizan la cantidad del disolvente necesario

❚ Pueden optimizarse para reacciones específicas variando las estructuras de los cationes y de los aniones.

❚ No son flamables.

❚ Son estables térmicamente.

❚ Tienen presiones de vapor insignificantes y no se evaporan.

❚ Por lo general son recuperables y pueden utilizarse varias veces.

    Como ejemplo de su uso en química orgánica, el fármaco analgésico Pravadolina ha sido sintetizado en dos pasos utilizando hexafluorofosfato de 1-butil-3-metilimidazolio, como disolvente para ambos pasos. El primer paso es una reacción SN2 inducida por una base del 2-metilindol con un haluro de alquilo primario, y el segundo es una acilación de Friedel-Crafts. Ambos pasos suceden con un rendimiento del 95%, y el disolvente iónico se recupera simplemente lavando la mezcla de la reacción, primero con tolueno y después con agua. En los próximos años estaremos escuchando mucho más acerca de los disolventes iónicos

1 Dibuje las estructuras que correspondan a los siguientes nombres de la IUPAC:

(a) N,N-dimetilanilina              (b) (Ciclohexilmetil)amina

(c) N-metilciclohexilamina      (d) (2-metilciclohexil)amina

(e) Ácido 3-(N,N-dimetilamino)propanoico

2 Dibuje las estructuras de los siguientes nombres de la IUPAC:

(a) Éter etil 1-etilpropílico                    (b) Éter di(p-clorofenílico)

(c) Ácido 3,4-dimetoxibenzoico           (d) Ciclopentiloxiciclohexano

(e) 4-alil-2-metoxifenol (eugenol; a partir del aceite de clavo)

3 Dibuje las estructuras que correspondan a los siguientes nombres:

(a) Bromoacetona

(b) 2-hidroxipropanal

(c) 2-metil-3-heptanona

(d) 2,3,4-trihidroxibutanal

(e) 2,2,4,4-tetrametil-3-pentanona

(f) 4-metil-3-penten-2-ona

(g) Butanodial

(h) 3-fenil-2-propenal

(i) 6,6-dimetil-2,4-ciclohexadienona

4- Dibuje las estructuras que correspondan a los nombres de la IUPAC siguientes:

(a) Ácido cis-1,2-ciclohexanodicarboxílico              (b) Ácido heptanodioico

(c) Ácido 2-hexen-4-inoico                                      (d) Ácido 4-etil-2-propiloctanoico

 (e) Ácido 3-cloroftálico                                            (f) Ácido trifenilacético

(g) 2-ciclobutenocarbonitrilo                                   (h) m-benzoilbenzonitrilo

5- Dibuje las estructuras que correspondan a los siguientes nombres:

(a) Benzoato de fenilo                               (b) N-etil-N-metilbutanamida

(c) Cloruro de 2,4-dimetilpentanoílo         (d) 1-metilciclohexanocarboxilato

(e) 3-oxopentanoato de etilo de metilo

(g) Anhídrido fórmico propanoico              (f) p-bromobencenotioato de metilo

(h) Bromuro de cis-2-metilciclopentanocarbonilo