13° reporte orgánica

Universidad de Guanajuato

División de ciencias naturales

y exactas

Laboratorio de QUÍMICA ORGANICA

Practica No.13

Síntesis de cloruro de terbutilo por reacciones SN1

Escalera Pérez Juan Alfonso

Q.F.B

Laboratorio De Química OrgánicaSíntesis de cloruro de terbutilo

Practica No. 10

Síntesis de cloruro de terbutilo

Objetivo

Introducción

Los alcoholes son compustos que deben sus propiedades químicas a los gurpos ocidrilo

unidos covalentemente a una cadena carbonada.

Los alcoholes pueden tener uno, dos o tres grupos oxidrilo enlazados a un mismo atomo

de carbono, por lo que se clasufucan en alcoholes primarios, secundarios y terciarios

respectivamente,

Una de las reacciones mas importantes de los alchooles es aquekka e la cuakl estos

compuestos reaccionan con halogenuros de hidrogeno mediante una reacción por

sustitución nucleofìlica para producir halogenuros de alquilo y agua

R−OH+HX → R−X+H 2O

La conversión de alcoholes en cloruros de alquilo se puede efectuar por varios

procedimientos. Con alcoholes primarios y secundarios se usan frecuentemente cloruro

de tionilo y haluros de fosforo; también se puede obtener calentando el alcohol econ

acido clorhídrico concentrado y cloruro de zinc anhidro. Los alcoholes terciarios se

concierten a haluros de alquilo con acidoclohidrico solo yen algunos casos sin

claentamiento

Por todo lo anterior, la reacción de alcohol terbutilico (2metil2propanol) con el acido

clorhídrico produce (cloruro de terbutilo (2cloro-2metilpropano) y agua

La reacción SN1 es una reacción de sustitución en química organica. “SN”

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Indica que es una sustitución nucleofìlica y el “1” representa el hecho de que la etapa

limitante es unimolecular. La reacción involucra un intermediario carbocation y es

observada comúnmente en reacciones de halogeniros de alquilo secundarios o terciarios,

o bajo condiciones fuertemente acidas, con alcoholes secundarios y terciarios.

El mecanismo SN1, tiende a dominar cuando el atomo de carbono central esta rodeado

por grupos voluminosos, debido a que tales grupos inhiben esteáricamente la reacción

SN2. Además los sustituyentes voluminosos en el carbono central aumentan la

velocidad de formación del carbocation por que libera la tensión estearica cuando

ocurre. El carbocation resultante también esta estabilizado tanto por estabilización

inductiva y por hipeconjugacion de los grupos alquilo adyaentes. El postulado

Hammond-Leffñer sugiere que esto también incrementara la velocidad de la formación

del carbocation. De ahí que el mecanismo SN1 denomina en las ecuaciones en centros

de alquilo terciarios y es observada en centros de alquilo secundario en presencia de

nucleofilos débiles.

Mecanismo de reacción para la obtención de cloruro de terbutilo

Materiales y reactivos

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Material Reactivo

Centrifuga Alcohol ter-butilico Tubos de ensaye Acido clorhídrico concentrado Pipetas volumétricas de 5 y 10 ml Bicarbonato de sodio Pipetas pasteur Sulfato de sodio anhidro Vasos de p.p Nitrato de plata Parrilla eléctrica Acido nítrico

Procedimiento

Procedimiento

Nota: En este procedimiento puede ser difícil ver las interfaces entre capas o fases, debido a

que el índice de refracción del producto es similar a los índices de refracción de los solventes

de extracción.

Preparación del cloruro de ter-butilo. Coloque 2.0 ml de alcohol ter-butílico en un

tubo de centrífuga previamente pesado. Pese de nuevo el tubo para determinar el

peso exacto del alcohol en el tubo.

Nota: Antes de agitar el tubo, asegúrese de que ya tapado no tenga fugas, si tiene, use una

pipeta Pasteur para mezclar las dos capas de la siguiente manera, absorba tanto liquido

como sea posible con la pipeta y expúlselo rápidamente al tubo. Continúe mezclando

durante 3 a 4 minutos.

Adicionar 5 ml de HCl concentrado (¡cuidado!), tape el tubo y agite vigorosamente por

un minuto. Ventile después de agitar. Vuelva a tapar el tubo y agite por 3 minutos más

ventilando. Deje reposar la mezcla hasta que el haluro de alquilo (producto) se separe.

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El cloruro de ter-butilo debe estar en la capa superior, asegúrese verificando al

observar lo que sucede al adicionar unas gotas de HCl.

Con una pipeta Pasteur remueva la capa acuosa. Elimine la capa acuosa una vez que

se asegure que se trata de ésta.

Extracción. Realice esta parte tan rápido como le sea posible debido a que el ter-

butilo es inestable en agua y en solución acuosa de bicarbonato se podría hidrolizar

para formar nuevamente el alcohol. Asegúrese de tener todo lo que necesite a la

mano.

En las siguientes etapas la fase orgánica debe estar en la capa superior; sin embargo

adicione algunas gotas de agua para asegurarse.

Lave la capa orgánica adicionando 2 ml de agua al tubo. Agite y luego deje que se

formen las capas nuevamente. Separe las capas y descarte la fase acuosa

cerciorándose que se trata de ésta.

Adicione 2 ml de bicarbonato de sodio 5% a la capa orgánica y agite hasta que se

mezclen completamente. Agite ventilando. Elimine la fase acuosa y transfiera la capa

orgánica a un tubo o matraz pequeño con una pipeta Pasteur.

Seque el producto con sulfato de sodio anhidro granular. Agite para agilizar el proceso

de secado.

Destilación. Una vez seca la solución, cuidadosamente separe el haluro de alquilo del

agente desecante con una pipeta Pasteur y transfiéralo a un matraz para destilación.

Adicione un agitador magnético y destile el cloruro de ter-butilo. Coloque el termómetro

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para leer la temperatura de destilación. Colecte el destilado en una probeta graduada

o en un tubo a una temperatura entre 49-50 oC. Transfiera el producto a un vaso o

matraz pequeño pesado previamente, péselo y calcule el porcentaje de rendimiento.

Identificación de halógenos

Prueba de Beilstein

Este es el método más simple para determinar la presencia de un halógeno,

pero no diferencia entre cloro, bromo o yodo pues cualquiera de ellos dará la

prueba positiva. Los resultados de una prueba positiva de Beilstein resultan de

la producción de un haluro de cobre al calentar el haluro orgánico con el oxido

de cobre. El haluro de cobre imparte un color azul-verde a la flama.

Procedimiento. Doble uno de los extremos de un alambre de cobre. Caliente el

extremo doblado en la flama del mechero Bunsen. Después de enfriarlo, sumérjalo

directamente en la muestra del compuesto desconocido. Caliente el alambre en la

flama del mechero de Bunsen otra vez. El compuesto primero se quemará y después

una flama verde se producirá sí el halógeno esta presente.

Prueba del nitrato de plata

Adicione 1 gota de muestra líquida a 2 ml de solución de nitrato de plata etanólica al

2%. Si no se observa reacción después de 5 minutos a temperatura ambiente, caliente

la solución en un baño de agua caliente aproximadamente a 100oC y observe si se

forma un precipitado blanco. Si se forma este precipitado, adicione dos gotas de ácido

nítrico al 5 % y observe si el precipitado se disuelve. Los ácidos carboxílicos dan una

prueba falsa mediante su precipitación en nitrato de plata pero se disuelven cuando se

adiciona ácido nítrico. Los haluros, en contaste no se disuelven en ácido nítrico.

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RX + Ag+NO3- AgX + R+NO3

-

ESTA PRUEBA NO DISTINGUE ENTRE CLORUROS, YODUROS Y BROMUROS

PERO SI DISTINGUE ENTRE HALUROS LÁBILES O REACTIVOS DE LOS

HALUROS NO REACTIVOS. HALUROS SUSTITUIDOS SOBRE UN ANILLO

AROMÁTICO GENERALMENTE NO DA POSITIVA LA PRUEBA DE NITRATO; SIN

EMBARGO, HALUROS DE ALQUILO DE MUCHOS TIPOS DARÁN LA PRUEBA

POSITIVA.

Los compuestos mas reactivos son aquellos capaces de formar carbocationes

estables en solución y aquellos que poseen buenos grupos salientes (X=I, Br,

Cl), haluros de bencilo, alilo y terciarios, reaccionan inmediatamente con nitrato

de plata. Los haluros secundarios y primarios no reaccionan a temperatura

ambiente pero reaccionan al calentarse. Los haluros de arilo y vinilo no

reaccionan aún a elevadas temperaturas. Los compuestos que producen

carbocationes estables reaccionan a velocidades mayores que aquellos que no

los producen.

La reacción rápida de los haluros de bencílo y alílo es un resultado de la estabilización

por resonancia que ocurre al formarse el carbocation intermediario. Los haluros

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terciarios son más reactivos que los secundarios, los que a su vez son más reactivos

que los primarios debido a que los sustituyentes alquílicos son capaces de estabilizar

los carbocationes intermediarios mediante el efecto de donación de electrones. Los

carbocationes metílicos no tienen grupos alquílicos y son los menos estables de todos

los carbocationes mencionados. Los carbocationes de vinilo y arilo son

extremadamente inestables debido a que el cambio esta localizado sobre un carbón

con hibridación sp2 (doble enlace de carbono) en vez de uno con hibridación sp3.

Identificación de Haluros de alquilo por espectroscopia de Infrarrojo

Es difícil determinar la presencia o ausencia de un haluro en un compuesto mediante

espectroscopia de infrarrojo (IR o FTIR). Las bandas de absorción no pueden ser

identificadas especialmente si el compuesto está disuelto en una solución de CCl4 ó

CHCl3.

C – F 1350 – 960 cm-1 (stretch)

C – Cl 850 – 500 cm –1 (stretch)

C – Br 667 cm-1 (stretch)

C – I menores a 667 cm-1 (stretch)

Resultados

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Apéndice de reactivos

COMPUESTO PM(g/mol)

p. fusión °C p. ebullición °C

Solubilidad en agua

Terbutanol(CH3)3COH

74.12 26 82 Miscible

Ácido clorhídricoHCl

36.46 -17.4 108.58 Soluble

Cuestionario

Síntesis, separación e identificación de un halogenuro de alquil: Síntesis de cloruro de ter-butilo.

1. La síntesis del cloruro de ter-butilo ejemplifica una reacción típica de--- SN1.

2. En SN1; S significa sustitucion, N nucleofilica y 1 que es la etapa limitante es. Unimolecular significa que el paso determinante de la velocidad de reacción depende de la concentración de _______ de los reactivos.

3. El nucleófilo en la síntesis del ter-butilo es el Ion cloruro. El grupo saliente es una molécula de oxidrilo

4. En este tipo de reacciones el paso lento o determinante es la formación del carbocation por la pérdida del grupo saliente.

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5. El orden de estabilidad de los carbocationes formados es:_________________________________ por tanto este mecanismo se presenta con mayor frecuencia en carbonos terciarios.

6. Una vez que la fase orgánica ha sido identificada, es correcto eliminar la otra fase (la inferior) tirándola al drenaje.

___ a) cierto ___ b) falso

7. ¿Qué métodos se utilizan en éste experimento para identificación de halógenos en general y específicamente para cloruros?

8. ¿Cuál es la banda de absorción en el espectro de Infrarrojo del cloruro de ter-

butilo para el enlace C-Cl?

a) Una banda ancha a 3300 cm-1 b) 850 – 500 cm –1 c) 2900- 2800 cm-1

8. ¿Qué indicaría una banda ancha a 3300 cm-1 en el espectro obtenido del producto?

9. Después de obtener el cloruro de ter-butilo, el producto debe lavarse con solución de bicarbonato de sodio, ¿cual es la razón de hacerlo? ¿podría utilizar solución diluida de sosa?

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Bibliografía

P. Molina Buendía. Prácticas de Química Orgánica. UNIVERSIDAD DE MURCIA

1991(Pág. 44)

H. D. Durst. Química Orgánica Experimental. Edit. REVERTE (519-523)

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