Preparação do t-butilaReação SN1

Ana Carolina BoniGlaucio de Oliveira Testoni

Susilaine Maira Savassa

Qual a utilidade do cloreto de t-butila?

Usado na síntese orgânica como agente alquilante;Solvente;

Reações dos Haletos de AlquilaDefinição

Os Haletos de Alquila podem reagir com o nucleófilo/base de duas maneiras:por meio da substituição do grupo X por um nucleófilo (Nu);pela eliminação de HX para formar um alceno.

Substituição Nucleofílica - Definição

Na substituição nucleofílica o reagente (nucleofílico), que ataca o substrato, leva o par de elétrons para formar a nova ligação química.O grupo que é substituído leva consigo o par de elétrons da ligação rompida.

Substituição Nucleofílica - Definição

Substituição Nucleofílica

Há dois tipos de reações de substituição nucleofílica:SN1 e Sn2

Características das reaçõesSN1 SN2

SubstratoOcorrem com maior frequencia em haletos terciários, alílicos e

benzílicos.

Ocorrem com maior frequencia em substratos metílicos e primários

Nucleófilo

O nucleófilo não deve ser muito básico, para evitar a competição com a reação de eliminação de

HX

Os nucleófilos básicos, carregados negativamente, são mais efetivos

que os nucleófilos neutros

Grupo de Saída

Ânions mais estáveis Ânions mais estáveis

Solvente Solventes Polares próticos Solventes polares aprótico

Grupo retirante

I->Br->Cl->F-

Mecanismo Sn1

A substituição nucleofílica unimolecular consiste num mecanismo de dois passos:Passo 1(lento): R-X R+ + X

Passo 2(rápido): R+ + Y R-Y

Eliminação Unimolecular E1

O mecanismo E1 é semelhante com a reação SN1. Forma-se um carbocátion na primeira etapa e a velocidade da reação só depende da concentração do substrato. Ambos são favorecidos pelos mesmos fatores.

SN1 x E1

SN1 E1

CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS,

NUCLEÓFILOS FRACOS,

SOLVENTES POLARES,

BAIXAS TEMPERATURAS

CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS,

NUCLEÓFILOS FRACOS,

SOLVENTES POLARES,

ALTAS TEMPERATURAS

SN1x E1

Como em nosso experimento estamos trabalhando em temperatura ambiente , a reação que será favorecida será a SN1, porem acontecerá uma reação secundária E1.

Principais Técnicas e Materiais Utilizados

Extração

Lavagem

Secagem

Filtragem simples

Destilação simples

Principais Técnicas e Materiais Utilizados

ExtraçãoFunil de separação:

serve para extrair duas soluções imiscíveis. A fase orgânica pode estar acima ou abaixo, dependendo da densidade relativa das duas soluções.

Principais Técnicas e Materiais Utilizados

Filtração Simples: Separar líquidos de sólidos.Papel de filtro pregueado: oferece uma superfície de filtração aumentada, com maior rendimento na sua velocidade.

Principais Técnicas e Materiais Utilizados

Destilação Simples:separa um líquido de impurezas não voláteis de um solvente usado numa extração.Também separa líquidos de ponto de ebulição diferentes.

Compostos Utilizados

Fluxograma25g álcool t-butílico

Colocar em funil de separação de 250mL

Adicionar 85mL de HCl concentrado

Agitar de 5 em 5 min. durante 20 minutos

Manter em repouso até separação das fases.

Fase aquosa (inferior): H3O+, Cl-;pequenas quantidades de álcool t-butílico

e de Cloreto de t-butila

Fase orgânica (superior): cloreto de t-butila; pequenas quantidades de álcool t-

butílico; HCl; H2O

Lavar com 20mL de NaHCO3 5%

Cloreto de t-butila (superior): pequenas quantidades de álcool t-butílico, H2O; Na+Cl-;

Na+HCO3-

Fase aquosa (inferior): Na+Cl-; Na+HCO3-; pequenas quantidades de cloreto de t-butila

e álcool t-butílico

Fase aquosa (inferior): H2O Na+Cl-; Na+HCO3-; pequenas quantidades de

cloreto de t-butila e álcool t-butílico

Cloreto de t-butila (superior): pequenas quantidades de álcool t-butílico, Na+Cl-,

Na+HCO3-, H2O

Lavar com 20mL de água destilada.

Cloreto de t-butila (superior): pequenas quantidades de álcool t-butílico, Na+Cl-,

Na+HCO3-, H2O

Transferir para erlenmeyer de 125mL

Secar o produto com 5g de CaCl2 anidro

Filtrar o líquido em papel pregueado diretamente em um

balão de destilação de 100 ml.

Filtrado: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de CaCl2.6H2O, Na+Cl-, H2O,

álcool t-butílico

Sólido retido no filtro: NaCl; CaCl2.6H2O; NaHCO3; pequenas quantidades de cloreto de t-butila,

álcool t-butílico.Destilar o produto coletando a fração de p.e. 49-5l°, em erlenmeyer previamente pesado

Destilado:cloreto de t-butila Resíduos: pequenas quantidades de cloreto de t-butila, álcool t-butílico;

NaCl2.6H2O;

Calcular o rendimento.

Corrigir o p.e. observado.

Cuidados

Alcool t-butílico: Inflamavel, causa irritação nos olhos e na pele;

Cloreto de t-butila:Tóxico (inalação prolongada) e inflamável:

Resíduos:Colocar os resíduos em frasco especial devido a presença de cloreto de t-butila que posteriormente será incinerado.

Mecanismos Envolvidos

Reação de formação do cloreto de terc-butila:

Mecanismos Envolvidos

Reação Concorrente-Eliminação:

Reações Envolvidas

Eliminação de ácido que possa estar em excesso:

NaHCO3(aq)+ H+Cl-(aq) Na+(aq)+ Cl-(aq)+ CO2(g) + H2O(l)

Eliminação da água através do agente secante:

CaCl2(s) + 6 H2O(l) CaCl2.6H2O(s)

Cálculos Volume a ser utilizado de álcool t-butílico:

Temos:dálcool = 0,779 g/mL

massa a ser utilizada de álcool t-butílico = 25,00gEntão:

0,779----------1mL25,00---------- x

x = 32,09 mL de álcool t-butílico

Cálculos Cálculo da massa de HCl que reage com 25,00 g de álcool t-butílico:

Massas molares: Álcool=73,96HCl= 36,46

1 mol de álcool t-butílico ---------- 1 mol de HCl73,96 g ---------- 36,46 g25,00 g ---------- yy = 12,32 g de HCl

CálculosCálculo do volume de HCl necessário

para reagir com 25g de álcool t-butílico:Dados: HCl conc. = 35,5%

d(HCl) = 1,187 g/ mLVolume de HCl utilizado = 85,00mL

Sabe-se que em 100g de Solução tem-se 35,5g de HCl, então:

d = m/V V=m/d=100/1,187=84,25mL

CálculosComo tínhamos dito, foram utilizados 85,00mL de HCl, então através de cálculos podemos dizer que:

35,5g de HCl em 100g de solução -----------84,24mL Z ---------- 85,00 mL

Z = 35,82 g de HCl contidos em 85,00 mL utilizados

Cálculos

Então podemos dizer que foram adicionados no funil: 35,82g de HCl

E sabendo-se que reagiram 12,32g, temos um excesso de 23,50g

CálculosCálculo da massa de cloreto de t-butila obtida na reação com 25,00 g de álcool t-butílico:

1 mol de álcool t-butílico ---- -------1 mol de cloreto de t-butila73,96g -----------92,57g 25,00g -----------x

x = 31,29g de cloreto de t-butila para 100% de rendimento

Cálculos

Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x 100

31,29 g de Cloreto de t-butila --------- 100%Massa obtida --------- x

Fator de Correção do ponto de ebulição à pressão de 1 atm:

T = 0,00012(760 – p)(Tobservada + 273)

Bibliografia

http://labjeduardo.iq.unesp.brVogel-Análise Orgânica Qualitativa, 3ºEdição, Rio de Janeiro –RJ, ed. Universidade de São Paulo. Páginas 2 e 251. 1981.MerckIndex.Solomons,T.W.G., Fryhle, C.B.,Química Orgânica 1-trad.WheiOh Lin, 7ªed,LTC-Rio de Janeiro,2001.