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SÍNTESE DO 1-BROMOBUTANO
Procedimento experimental a microescala
(adaptado de Williamson, Minard & Masters1)
Introdução
O 1-bromobutano é um halogeneto alquílico primário (alquilo primário) e, por isso, é
produzido a partir de reações de substituição nucleófila bimolecular (Sn2). A reação de formação do
1-bromobutano encontra-se representada na Figura 1.
Figura 1. Reação global de formação do 1-bromobutano.
Este halogeneto é preparado facilmente fazendo reagir o butan-1-ol (álcool primário) com
uma solução de brometo de sódio e excesso de ácido sulfúrico concentrado. A reação entre o brometo
de sódio e o ácido sulfúrico dá origem a ácido bromídrico (Equação 1).
NaBr + H2SO4 ←⃗⃗⃗⃗ NaHSO4 + HBr (1)
O uso de excesso de ácido sulfúrico permite aumentar a conversão dos reagentes. Além disso,
a presença de um ácido forte como o ácido sulfúrico faz com que o butan-1-ol seja protonado,
transformando o grupo hidroxilo (-OH) num bom grupo de saída, ou seja, água (H2O). O ião brometo
proveniente do ácido bromídrico reage assim como nucleófilo, ocorrendo a reação de substituição. O
mecanismo da reação de síntese do 1-bromobutano apresenta-se na Figura 2.
+ NaBr + H2SO4 → + NaHSO4 + H2O
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Figura 2. Mecanismo da reação de formação do 1-bromobutano.
A síntese efetuada apresenta um procedimento experimental complexo, com diversos passos.
Após a mistura dos reagentes estequiométricos, é realizado um refluxo seguido de uma destilação
simples, na qual se poderão separar alguns produtos indesejados como, por exemplo, o hidrogenossulfato
de sódio e o ácido sulfúrico. O líquido recolhido na destilação é, então, lavado com água, ácido sulfúrico
e hidróxido de sódio por extração líquido-líquido, de modo a ser isolado de outras substâncias (but-1-
eno, éter dibutílico e butan-1-ol que não reagiu). Finalmente, o produto é seco com cloreto de cálcio
anidro e purificado por destilação simples.
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Procedimento experimental
Figura 3. Diagrama do trabalho experimental desenvolvido na síntese do 1-bromobutano a microescala.
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Formação do 1-bromobutano
1. Num balão de fundo redondo de 10 mL, dissolver 1,33 g de NaBr (12,9 mmol, ~19% de excesso)
em 1,5 mL de água e adicionar 0,81 g de butan-1-ol (10,9 mmol).
2. Colocar o balão num banho de gelo e adicionar, cuidadosamente, com agitação, 1,15 mL (21,6
mmol, ~98% de excesso) de H2SO4 concentrado à solução. É utilizado um banho de gelo, pois a
mistura aquece durante a reação, mas a agitação deve ser lenta pois o ácido quente provoca a
oxidação do NaBr a Br2, inútil na experiência. O NaBr dissolve-se durante o aquecimento. O ácido
apresenta um grande excesso para se obter maior concentração de HBr.
Figura 4. Adição de ácido sulfúrico
concentrado. Figura 5. Mistura após a adição de ácido
sulfúrico concentrado.
3. Retirar o banho de gelo, adicionar um agitador magnético e refluxar a mistura reacional na placa de
alumínio, durante 45 minutos, tendo atenção para que nenhum dos reagentes destile. O refluxo é
necessário porque a reação de formação do 1-bromobutano é lenta à temperatura ambiente.
Verifica-se a formação de duas camadas distintas, sendo o 1-bromobutano a camada superior.
Figura 6. Refluxo Figura 7. Mistura após o refluxo
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Isolamento do 1-bromobutano dos coprodutos e resíduos
4. Fazer a montagem para uma destilação simples
Figura 8. Destilação inicial do produto
5. Destilar o produto até não se obterem gotas oleosas (tdestilado ≈ 115 ºC). Com uma pipeta de Pasteur,
transferir o destilado para um “vial” seco. O destilado recolhido contém 1-bromobutano contaminado
com água, butan-1-ol que não reagiu, algums ácido sulfúrico, 1-buteno e éter dibutílico, ficando o
hidrogenossulfato de sódio e grande parte de ácido sulfúrico no balão.
6. Lavar a cabeça de Hickman com acetona para que possa ser novamente usada.
7. Lavar o balão com 1 mL de água destilada e adicionar ao destilado contido no vial.
8. Lavar o balão de fundo redondo com 1 mL de etanol e, de seguida, com 1 mL de acetona, deixando-
o secar ao ar, para que possa ser usado novamente.
9. Remover o 1-bromobutano com uma pipeta de Pasteur e colocar num novo “vial” seco. O 1-
bromobutano fica na camada inferior após a lavagem com água a qual permite remover o ácido
sulfúrico e algum butan-1-ol.
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Figura 9. Lavagem com água.
10. Adicionar 1 mL de H2SO4 concentrado e misturar, agitando bem.
Figura 10. Mistura após lavagem com ácido sulfúrico.
11. Deixar repousar até que as camadas se separem. Para se distinguir as duas camadas, retirar uma
gota da camada inferior para um tubo de ensaio contendo água e verificar se o material é solúvel
(H2SO4) ou não (1-bromobutano). O 1-bromobutano fica na camada superior, incolor. O ácido
sulfúrico remove qualquer material inicial que não tenha reagido, bem como os produtos
secundários (alcenos e éteres).
12. Separar as camadas e lavar o 1-bromobutano com 1 mL de solução de NaOH 3 M, para remover
vestígios de ácido. O 1-bromobutano fica na camada inferior. O hidróxido de sódio remove
vestígios de ácido sulfúrico.
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Figura 11. Lavagem com solução de hidróxido de sódio.
13. Secar o 1-bromobutano, adicionando 0,10 g de CaCl2 anidro e agitar até que o líquido fique
transparente. O cloreto de cálcio anidro é um agente secante; seca o composto de água e de butan-
1-ol.
Figura 12. Secagem com cloreto de cálcio anidro.
14. Após 5 minutos, decantar o líquido para o balão de fundo redondo, previamente limpo e seco.
15. Lavar o CaCl2 que sobra com duas porções de 1 mL de p-xileno e decantar o líquido para o balão.
O p-xileno permite recuperar 1-bromobutano que tenha ficado no vial com o cloreto de cálcio
anidro.
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Figura 13. Decantação do 1-bromobutano.
Purificação do 1-bromobutano
16. Juntar um agitador magnético, destilar e recolher o produto entre 99 ºC e 103 ºC, para um
recipiente previamente pesado. Parar de recolher o produto quando a temperatura atingir 103º C.
Figura 14. Destilação do produto.
17. Colocar a amostra num recipiente adequado.
Referências
Williamson, K.L.; Minard, R.D.; Masters, K.M. Macroscale and Microscale Organic Experiments –
5th edition. Houghton Mifflin Company: Boston, 2007.
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Síntese do 1-bromobutano
Reagentes Estequiométricos
o Ácido sulfúrico concentrado (CAS 7664-93-9)
o Brometo de sódio (CAS 7647-15-6)
o Butan-1-ol (CAS 71-36-3)
Substâncias Auxiliares
o Ácido sulfúrico concentrado (CAS 7664-93-9)
o Água
o Cloreto de cálcio anidro (CAS 10043-52-4)
o Hidróxido de sódio (solução aquosa 3M)
o p-Xileno (CAS 106-42-3)
Resíduos
o Ácido sulfúrico (solução diluída)
o Água
o Brometo de hidrogénio
o Brometo de sódio (excesso, solução aquosa)
o But-1-eno
o Butan-1-ol (que não reagiu)
o Cloreto de cálcio
o Éter dibutílico
o Hidrogenossulfato de sódio (solução aquosa)
o p-Xileno
o Sulfato de sódio (solução aquosa)
Material e Equipamento
o Agitador magnético
o Aparelho de agitação
o Aparelho medidor de energia
o Balança analítica ± 0,1 mg
o Balão de fundo redondo de 10 mL
o Condensador
o Espátula e microespátula
o Gobelé de 5 mL
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o Gobelé de 10 mL
o Montagem para destilação simples
o Pipeta de Pasteur
o Placa de aquecimento com agitação magnética
o Placa de aquecimento de alumínio
o Proveta de 5 mL
o Recipiente de extração líquido-líquido: “vial” de 4 mL
o Suporte universal e garras
o Termómetro
o Tina de vidro
o Tubo de ensaio
o Vareta de vidro
o Vidro de relógio (Ø = 4,0 cm)