Post on 16-Jan-2016
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Preparação do cloreto de
terc-butila
Substituição Nucleofílica Alifática
Júlia Ciaramello Fuzatto
Juliana Gonçalves Gomes
Simone Avelino Fonseca
Reações de Substituição Nucleofílica
É quando um nucleófilo,espécie com um par de elétrons não compartilhados, reage com um substrato pela reposição do grupo retirante, que sai levando consigo o par de elétrons da ligação quebrada.
Reações de Substituição Nucleofílica
R X R Nü X-Nü- + +Substrato
(haleto de alquila)Produto Íon haleto
CH
H
XHδ+ δ-
Nü-
Centro que o nucleófilo procura
Nucleófilo
As reações de substituição nucleofílica podem ser de dois
tipos:
• SN1:Substituição nucleofílica unimolecular
• SN2:Substituição nucleofílica bimolecular
Substituição Nucleofílica SN1
• A velocidade da reação depende somente da concentração do substrato,
• Cadeia ramificada (impedimento estérico),• Há formação de carbocátion,• Os nucleófilos são fracos,• O solvente utilizado é polar e prótico,• Ocorre retenção e inversão da
configuração
Substituição Nucleofílica SN1(CH3)3CCl + 2H2O (CH3)3COH + H3O+ + Cl-
Etapa 1:C ClCH3
CH3
CH3 lenta
H2OCCH3
CH3
CH3
+ + Cl-C+ terciário estável
Etapa 2:CCH3
CH3
CH3
+ :OH2
rápidaCCH3
CH3
CH3O+ H
H
Com ajuda do solvente polar, o
átomo de cloro se afasta com o par de elétrons que o ligava
ao carbono
Produtos solvatados e estabilizados pela H2O
ácido de Lewis
base de Lewis
Substituição Nucleofílica SN1
Etapa 3:CCH3
CH3
CH3O+ H
H:OH2
rápidaCCH3
CH3
CH3O H + H3O
+
base de Bronsted (aceita um
próton)
Substituição Nucleofílica SN2
• A velocidade da reação depende da concentração do substrato e do nucleófilo,
• O substrato não deve ser impedido estericamente,
• Não há formação de carbocátion,• Os nucleófilos devem ser fortes e
concentrados,• O solvente utilizado é polar e aprótico,• E ocorre inversão de configuração.
Substituição Nucleofílica SN2
Mecanismo SN2
Inversão de configuração
Arranjo tetraédrico
Arranjo planar
Arranjo tetraédrico
Estado de transição
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.
E1
SN1 x E1SN1 – CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS,
NUCLEÓFILOS FRACOS,SOLVENTES POLARES, BAIXAS TEMPERATURAS,
E1 – CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS, NUCLEÓFILOS FRACOS, SOLVENTES POLARES, ALTAS TEMPERATURAS
Métodos mais comuns de Preparação de Haletos de Alquila• Halogenção direta de alcanos,para a
formação direta de cloretos e brometos de alquila (mistura de isômeros de dificilseparação).
H3C-CH2-CH3 + Cl2 → H3C-CH-CH3 + H3C-CH2 –CH2
propano | |Cl Cl
2-cloropropano 1-cloropropano
Métodos mais comuns de Preparação de Haletos de Alquila
• Adição de ácidos halogenídricos em alcenos.
H3C-CH=CH2 + HCl → H3C-CH-CH3 propeno |
Cl2-cloropropano
Métodos mais comuns de Preparação de Haletos de Alquila
• Conversão de álcoois em haletos de alquila por reações SN1 e SN2.
CH3 CH3
| |H3C - C-OH + HCl → H3C - C-Cl + H2O
| |CH3 CH3
álcool t-butílico cloreto de t-butila
Técnicas utilizadas• Extração e lavagem
• Secagem de solução (secagem por agentes inorgânicos e minerais)
• Filtragem simples (eliminação do agente secante)
• Destilação simples (obtenção do cloreto de terc-butila)
Aparelhagem
• Extração: funil de separação
Aparelhagem
• Filtração simples
Aparelhagem• Destilação simples
Propriedades dos compostos utilizadosCompostos Álcool terc-
butílicoCloreto de terc-butila
Bicarbonato de sódio
Ácido clorídrico(em
solução)
Cloreto de cálcio
FórmulaMolecular C4H10O C4H9C1 NaHCO3 HC1 CaC12
Ponto de ebulição(0C) 82.9 51 - 114 Maior que
1600
Ponto de fusão(0C) 25.5 -26.5 270,perde CO2 -85 772
Densidade(g.cm3)(250C) 0,779 0,847 2,159 1,187 2,152
Peso Molecular(g.
mol-1)73,96 92,57 34,01 36,46 110,98
Solubilidade Água,éter eálcool
Álcool e éter.Insolúvel em
água
Água.Insolúvel em
álcool
Água,álcoolÉter e
benzeno
Água eálcool
Toxidade
Irritação nos olhos e na
pele; inflamável
Tóxico(inalação prolongada);
inflamável
Pouco tóxico;não inflamável
Tóxico por inalação,
irritante para os olhos e pele; não inflamável
Pouco tóxico
Agente secante•Forma com a água um sal Hexa-hidratado(CaCl2.6H2O), em temperatura inferior a 30°C. devido a presença , como impureza, de fabricação , de hidróxido de cálcio ou de cloreto básico,
•Não deve ser usado nas secagens ácidas ou de líquidos ácidos,
•Não deve ser empregado nas secagens de alguns compostos carbonílicos, de ésteres , álcoois, fenóis, aminas, e amidas, em virtude de reagir quimicamente com esses compostos.
REAREAÇÇÕES ENVOLVIDAS:ÕES ENVOLVIDAS:
•Reação de formação do cloreto de terc-butila:(CH3)3OH + H3O+ + Cl- (CH3)3Cl + 2H2O
REAREAÇÇÕES ENVOLVIDAS:ÕES ENVOLVIDAS:
• Eliminação de ácido que possa estar em excesso:
NaHCO3 + HCl → Na+ Cl- + CO2 + H2O
• Eliminação da água através do agente secante:
CaCl2 + 6 H2O → CaCl2.6H2O
Reação concorrente (E1)• Uma reação paralela que pode ocorrer é a eliminação de um
próton do carbocátion formando um alceno.
Procedimento experimental
Preparação do cloreto de terc-butila
25g de álcool t-butílico em funil de separação de 25Oml
Fase aquosa (inferior):H3O+, Cl-- ; traços de álcool t -butílico; traços de Cloreto de t-butila
Fase orgânica (superior):Fase orgânica (superior): cloreto de t-butila; traços de álcool t butílico; HCl ;H2O
Cloreto de t-butila (superior):Traços de álcool t-butillico; traços de H2O; Na+ Cl- ; Na+ HCO3
-
Fase aquosa (inferior): Na+ Cl- ;Na+
HCO3-
; traços de cloreto de t-butila; traços de álcool t-butílico
Cloreto de t-butila (superior); traços de Na+ HCO3
-; traços de Na+ Cl- ; H2O ; traços de álcool t-butílico
Fase aquosa (inferior): Na+ Cl- ; Na+ HCO3-;
traços de cloreto de t-butila; traços de álcool t-butílico
1.Adicionar 85mL de HCl concentrado
2.Agitar a mistura por 30 segundos a cada cinco minutos durante 20 minutos
3.deixar em repouso para separação das fases
1.Transferir para Béquer2.Lavar com 20mL de NaHCO33.Transferir para o funil de separação
Lavar com 20 mL de água destilada
Transferir Para erlenmeyer De 125 mL
Cloreto de t-butila (superior); traços de Na+ HCO3-; traços
de Na+ Cl- ; H2O ; traços de álcool t-butílico
Filtrado: cloreto de t-butila: traços de CaCl2.6H2O; traços de Na+ Cl- ; traços de H2O; traços de álcool de t-butílico
Sólido retido no filtro: NaCl ,CaCl2.6H2O; NaHCO3; traços de cloreto de t-butila; traços de álcool t-butílico
Resíduos: de cloretode t-butila; NaCl;CaCl2.6H2O; traços de álcool t-butílico
Destilado: cloreto de t-butila
secar o produto com 5g de CaC12 anidro
filtrar em papel pregueado, e recolhendo a fase orgânica
em balão de destilação de
100mL.
Recolher em frasco com tampa.Rotular indicando:Nome do produtoVolumeFaixa destilaçãoMembros do grupoData
1) Tarar um erlenmeyer.2) Destilar oproduto na faixa 49-51°C. (temperatura constante)3) Calcular o rendimento.4) Corrigir o p.e.
Cálculos - Volume a ser utilizado de álcool t-butílico:
Vmd = →
VmLgmLg 00,2578,0 =
V= 32,05mL de álcool t-butílico
Cálculos
- Cálculo da massa de cloreto de t-butila obtida na reação com 25,00 g de álcool t-butílico:
1 mol de t-butanol ---- 1 mol de cloreto de t-butila 73,96g --------------- 92,57g 25,00g --------------- X X= 31,30g de cloreto de t-butila para 100% de rendimento.
Cálculos
- Fator de Correção do ponto de ebuliçãoà pressão de 1 atm:
P.E.=Tobs+ ΔT, ΔT =1,2x10-4(760 – p)(Tobs + 273)Supondo:Tobs = 45oC( 318K) e p = 709 mmHgΔT =1,2x10-4.(760 – 709).(318 + 273) = =3,61K( 3,61o C)
CálculosCálculo do rendimento:
Rendimento exp. = .)(.)(exp
calcmassamassa
100
Rendimento exp. = g
massa30,31(exp)
100
O rendimento de uma reação raramente é 100%, devido a possíveis fontes de erro.
Fontes de erro• Há possibilidade da reação não ser completa;• Ocorrência de reações secundárias
concorrentes;• A insuficiência de um reagente em relação ao
outro;• Impurezas dos reagentes utilizados;• Lavagem incorreta;• Contaminação dos materiais.
Resíduos
Os resíduos devem ser colocados em frasco
especial devido a presença de terc-butila, que posteriormente será
incinerado.
Bibliografia• http://labjeduardo.iq.unesp.br• http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/hipertexto/e
qq_hiper_texto_01.html• http://www.geocities.com/vienna/choir/9201/quimica_org
anica2.htm• Solomons,T.W.G., Fryhle, C.B.,Química Orgânica 1-
trad.Whei Oh Lin, 7ªed,LTC-Rio de Janeiro,2001.