Preparação do t-butila Reação SN1 - Cempeqc

Preparação do t-butila
Reação SN1
Ana Carolina Boni
Glaucio de Oliveira Testoni
Susilaine Maira Savassa
Qual a utilidade do cloreto de t-butila?
zUsado na síntese orgânica como agente
alquilante;
zSolvente;
Reações dos Haletos de Alquila
Definição
zOs Haletos de Alquila podem reagir com o
nucleófilo/base de duas maneiras:
z por meio da substituição do grupo X por
um nucleófilo (Nu);
zpela eliminação de HX para formar um
alceno.
Substituição Nucleofílica - Definição
zNa substituição nucleofílica o reagente
(nucleofílico), que ataca o substrato, leva
o par de elétrons para formar a nova
ligação química.
zO grupo que é substituído leva consigo o
par de elétrons da ligação rompida.
Substituição Nucleofílica - Definição
Substituição Nucleofílica
zHá dois tipos de reações de substituição
nucleofílica:
zSN1 e Sn2
Características das reações
SN1
SN2
Substrato
Ocorrem 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
z A substituição nucleofílica unimolecular
consiste num mecanismo de dois
passos:
z Passo 1(lento): R-X
R+ + X
z Passo 2(rápido): R+ + Y Æ R-Y
Eliminação Unimolecular E1
zO 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
z CARBOCÁTIONS
ESTÁVEIS,
zNUCLEÓFILOS
FRACOS,
zSOLVENTES
POLARES,
zBAIXAS
TEMPERATURAS
z CARBOCÁTIONS
ESTÁVEIS,
zNUCLEÓFILOS
FRACOS,
zSOLVENTES
POLARES,
zALTAS
TEMPERATURAS
SN1x E1
zComo 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
z Extração
z Lavagem
z Secagem
z Filtragem simples
z Destilação simples
Principais Técnicas e Materiais Utilizados
z Extração
Funil 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
z Filtração
Simples:
Separar líquidos de
sólidos.
z 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
Fluxograma
25g 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 tbutila; pequenas quantidades de álcool tbutílico; HCl; H2O
Lavar com 20mL de NaHCO3 5%
Fase aquosa (inferior): 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, H2O; Na+Cl-;
Na+HCO3Lavar com 20mL de água destilada.
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
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.
Sólido retido no filtro: NaCl;
CaCl2.6H2O; NaHCO3; pequenas
quantidades de cloreto de t-butila,
álcool t-butílico.
Filtrado: Cloreto de t-butila; pequenas
quantidades de CaCl2.6H2O, Na+Cl-, H2O,
álcool t-butílico
Destilar o produto
coletando a fração de
p.e. 49-5l°, em
erlenmeyer previamente
pesado
Resíduos: pequenas quantidades de
cloreto de t-butila, álcool t-butílico;
NaCl2.6H2O;
Calcular o rendimento.
Corrigir o p.e. observado.
Destilado:cloreto de t-butila
Cuidados
Alcool t-butílico:
zInflamavel, causa irritação nos olhos e na
pele;
Cloreto de t-butila:
zTóxico (inalação prolongada) e inflamável:
Resíduos:
zColocar os resíduos em frasco especial
devido a presença de cloreto de t-butila
que posteriormente será incinerado.
Mecanismos Envolvidos
zReação de formação do cloreto de tercbutila:
Mecanismos Envolvidos
zReação Concorrente-Eliminação:
Reações Envolvidas
z Eliminação de ácido que possa estar em
excesso:
NaHCO3(aq)+ H+Cl-(aq)
Na+(aq)+ Cl-(aq)+ CO2(g) + H2O(l)
z Eliminação da água através do agente
secante:
CaCl2(s) + 6 H2O(l) CaCl2.6H2O(s)
Cálculos
z Volume a ser utilizado de álcool t-butílico:
Temos:
dálcool = 0,779 g/mL
massa a ser utilizada de álcool t-butílico = 25,00g
zEntão:
0,779----------1mL
25,00---------- x
x = 32,09 mL de álcool t-butílico
Cálculos
zCálculo da massa de HCl que reage com
25,00 g de álcool t-butílico:
Massas molares: Álcool=73,96
HCl= 36,46
1 mol de álcool t-butílico ---------- 1 mol de HCl
73,96 g ---------- 36,46 g
25,00 g ---------- y
y = 12,32 g de HCl
Cálculos
z Cálculo do volume de HCl necessário
para reagir com 25g de álcool t-butílico:
Dados: HCl conc. = 35,5%
d(HCl) = 1,187 g/ mL
Volume de HCl utilizado = 85,00mL
zSabe-se que em 100g de Solução tem-se
35,5g de HCl, então:
d = m/V
V=m/d=100/1,187=84,25mL
Cálculos
z Como 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
zEntão podemos dizer que foram
adicionados no funil: 35,82g de HCl
zE sabendo-se que reagiram 12,32g, temos
um excesso de 23,50g
Cálculos
z Cálculo 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-butila
73,96g -----------92,57g
25,00g -----------x
x = 31,29g de cloreto de t-butila para 100% de rendimento
Cálculos
z Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x
100
31,29 g de Cloreto de t-butila --------Massa obtida
---------
100%
x
z Fator de Correção do ponto de ebulição à pressão de
atm:
T = 0,00012(760 – p)(Tobservada + 273)
1
Bibliografia
z http://labjeduardo.iq.unesp.br
z Vogel-Análise Orgânica Qualitativa, 3ºEdição,
Rio de Janeiro –RJ, ed. Universidade de São
Paulo. Páginas 2 e 251. 1981.
z MerckIndex.
z Solomons,T.W.G., Fryhle, C.B.,Química
Orgânica 1-trad.WheiOh Lin, 7ªed,LTC-Rio de
Janeiro,2001.