Preparação do t-butila Reação SN1 Ana Carolina Boni Glaucio 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 Alquila Definição 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 reações Substrato Nucleófilo SN1 Ocorrem com maior frequencia em haletos terciários, alílicos e benzílicos. O nucleófilo não deve ser muito básico, para evitar a competição com a reação de eliminação de HX SN2 Ocorrem com maior frequencia em substratos metílicos e primários 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 CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS, NUCLEÓFILOS FRACOS, SOLVENTES POLARES, BAIXAS TEMPERATURAS E1 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 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 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
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): H 3 O +, 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; H 2 O 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, H 2 O; Na + Cl - ; Na + HCO3 - Lavar com 20mL de água destilada. Fase aquosa (inferior): H 2 O 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 -, H 2 O
Cloreto de t-butila (superior): pequenas quantidades de álcool t-butílico, Na + Cl -, Na + HCO 3 -, H 2 O Transferir para erlenmeyer de 125mL Secar o produto com 5g de CaCl 2 anidro Filtrar o líquido em papel pregueado diretamente em um balão de destilação de 100 ml. Sólido retido no filtro: NaCl; CaCl 2.6H 2 O; NaHCO 3 ; pequenas quantidades de cloreto de t-butila, álcool t-butílico. Filtrado: Cloreto de t-butila; pequenas quantidades de CaCl 2.6H 2 O, Na + Cl -, H 2 O, 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; NaCl 2.6H 2 O; Destilado:cloreto de t-butila 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 tercbutila:
Mecanismos Envolvidos Reação Concorrente-Eliminação:
Reações Envolvidas Eliminação de ácido que possa estar em excesso: NaHCO 3(aq) + H + Cl - (aq) Na+ (aq) + Cl- (aq) + CO 2(g) + H 2 O (l) Eliminação da água através do agente secante: CaCl 2(s) + 6 H 2 O (l) CaCl 2.6H 2 O (s)
Cálculos Volume a ser utilizado de álcool t-butílico: Temos: d álcool = 0,779 g/ml massa a ser utilizada de álcool t-butílico = 25,00g Então: 0,779----------1mL 25,00---------- 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=73,96 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 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 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
Cálculos 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 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
Cálculos 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 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)(t observada + 273)
Bibliografia http://labjeduardo.iq.unesp.br Vogel-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.