Preparação do Cloreto de t-butila

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 onucleófilo/base de duas maneiras:

ROH + HX RX + H2O

X = I, F, Br, Cl

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 substituiçãonucleofílica:SN1 e SN2

Características das reaçõesSN1 SN2

SubstratoOcorrem em haletos terciários,

alílicos e benzílicos.Ocorrem 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 de saída

I->Br->Cl->F-

Mecanismo SN1

A substituição nucleofílica unimolecularconsiste 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.http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/sala_de_aula/mecanismos/anim_e1.html

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

Filtração 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.

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

Transferir para um bequer de 250mL e lavar com 20mL de NaHCO3 5% (adicionando aos poucos e sob constante agitação).

Com o auxilio de uma bagueta, pingar um pouco da solução em uma tira de tornassol. (pH 9 )

Retornar ao funil de separação.

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-buílico

Lavar com 20mL de água destilada.A fase aquosa deve ser segregada para ter o descarte adequado.

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°C, 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.

Os resíduos devem ser segregados para terem o descarte adequado.

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

cloreto de t-butila e álcool t-butílico

Medida do pH

Cuidados

Álcool t-butílico: Inflamável, 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-butilaque posteriormente será incinerado.

Compostos Utilizados

Mecanismo Envolvido

Reação de formação do cloreto de terc-butila:

Mecanismo E1- reação concorrente

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 para determinar o excesso de HCl Volume a ser utilizado de álcool t-butílico:

Temos:dálcool = 0,78 g/mL

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

0,78----------1mL25,00---------- x

x = 32,0 mL de álcool t-butílico

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

Cálculos para determinar o excesso de HCl

Cálculo do volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico:

Dados: HCl conc. = 35,5%d(HCl) = 1,19 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=100/1,19=84,25mL

Cálculos para determinar o excesso de HCl

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 para determinar o excesso de HCl

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 para determinar o excesso de HCl

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-butila73,96g -----------92,57g 25,00g -----------x

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

Cálculos para determinar o excesso de HCl

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 1atm:

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

Cálculos para determinar o excesso de HCl

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.