Preparação do Cloreto de terc-Butila

João Fernando Villarrubia Lopes MunhozMariana Rosa Pereira

Milena Fontes LuizeteYussra Abdul Ghani

Substituição Nucleofílica Alifática

Substituição Nucleofílica - Definição

Reação química, na qual uma espécie com um par de elétrons não compartilhado, nucleófilo, reage com o substrato, de tal forma que ocupe a antiga posição do grupo antes ligado ao substrato, grupo abandonador.

R X R Nü X-Nü- + +Nucleófilo Haleto de Alquila

(substrato)Íon haletoProduto

Substituição Nucleofílica Unimolecular

Substituição Nucleofílica Unimolecular

Curva de energia de reações SN1

Substituição Nucleofílica SN1

• A velocidade da reação depende somente da concentração do substrato

• Há formação de carbocátion• Os nucleófilos podem ser fracos e diluídos• O solvente utilizado é polar e prótico

Substituição Nucleofílica Bimolecular

Inversão da configuração

Curva de energia de reações Sn2

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

SN1 x SN2

Fator SN1 SN2

Substrato 3o (carbocátion estável) Metila>1o>2o (necessita de substratos desbloqueados)

NucleófiloBase de Lewis fraca, molécula neutra, o nucleófilo pode ser o

solvente

Base de Lewis forte, a velocidade éfavorecida pela alta concentração do

nucleófilo

Solvente Prótico, polar Aprótico, polar

Grupo retirante I->Br->Cl->F-

Procedimento Experimental

Preparação do cloreto de terc-butila

Técnicas e materiais utilizadosExtração (separar dois líquidos imiscíveis)

Lavagem (neutralizar o excesso de ácido)

Secagem (eliminar água)

Filtragem simples (eliminação do agente secante)

Destilação simples (obtenção do cloreto de terc-butila)

Funil de separação: serve para extrair duas soluções imiscíveis. A fase orgânica pode estar acima ou abaixo, dependendo da densidade relativa das duas soluções.

Extração

Filtração simples

Filtração Simples: Separar líquidos de sólidos.

Condições:O corpo sólido não deve passar através do filtro ou penetrar nos poros obstruindo-os.O líquido não deve reagir com o papel.

Papel de filtro pregueado: oferece uma superfície de filtração aumentada, com maior rendimento na sua velocidade.

Por que usar a destilação simples?

Para separar um líquido de impurezas não voláteis (em solução no líquido) de um solvente usado numa extração.Para separar líquidos de ponto de ebulição diferentes.

Destilação simples

Compostos álcool t-butílico cloreto de t-butila Bicarbonato de sódio

Ácido clorídrico (em solução) cloreto de cálcio

Fórmula molecular C4H10O C4H9Cl NaHCO3 HCl CaCl2Ponto de ebulição (ºC) 82,9 51 - 114 > 1600

Ponto de fusão (ºC) 25,5 -26,5 270 , perde CO2 -85 772

Densidade (g.cm-3) (20-25ºC) 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 e álcool álcool e éter. Insolúvel em água

Água. Insolúvel em álcool

Água, álcool, éter e benzeno água, álcool

Toxidadeirritação 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

Usos

desnaturalizantede álcool; solvente para produtos farmacêuticos; agente de desidratação

síntese orgânico (agente alquilante); anti-heumático; solvente

fabricação de bebidas, sais efervescentes; extintores de incêndio; cerâmica; anti-ácido

acidificação (ativação) de poços de petróleo; redução de minerais; acidificante industrial; desnaturalizantede álcool; polimerização;isomerização; alquilação e reação de nitração

fungicida; agente secante e desecante; produtos farmacêuticos; células eletrolíticas; indústria de papel

Obtenção

absorção do isobuteno; em H2SO4 com posterior hidrólise com vapor d’água

preparado com álcool t-butílico; HCl concentrado e destilado

preparado com carbonato de sódio, água e CO2

Subproduto de reações orgânicas de cloração; queimando H2 em uma atmosfera de cloro em ausência de O2

por ação do HClsobre CaCO3 e cristalização

Características - líquido incolor

ligeiramente alcalino; decomposição lenta no ar; sabor refrescante

líquido incolor ou ligeiramente amarelo; ácido forte; corrosivo

cristais; grânulos

Agente secanteForma 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.

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)

Reação de formação do cloreto de terc-butila:

Fontes de aquecimentoA fonte de calor deve ser escolhida em função do

líquido a ser destilado.

Equipamentos usados para aquecimento:

P.E.<600C Banho maria

600C<P.E.<1800C Banho de óleo

1800C< P.E. Fogareiro elétrico ou bico de Bunsen

25g de álcool t-butílico em funil de separação de 250 mL

Fase aquosa (inferior):H3O+, Cl-

- ; pouca quantidade de álcool t -butílico; pouca quantidade de Cloreto de t-butila

Fase orgânica (superior): cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico; HCl ;H2O

Cloreto de t-butila (superior):Pouca quantidade de álcool t-butillico; pouca quantidade de H2O; Na+ Cl- ; Na+

HCO3-

Fase aquosa (inferior): Na+ Cl-

;Na+ HCO3-

; pouca quantidade de cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico

Cloreto de t-butila (superior): pouca quantidade de Na+ HCO3

-; pouca quantidade de Na+ Cl- ; H2O ; pouca quantidade de álcool t-butílico

Fase aquosa (inferior): Na+ Cl- ; Na+ HCO3-;

pouca quantidade de cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico

Lavar com 20 mL de água destilada

1.Adicionar 85mL de HCl concentrado 2.Agitar a mistura por 30 segundos a cada cinco minutos durante 20 minutos3.Deixar em repouso para separação das fases

1.Transferir para Béquer2.Lavar com 20mL de NaHCO33.Transferir para o funil de separação

Fluxograma

Cloreto de t-butila (superior): pouca quantidade de Na+

HCO3-, Na+ Cl- , H2O , álcool t-butílico

Filtrado-cloreto de t-butila: pouca quantidade de CaCl2.6H2O; pouca quantidade de Na+ Cl- ; pouca quantidade de H2O; pouca quantidade de álcool de t-butílico

Sólido retido no filtro: NaCl ,CaCl2.6H2O; NaHCO3; pouca quantidade de cloreto de t-butila; pouca quantidade de álcool t-butílico

Resíduos: de cloretode t-butila; NaCl;CaCl2.6H2O; pouca quantidade de álcool t-butílico

Destilado: cloreto de t-butilaRecolher em um frasco com tampa.Rotular indicando: Nome doproduto, volume, faixa destilação, membros do grupo e data.

1.Transferir o haleto para um erlenmeyer de 125 mL2.Secar o produto com 5g de CaC12 anidro3.Filtrar em papel pregueado para eliminar o agente secante, recolhendo a fase orgânica em um balão de destilação de 100mL

1.Tarar um erlenmeyer.2.Destilar o produto na faixa 49~51°C. (temperatura constante)3.Calcular o rendimento.4.Corrigir o p.e.

CálculosVolume a ser utilizado de álcool t-butílico:

d = m / V → 0,779 g/mL = 25,00 g / V (mL)V = 32,09 mL de álcool t-butílico

Cálculo da massa de HCl que reage com 25,00 g de álcool t-butílico:

1 mol de álcool t-butílico ---------- 1 mol de HCl73,96 g ---------- 36,46 g 25,00 g ---------- yy = 12,32 g de HCl

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

HCl conc. = 35,5% d(HCl) = 1,187 g/ mL

Volume de HCl utilizado = 85,00mL100 g de solução de HCl ------ 35,5 g de HCld = m/V → V = 100/1,187 → V = 84,24 mL

35,5g de HCl em 100g de solução ---------- 84,24 mLZ ---------- 85,00 mL

Z = 35,82 g de HCl contidos em 85,00 mL de solução

Foram adicionados no funil: 35,82g de HCl

Reagiram: 12,32g

Excesso: 23,50g

Fator de Correção do ponto de ebulição à pressão de 1 atm:

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

Rendimento do experimento = ( massa obtida / 31,29) x 100

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 --------------- 92,57g25,00g --------------- x

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

Resíduos

Os resíduos devem ser colocados em um frasco especial devido a presença de cloreto de terc-butila, que posteriormente será incinerado.

Bibliografia• http://labjeduardo.iq.unesp.br• Pavia, D.L.; Lampman,G.M.; Jr. Kriz, G.S. - Introduction to

Laboratory Techniques, 2nd edition, Philadelphia, Saunders College Publishing. Páginas 171 a 182. 1995.

• Vogel - Análise Orgânica Qualitativa, 3º Edição, Rio de Janeiro – RJ, ed. Universidade de São Paulo. Páginas 2 e 251. 1981.

• Merck Index.• Solomons,T.W.G., Fryhle, C.B.,Química Orgânica 1-

trad.Whei Oh Lin, 7ªed,LTC-Rio de Janeiro,2001.