Preparação do cloreto de

terc-butila

Substituição Nucleofílica Alifática

Tatiana Verissimo

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 dificil separação).

H3C-CH2-CH3 + Cl2 → H3C-CH-CH3 + H3C-CH2 –CH2

2-cloropropano 1-cloropropanopropano

Cl Cl

Métodos mais comuns de Preparação de Haletos de Alquila

• Adição de ácidos halogenidricos 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

Reações de Substituição Nucleofílica

São aquelas reações em que o grupo que entra fornece um par de elétrons para nova ligação covalente e o grupo que sai leva 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,

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.

Reação envolvida na classe Sn2

Substituição Nucleofílica SN2

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.

E!

SN1 x E1SN1 – CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS,

NUCLEÓFILOS FRACOS,SOLVENTES POLARES, BAIXAS TEMPERATURAS,

E1 – CARBOCÁTIONS ESTÁVEIS, NUCLEÓFILOS FRACOS, SOLVENTES POLARES, ALTAS TEMPERATURAS

Propriedades dos compostos utilizadosCompostos Álcool terc-

butílicoCloreto de terc-butila

Bicarbonato de sódio

Ácido clorídrico(em

solução)

Cloreto de cálcio

FórmulaMolecular C4H10O C4H9Cl NaHCO3 HClágua CaCl2

Ponto de ebulição(0C) 82.9 51 - 114 Maior que

16002,152

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.

Procedimento experimental

Preparação do cloreto de terc-butila

Aparelhagem

• Reação: funil de separação

Aparelhagem

• Filtração simples

Aparelhagem• Destilação simples

Técnicas utilizadas• Lavagem: Adição do NaHCO3 para retirada do

excesso de ácido.

• Secagem de solução:retirada de água por agentes inorgânicos e minerais

• Filtragem simples eliminação do agente secante da solução que é o CaCl2

• Destilação simples: purificação 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.

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.

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 HCl que reage

com 25,00 g de t-butanol:

1 mol de t-butanol ---------- 1 mol de HCl 73,96 g ---------- 36,5 g 25,00 g ---------- Y Y = 12,34 g de HCl

CálculosCálculo do volume de HCl necessário para reagir com 25g de álcool t-butílico: HCl conc. = 35,5% , d(HCl) = 1,19 g/ mL Volume de HCl utilizado = 85,00mL 100 g de solução de HCl ------ 35,5 g de HCl

Vmd = → mLV 04,84

19,1100

==

Cálculos

100 g de sol.(que contém 35,5g de HCl)-------84,04 mL Z ---------- 85,00 mL Z = 35,75 g de HCl contidos em 85,00 mL de solução.

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 ebulição

à pressão de 1 atm:

P.E.=Tobs+ ΔT

ΔT =1,2x10-4(760 – p)(Tobs + 273)

Supondo:Tobs = 45oC( 318K) e p = 709 mmHg

ΔT =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.