Relatório II - Orgânica II

RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA II

PREPARAÇÃO DO CLORETO DE t – BUTILA

Relatório apresentado ao departamento

de Química Industrial, da disciplina

Química Orgânica II Experimental,

como complementação da segunda nota

do primeiro semestre de 2011.

R1

Nu R3

R1

R2 R3

São Luis

2011

1 – INTRODUÇÃO

A reação de substituição nucleofílica (Sn) é uma das mais importantes e mais

estudadas em química. A compreensão dos mecanismos envolvidos nas reações Sn

permitiu grandes avanços para o estabelecimento da química orgânica moderna.

Nu + G R2 + G

Basicamente, dois mecanismos descrevem as reações Sn.

a) SUBSTITUIÇÃO NUCLEOFÍLICA DE SEGURANÇA ORDEM (Sn2)

Ocorre através de um mecanismo direto, onde o ataque do nucleófilo (Nu)

acontece simultaneamente à saída do grupo abandonador (G), ou seja, a

ligação Nu-carbono vai se formando, quando a ligação carbono-G vai se

rompendo. É o mecanismo mais operante para substratos primários, como na

preparação do brometo de n-butila 1 a partir do 1-butanol 2.

OH HBr Br

2 1

b) Este mecanismo se desenvolve em duas etapas e envolve a participação de

um carbocátion como intermediário reativo (3). Na primeira etapa (lenta),

ocorre a ruptura da ligação carbono-G, gerando o carbocátion 3; na segunda

etapa (rápida), a ligação Nu-carbono é formada, fornecendo o produto de

substituição. Este é o mecanismo mais adequado para substratos que formam

.. ..

carbocátions estáveis, como na preparação do cloreto de t-butila 4 a partir do

t-butanol 5.

OH CH3 Cl

H3C C CH3 H3C C CH3

CH3 CH3 CH3 CH3

É importante salientar que os mecanismos apresentados acima descreem

apenas os dois extremos de uma reação de substituição nucleofílica. Geralmente as

reações Sn apresentam mecanismos intermediários, situando-se entre Sn1 e Sn2. Em

outras palavras, na maioria das vezes a quebra e formação de ligações não são

processos independentes.

Neste experimento será realizada a preparação do cloreto de t-butila 4,

através do tratamento do t-butanol 5 com ácido clorídrico. A reação é rápida e

semples, e pode ser efetuada diretamente em um funil de separação. A reação se

processa segundo o mecanismo Sn1, conforme apresentado anteriormente. Pequenas

quantidades de isobutileno podem se formar durante a reação, devido a reações de

eliminação competitivas.

+

2 – OBJETIVO

2.1 – GERAL

Sintetizar o cloreto de t-butila a partir de álcool t-butílico.

2.2 – ESPECÍFICO

Estudar os principais conceitos de reações de substituição

nucleofílica unimolecular e bimolecular;

Demonstrar o mecanismo de reação de síntese do cloreto de t-

butila;

Identificar o produto obtido a partir da reação com nitrato de prata;

Calcular o rendimento do produto obtido.

3 – PARTE EXPERIMENTAL

3.1 – MATERIAIS E REAGENTES

MATERIAIS REAGENTES

Funil de separação Ácido clorídrico concentrado

Suporte com garras Álcool t-butílico

Erlenmeyer Solução de bicarbonato de sódio 5%

Sistema para filtração à vácuo Cloreto de cálcio anidro

3.2 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Misturou-se em um funil de separação 15 ml de álcool t-butílico e 35 ml

de ácido clorídrico concentrado, não tampando o funil e, cuidadosamente, agitou-se

a mistura do funil de separação durante um minuto, tampou-se o funil e inverte-se

cuidadosamente. Durante a agitação do funil, abriu-se a torneira para liberar pressão.

Fechou-se a torneira, tampou-se o funil e agitou-se várias vezes para, novamente

liberar a pressão. Agitou-se o funil durante dois a três minutos, abrindo-se

ocasionalmente (para escape). Deixou-se o funil em repouso até completa separação

das fases separando-as.

Lavou-se a fase orgânica com 25 ml de água o mais rapidamente

possível, pois o cloreto de t-butila é instável em água. Separou-se as fases e

descarta-se a fase aquosa. Em seguida, lavou-se a fase orgânica com uma porção de

25 ml de bicarbonato de sódio a 5% rapidamente. Agitou-se o funil (sem tampar) até

completa mistura do conteúdo, tampou-se e inverte-se cuidadosamente. Deixou-se

escapar a pressão. Agitou-se e abre-se cuidadosamente para liberar a pressão,

eventualmente. Agitou-se durante um minuto, vigorosamente. Deixou-se escapar as

fases e retirou-se a fase do bicarbonato. Lavou-se a fase orgânica com 25 ml de água

e novamente retirou-se a fase aquosa. Tranferiu-se a fase orgânica para um

erlenmeyer seco e adicionou-se cloreto de cálcio anidro. Agitou-se ocasionalmente o

haleto de alquila com o agente dessecante e posteriormente filtrou-se em funil de

bucner. Pesou-se e calculou-se o rendimento.

4 – TESTE DE CONFIRMAÇÃO

Agitou-se em um tubo de ensaio 0,1 ml do halogenato com 2 gotas de

solução alcoólica de nitrato de prata, sendo aquecido em banho-maria. O

aparecimento do precipitado indica a presença do cloreto de t-butila.

5 – RESUTADOS E DISCUSSÕES

A síntese do cloreto de t-butila se dá via mecanismo SN1, conforme a

figura abaixo:

Primeiro o álcool terciário é protonado (a), formando um bom grupo

abandonador. Em seguida a água deixa o t-butanol protonado (b), formando-se um

carbocátion terciário relativamente estável. Finalmente o íon cloreto (c) ataca o

carbocátion, dando origem ao cloreto de t-butila. A reação é de primeira ordem e

depende apenas da concentração do álcool.

A caracterização do haleto com nitrato de prata é bem conveniente uma

vez que o cloreto é o único haleto presente, e toda a sua forma dissociada foi

excluída na lavagem da fase orgânica, portanto todo o cloreto presente é oriundo do

t-butila, e forma um precipitado branco com a prata de acordo com a reação:

Ag+ + Cl- AgCl

6 – RENDIMENTO

R=massa obtidamassa total

X 100

R= 2,56 g14,62 g

X 100

R=17,5 %

7 – CONCLUSÃO

Foi possível sintetizar o cloreto de t-butila a partir de álcool t-butílico

através de estudos dos principais conceitos de reações de substituição nucleofílica

unimolecular (Sn1) e bimolecular (Sn2), demonstrando o mecanismo de reações de

síntese do cloreto de t-butila e identificando o produto obtido a partir da reação com

nitrato de prata.