PREPARAÇÃO DE HALETOS DE ALQUILA

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INSTITUTO FEDERAL DO
ESPÍRITO SANTO LICENCIATURA
EM QUÍMICA QUÍMICA
ORGÂNICA EXPERIMENTAL II
Prof° Ana Brígida Soares
TURMA: 6º período GRUPO: G2
PRÁTICA 1: Preparação de haletos de alquila.
ALUNAS: Deborah Pimentel, Diego Suhet e Erica Maciel.
1. OBJETIVO
Prepara um haleto de alquila a partir de um álcool terciário.
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
Haletos de alquila são compostos orgânicos em que um ou mais átomos de
Hidrogênio do Alcano são substituídos por átomos de Flúor, Cloro, Bromo ou Iodo. O
método mais comum usado na preparação de haletos é o uso de álcool anidro reagindo com
ácido clorídrico, fluorídrico ou iodídrico, em uma reação de substituição nucleofílica.
[1]𝑅𝑂𝐻 + 𝐻𝑋 → 𝑅𝑋 + 𝐻
2
𝑂 (𝑋 = 𝐶𝑙, 𝐵𝑟, 𝐼) 
Os haletos de alquila podem ser primários, secundários ou terciários. Esta
classificação é feita de acordo com o número de átomos de carbono ligados ao átomo de
carbono que suporta o haleto. O Cloreto de terc-Butila (C4H9Cl) é um composto
orgânico líquido e incolor à temperatura ambiente, sendo moderadamente solúvel em
água. As aplicações desse composto se dão na preparação de agroquímicos e de
outros compostos orgânicos, como álcoois. Pode ser sintetizado a partir de uma reação de
substituição nucleofílica de 1ª ordem, SN1, com o álcool terciário t-Butanol, visto que
álcoois terciários podem ser facilmente transformados em Cloretos de Alquila pela adição
de Ácido clorídrico concentrado (BRUICE, 2006).
A reação de HX com um álcool terciário é tão rápida que, com frequência, é feita
borbulhando o gás HX em uma solução resfriada do álcool em éter. A reação usualmente se
completa em poucos minutos.
A velocidade da reação de álcoois terciários com halogenetos de hidrogênio depende
somente da concentração do álcool e não da concentração do halogeneto de hidrogênio. Em
outras palavras, a reação é um processo de primeira ordem, e somente uma molécula está
envolvida na etapa cuja cinética está sendo medida. A concentração do nucleófilo não
aparece na expressão da velocidade: .𝑉 = 𝐾[á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙]
Muitas das reações orgânicas são complexas e ocorrem em etapas sucessivas. Uma
destas é geralmente mais lenta do que outras, e denominamos etapa limitante da velocidade.
Nenhuma reação pode ocorrer mais rapidamente do que a etapa limitante da velocidade, que
atua como “controlador” da velocidade.
A reação SN1 de síntese do Cloreto de terc-Butila se dá em três passos. A primeira
etapa, a rápida (e reversível), consiste na protonação do álcool, seguida por uma etapa bem
mais lenta de perda de água onde é formado o relativamente estável carbocátion terciário. Na
etapa final o carbocátion é rapidamente atacado pelo íon Cl- para formar o haleto de alquila.
Os dois testes usuais que permitem classificar o haleto estruturalmente são: o teste com o
Iodeto de Sódio (NaI), que ocorre através da reação de substituição SN2; e o teste com
Nitrato de Prata (AgNO3), que ocorre por meio de reação de substituição SN1.
No experimento realizado, o grupo hidróxido vai ser substituído pelo íon cloreto
(Cl-). Este relatório apresenta a preparação do Cloreto de t-butila através de uma substituição
nucleofílica unimolecular SN1, que acontece em três etapas: a dissociação do
halogeno-alcano para a formação do carbocátion (que deve ser estável); ataque nucleofílico
do solvente ao carbono que necessita de elétrons; produto final.
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Misturou-se em um funil de separação 15 mL de álcool t-butílico e 35 mL de ácido
clorídrico concentrado. Cuidadosamente agitou-se a mistura do funil de separação durante
um minuto; tampou-se o funil e inverteu-o cuidadosamente. Durante a agitação do funil,
abriu-se a torneira para liberar a pressão. Fechou-se a torneira, tampou-se o funil, agitou-o
várias vezes e novamente liberou a pressão. Agitou-se o funil durante dois a três minutos,
abrindo-o ocasionalmente (para escape). Deixou-se o funil em repouso até completa
separação das fases. Separaram-se as duas fases.
A operação da etapa subsequente deve ser conduzida o mais rapidamente possível, pois
o cloreto de t-butila é instável em água e em solução de bicarbonato de sódio. Lavou-se a fase
orgânica com 25 mL de água; separam-se as fases e descartou a fase aquosa. Em seguida,
lavou-se a fase orgânica com uma porção de 25 mL de bicarbonato de sódio a 5%. Deixou-se
escapar a pressão, separou-se as fases e retirou a fase do bicarbonato. Lavou-se a fase
orgânica com 25 mL de água e novamente retirou a fase aquosa. Transferiu-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. Decantou-se o material límpido para um frasco
seco que foi previamente pesado, para o cálculo de rendimento. Por fim, realizou-se um teste
com nitrato de prata, pingou-se 2 gotas do reagente em 1 ml de produto formado.
4. MATERIAIS E REAGENTES
● Álcool t-butílico (C4H9OH);
● Ácido Clorídrico Concentrado
● Bicarbonato de sódio a 5%
● (NaHCO3);
● (HCl PA);
● Cloreto de cálcio anidro;
● Água destilada;
● Proveta;
Funil de separação;
● Suporte universal;
● Anel (garra);
● Erlenmeyer;
● Béquer.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O haleto de alquila terciário pode ser preparado permitindo que o álcool t-butílico
reaja como ácido clorídrico concentrado. A reação é concluída agitando os dois reagentes em
um funil de separação. À medida que a reação prossegue, o produto do haleto de alquila
insolúvel forma uma fase superior. A reação do substrato terciário ocorre por meio de um
mecanismo SN1.
A partir da reação de álcool t-butílico e ácido clorídrico concentrado foi iniciado o
processo de extração da fase orgânica esperada, que é o cloreto de t-butila, por ser uma
reação SN1 ela não ocorre de forma direta em uma única etapa, como as reações SN2.
Na próxima etapa foi adicionado o bicarbonato de sódio 5% e a água que vai
contribuir para a captura das partículas aquosas que restam na amostra orgânica. O
bicarbonato de sódio é responsável por eliminar o ácido que pode estar em excesso. A reação
que representa o processo está descrita abaixo:
NaHCO3 (aq) + HCl → Na⁺ (aq) + Cl⁻ (aq) + CO2 + H2O (l)
As fases foram separadas e obtivemos o cloreto de t-butila, como pode ser observado
no mecanismo para a reação principal de síntese do haleto de alquila:
Como podemos observar na reação o ácido clorídrico irá se dissociar completamente
por ser considerado um ácido forte, assim os íons H+ irão protonar o oxigênio do álcool
terciário, e por ser uma reação do tipo SN1 haverá a formação de um carbocátion. Segundo
Bruice (2006), o intermediário carbocátion obtido na reação do tipo SN1 ao combinar-se com
o nucleófilo formará somente o produto de substituição, uma vez que, qualquer alceno
formado na reação de eliminação sofrerá uma reação de adição subsequente com o ácido
inorgânico para formar mais do produto de substituição. Portanto, após a molécula de H2O
ser dissociada levará a formação de carbocátion estável, que ao ser atacado pelo íon cloreto
(Cl-) formará o produto de substituição (cloreto de t-butila).
Depois que um solvente orgânico é agitado com uma solução aquosa, ele ficará
"úmido"; isto é, terá dissolvido um pouco de água, mesmo no caso de sua solubilidade em
água não ser grande. Para remover água da fase orgânica, é importante utilizar um agente
secante, que é um sal inorgânico anidro que adquire águas de hidratação quando exposto ao
ar úmido ou a uma solução úmida. Desta forma, com a fase orgânica em um erlenmeyer
adicionou-se o cloreto de cálcio anidro, no qual, adquire moléculas de água e se torna
hidratado. (ENGEL, 2012)
A partir da reação é possível calcular o rendimento do produto, segundo a reação
abaixo as proporções de produtos e reagentes é de 1:1.
1 𝑚𝐿 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜 − 0, 78 𝑔 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜 
15 𝑚𝐿 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜 − 𝑋 𝑔 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑋 = 11, 70 𝑔 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝑜𝑙 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜− 74 𝑔 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑌 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜 − 11, 7 𝑔 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜
𝑌 = 0, 158 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 á𝑙𝑐𝑜𝑜𝑙 𝑡 𝑏𝑢𝑡í𝑙𝑖𝑐𝑜
1 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 − 1, 19 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
35 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 − 𝑍 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
𝑍 = 41, 65 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 − 36, 45 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
𝐻 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 − 41, 65 𝑔 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
𝐻 = 1, 14 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
A partir dos cálculos acima podemos afirmar que o reagente limitante é o álcool
t-butílico e o ácido clorídrico é o reagente que está em excesso, sendo assim, o álcool
t-butílico é quem vai reagir limitando a reação, formando o cloreto de t-butila. Como a
proporção da reação é de 1:1, sabe-se que será formado 0,158 mols de cloreto de t-butila.
1 𝑚𝑜𝑙 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑡 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑎 − 92, 45 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑡 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑎 
0, 158 𝑚𝑜𝑙 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑡 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑎 − 𝑊 𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑡 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑎
𝑊 = 14, 6 𝑔 𝑐𝑙𝑜𝑟𝑒𝑡𝑜 𝑡 𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑎
Sendo assim, para essa reação, considerando um rendimento de 100% será formado
14,6 g de cloreto t-butila. De acordo com a literatura, as reações de haleto de alquila possuem
um rendimento em torno de 78% a 88%. Em nosso experimento, foi pesado um béquer vazio,
de 30,4244 g e após todo procedimento, com o produto pronto, o béquer agora pesava
35,2586 g, ou seja, houve a formação de 4,8342 g de cloreto t-butila, sendo muito abaixo do
esperado, obtendo um rendimento de apenas 33%.
7. CONCLUSÃO
A partir dos resultados obtidos na prática foi possível compreender os mecanismos de
reações envolvidos na preparação de um haleto de alquila a partir de um álcool terciário e as
técnicas envolvidas usadas para a formação do cloreto de t-butila. Além disso, observou-se
como a reação do tipo SN1 ocorre formando um carbocátion. Realizou-se os cálculos para a
determinação do rendimento do produto, cloreto de t-butila, sendo assim a prática atingiu o
objetivo inicial e compreendeu-se as técnicas usadas nas práticas de química orgânica.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. BRUICE, Paula Yurkanis. Química orgânica. 4.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,
2006. volume 2.
2. ENGEL, Randall G. et al. Química orgânica experimental: técnicas de pequena
escala. 3. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2012.