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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA QUÍMICA INDUSTRIAL QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL PROFESSOR: JOSE ARIMATEIA NOBREGA ALUNO: ALLAN FIGUEIRÊDO LEITE OBTENÇÃO DO CLORETO DE T-BUTILA CAMPINA GRANDE – PB 2022 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 1 2. OBJETIVO ................................................................................................................ 2 3. MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 3 3.1 MATERIAIS ........................................................................................................... 3 3.2 MÉTODOS ............................................................................................................. 4 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................ 6 5. CONCLUSÃO .......................................................................................................... 7 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................... 8 1 1. INTRODUÇÃO O método mais geral de preparação de haletos de alquila é a partir de álcoois. A forma mais simples de se converter álcoois é reagindo com HCl, HBr ou HI, numa reação de substituição, originando os haletos de alquila. ROH + HX --- RX + H2O (X = Cl, Br, I) Quando o álcool é terciário, a reação é de primeira ordem e é chamada de SN1, sendo a saída da água a etapa lenta e determinante da reação. No caso de um álcool primário, a reação é de segunda ordem, e um ácido de Lewis é adicionado para favorecer a ionização da hidroxila. Para a separação do produto formado dos reagentes, aposta-se na baixa solubilidade do cloreto de t-butila em água, levando a formação de uma fase aquosa e outra orgânica. Para purificação, utiliza-se a destilação. Temos o mecanismo que 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 Nucarbono 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), conforme está representado na Figura 1. FIGURA 1: Preparação do cloreto de t-butila 4 a partir do t-butanol 5. O experimento que realizaremos é um exemplo que reação de substituição nucleofilica de primeira ordem (SN1), onde o grupo hidróxido será substituído pelo íon cloreto (Cl⁻). 2 2. OBJETIVO Neste experimento será realizada a preparação do cloreto de t-butila, através do tratamento do t-butanol com ácido clorídrico. A reação é rápida e simples, e pode ser efetuada diretamente em um funil de separação. A reação se processa segundo o mecanismo SN1, conforme apresentado anteriormente. 3 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 MATERIAIS • Ácido clorídrico concentrado; • Álcool t-butílico; • Sol. alcoólica de AgNO₃ a 5%; • Sol. bicarbonato de sódio a 50%; • Sulfato de sódio anidro; • Balão de fundo redondo de 125 mL; • Pedrinhas de porcelana; • Condensador de Liebig; • Funil de separação de 125 mL; • Erlenmeyer de 125 mL; • Proveta de 10 e 50 mL; • Manta aquecedora; • Espátula; • Termômetro; • Tubo de ensaio; • Algodão; • Pipeta de 1 mL; • Funil Anel de ferro; • Garras. 4 3.2 MÉTODOS • Colocou-se 7 mL de álcool t-butilico e 17 mL de ácido clorídrico no funil de separação; • Agitou-se a solução por volta de 1 minuto e armazenou-se; • Observou-se a formação de uma solução com 2 fases (1 – Cloreto (turbidez); 2 – água); • Escoou-se o material mais denso (água) que não interessa no processo para um Becker; • Usou-se uma solução de cloreto de sódio para neutralizar e retirar o excesso de água (10 mL); • Agitou-se novamente a solução inicial e retornou ao repouso; • Observou-se a presença de suas fases novamente; • Escoou-se novamente a solução indesejada para um Becker; • Transferiu-se a solução do funil de separação e adicionou uma espátula de Na2SO4; • Observou-se a formação de um precipitado granular com H2O; • Pesou-se um Becker vazio (m = 33,2566g); • Colocou-se um chumaço de algodão no funil para reter a parte granular e captar somente a solução t-butilico; • Pesou-se novamente o Becker com solução filtrada (m=36,4059g); • Calculou-se o rendimento: Massa: m = m Becker cheio – m becker vazio m = 36,4059g – 33,2566g m = 3,1493 g de 2-metil-propanol Rendimento: Re = 3,1493 6,8154 ∗ 100% Re = 46,20% 5 • Efetuou-se o teste de confirmação, onde foi agitado em um tubo de ensaio, 0,1 ml do halogeneto com 2 gotas de solução alcóolica de nitrato de prata, onde foi observado o aparecimento do precipitado branco (Figura 2), onde se indica a formação do haleto de alquila terciário (o cloreto de t-butila). FIGURA 2: resultado teste de confirmação. 6 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES A reação foi realizada através de um funil de separação líquido-líquido, lavando algumas vezes a solução com água e sempre separando a fase orgânica da aquosa, o cloreto de t-butila sintetizado foi obtido por mecanismo de substituição nucleofilica unimolecular de primeira ordem SN1 que compreende o processo responsável para a obtenção do cloreto de t-butila. Trata-se de uma reação de substituição, em que um átomo, ou, no caso desse composto, o grupo negativo de fora da molécula (Cl⁻) substitui o grupo de mesmo tipo de carga ligado à t-butila, o OH, que passa a ser o grupo de saída. Para que a substituição de um grupo pelo outro na molécula seja possível, há a formação de um carbocátion durante a reação, uma etapa intermediária característica de reações do tipo SN1, pois o nucleófilo utilizado (que no caso é o íon cloreto) não possuiria a força necessária para atacar o carbono central se ele não estivesse protonado. Além disso, deve ser levada em conta a facilidade do grupo negativo do composto em sair da molécula: o OH não é considerado um bom grupo de saída. Por essa razão, o álcool t-butílico teve a adição de ácido clorídrico concentrado, possibilitando não apenas a utilização do Cl para a formação do Cloreto de t-butila, mas também a saída da hidroxila (H⁺) e a formação do carbocátion. Após a extração reagiu-se cloreto de t-butila com uma solução alcoólica de nitrato de prata, o qual foi possível observar a formação do cloreto de prata, um precipitado branco (Figura 3). Tal precipitado confirmou a presença de íons cloreto como cloreto t-butila presentes na solução. FIGURA 3: Cloreto de t-butila. 7 5. CONCLUSÃO As reações de substituição nucleofilica são extremamente importantes em química orgânica, pois seus mecanismos permitem um entendimento de vários processos, e um controle para produzir compostos de interesse para a indústria, como o cloreto de t-butila. Percebe-se que passagem de um carbocátion intermediário facilita a formação do produto, pois este é relativamente estável, sendo tri-substituído. Através dos experimentos realizados foi possível sintetizar e podemos afirmar que o mecanismo envolvido na formação do cloreto de t-butila foi o mecanismo SN1, uma vez que o substrato da reação, o álcool t-butílico é um substrato terciário e favorece este mecanismo.8 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Apostila de Química Orgânica Experimental; F. FABIANA; Preparação do cloreto de t-butila; Disponível em: https://www.academia.edu/9539679/PREPARA%C3%87%C3%83O_DO_CLORETO_ DE_t_ BUTILA; Acessado em: 18/10 Prof. Dr. José nunes da silva jr., Síntese do cloreto de tert- butila, CCS- ciências farmacêuticas; Acessado em: 18/10; Disponível em: https://hp.unifor.br/hp/disciplinas/n307/pratica_02_sintese_do_cloreto_de_tert_butila.p df PREPARAÇÃOARAÇÃO DO CLORETO DE t-BUTILA, São Luís – MA 2021, Acessado em: 18/10; Disponível em: https://www.studocu.com/in/document/universidade-federal- domaranhao/quimicaorganica-ii-qd/pratica-2-sintese-do-cloreto-de-t-butila/17140939