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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
QUÍMICA INDUSTRIAL
PRÁTICA 07: SÍNTESE DO CLORETO DE TERC-BUTILA A PARTIR
DO TERC BUTANOL EM MEIO ÁCIDO
Djeni Quetlin Galvão
Lucas Masaharu Hanaoka Machado
Thiago Matura Ribeiro
João Victor Ferreira Pereira
DOURADOS
MAIO 2022
1. INTRODUÇÃO
Um haleto de alquila possui um átomo de halogênio ligado a um átomo de carbono
com hibridização sp3 (MENEZES; COSTA, 2015). Os haletos de alquila são classificados
como primários (1º), secundários (2º) ou terciários (3º), de acordo com o número de grupos
de carbono ligados ao carbono que contém o halogênio (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER,
2018). No laboratório e na indústria, os haletos de alquila são usados como solventes para
compostos consideravelmente apolares (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER, 2018). Os
haletos de alquila também são, normalmente, utilizados como materiais de início para a
síntese de muitos compostos (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER, 2018).
Ademais, os haloalcanos tem baixa solubilidade em água, mas podem se misturar uns
com os outros e com outros solventes de baixa polaridade (MENEZES; COSTA, 2015). Por
terem uma maior massa molar, eles também apresentam temperaturas de ebulição maiores
que os alcanos com a mesma quantidade de carbono (MENEZES; COSTA, 2015).
Em uma reação de substituição nucleofílica, um nucleófilo substitui um grupo de
saída na molécula que sofre a substituição (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER, 2018). O
nucleófilo é sempre uma base de Lewis e pode ser carregado negativamente ou neutro e o
grupo de saída é sempre uma espécie que carrega um par de elétrons quando sai
(SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER, 2018).
Em geral, o número de espécies envolvidas em uma etapa de reação é chamado de
molecularidade da reação, chamamos esse tipo de reação de uma reação SN1 (SOLOMONS;
FRYHLE; SNYDER, 2018), ou seja, substituição nucleofílica unimolecular e apresenta
estados intermediários. E já a reação SN2, é quando há uma substituição nucleofílica
bimolecular, ou seja, que depende tanto do substrato quanto do nucleófilo e não apresenta
estados intermediários (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER, 2018).
Para a formação de haletos de alquilas, o método mais geral é a síntese a partir de
álcoois usando haletos de hidrogênio. Normalmente, para síntese utiliza-se um haleto de
hidrogênio para a protonação da hidroxila, para assim ter um bom grupo de saída, e em
seguida há a substituição da hidroxila com o haleto (SOLOMONS; FRYHLE; SNYDER,
2018).
1.2. Objetivo
Sintetizar a substância química cloreto de terc-butila a partir do terc-butanol em meio
ácido.
2. SÍNTESE DO CLORETO DE TERC-BUTILA
2.1 Materiais e Reagentes
● Terc-butanol;
● Ácido clorídrico (HCl) concentrado;
● Solução de bicarbonato de sódio (NaHCO3) saturada;
● Água destilada;
● Cloreto de cálcio (CaCl2) anidro;
● Solução de cloreto de sódio (NaCl) saturada;
● Balão de fundo chato de 125 mL;
● Proveta de 25 mL;
● Proveta de 100 mL;
● Funil de separação de 125 mL;
● Erlenmeyer
● Cabeça de destilação;
● Condensador;
● Agitador magnético;
● Béquer de 40 mL;
● Termômetro;
● Balança analítica;
● Suporte universal com garras;
2.2 Procedimento Experimental
Seguindo o tutorial impresso da prática proposta dado pelo professor, primeiramente
foi medido em uma proveta, aproximadamente, 13 mL de álcool terc-butílico, em seguida foi
medido cerca de 43 mL de ácido clorídrico concentrado e também 5,0352 g de cloreto de
cálcio anidro. As três substâncias foram adicionadas em um funil de separação de 125 mL,
com uma agitação constante durante 20 minutos e deixado em repouso até a separação das
fases.
Após a separação da fase orgânica, a mesma foi lavada duas vezes com 50 mL de uma
solução saturada de NaHCO3. Depois, a solução foi secada com o cloreto de cálcio (CaCl2)
anidro. Montou-se a aparelhagem para uma destilação simples para recolher o cloreto de
terc-butila. O cloreto de terc-butila foi recolhido em um erlenmeyer, cujo peso foi de 66,0377
g, resultando em 70,3456 g.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O mecanismo usado é uma reação SN1, pois é uma reação que forma carbocátion. E
depende do substrato que, no caso, é o terc-butanol, que é um álcool terciário, que favorece
reações SN1.
Para calcular o reagente limitante da reação do terc-butanol com o ácido clorídrico
temos que a densidade do terc-butanol é de 0,7809 g/mL e a do ácido clorídrico é de 1,18
g/mL. Calculando suas massas temos:
𝑚
𝑡𝑒𝑟𝑐−𝑏𝑢𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙
= 𝑑 * 𝐿 = 0, 7809 𝑔/𝑚𝐿 * 13 𝑚𝐿 = 10, 16𝑔
𝑚
𝐻𝐶𝑙
= 𝑑 * 𝐿 = 1, 18 𝑔/𝑚𝐿 * 43 𝑚𝐿 = 50, 74 𝑔
Sabendo que as massas molares do terc-butanol, HCl e terc-butila são,
respectivamente, 74,12 g/mol, 36,458 g/mol e 92,57 g/mol. E sua reação abaixo, temos que
sua proporção estequiométrica é 1:1:1. Podemos calcular o reagente limitante.
Para o terc-butanol:
74, 12 𝑔 − 92, 57 𝑔
10, 16 𝑔 − 𝑥 𝑥 = 12, 7𝑔
Para o ácido clorídrico:
36, 458 𝑔 − 92, 57 𝑔
50, 74 𝑔 − 𝑥 𝑥 = 128, 8𝑔
Figura 1: Reação geral
Fonte: Autoria Própria (2022)
Assim, percebe-se que o terc-butanol é o reagente limitante da reação, por ter a menor
quantidade de massa para a formação de produtos em relação com o ácido clorídrico, que é o
reagente em excesso.
Esta reação ocorre em três etapas: 1) Protonação da hidroxila do terc-butanol; 2)
Liberação da água como grupo de saída e a formação do carbocátion (etapa lenta); 3) Ligação
do cloreto com o terc butil (etapa rápida).
Além disso, a reação disputa para formação de várias estruturas, como mostrado na
figura abaixo, por isso o rendimento obtido pode ser baixo. Há várias reações concorrentes
para essa reação, especialmente a reação de eliminação, onde há a perda de um hidrogênio do
terc-butil e é formado o isobuteno, que sai em forma de gás, influenciando no rendimento
final. Uma forma usada para aumentar o rendimento da reação foi a utilização do cloreto de
cálcio, que em solução libera íons cálcio e cloro, neutralizando as cargas e colocando excesso
de íons cloro na reação para se ligar com o carbocátion.
O mecanismo concorrente a SN1 é a eliminação E1, que irá formar o isobuteno. A E1
em desidratação é favorecida em álcoois secundários e terciários, que é o caso do
terc-butanol.
Figura 2: Reações concorrentes
Fonte: Autoria própria (2022)
A figura 3, abaixo, mostra o mecanismo geral da reação:
Figura 3: Mecanismo de formação do cloreto de terc-butila
Fonte: https://obquimica.org (2022)
A reação é usada em baixa temperatura para evitar o superaquecimento da reação e
acidentes que podem acontecer com esse aumento de temperatura rápida.
A adição do bicarbonato de sódio na fase orgânica serve para neutralizar o excesso de
ácido não reagido que poderia ter sobrado na fase.
https://obquimica.org
Para o cálculo de rendimento temos:
Massa de
brometo de
sódio (g)
Massa do
erlenmeyer vazio
(g)
Massa do
erlenmeyer com a
o produto (g)
Massa de
cloreto de
terc-butila
(g)
Rendimento
(%)
50,74 g 66,0377 g 70,3456 g 4,31 g 34 %
Fonte: Autoria própria (2022)
12,68 g ------------- 100%
4,31 g -------------- x
x = 34 % de rendimento
Desta maneira o experimento obteve um resultado esperado, visto que o rendimento
foi levemente baixo, apesar de que houve perda de massa pelo agente secante, na liberação de
isobuteno e nas vidrarias.
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Neste relatório consta o experimento realizado no laboratório de ensino da
Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul. Tal experimento foi efetuado pelos alunos da
universidade com a observação do professor responsável e o auxílio de um tutorial
previamente impresso da prática proposta, e constituiu-se na síntese do cloreto de terc-butila
a partir do terc-butanol.
Ao final do experimento foi possível observar que a prática foi concluída com êxito
pois o objetivo foi alcançado e o rendimento foi dentro do esperado, além disso todas as
etapas da prática foram realizadas sem dificuldades pelos alunos.
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SOLOMONS, T. W.Graham; FRYHLE, Craig B.; SNYDER, Scott A. Química Orgânica. 12.
ed. [S. l.]: LTC — Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 2018. v. 1. ISBN
78-8-521-63552-9.
MENEZES, Jane Eire Silva Alencar de; COSTA, Sônia Maria Oliveira. Química Orgânica 2.
2. ed. Fortaleza - Ceará: Editora da Universidade Estadual do Ceará – EdUECE, 2015. v. 2.
ISBN 978-85-7826-612-7.