ORGEXPI - Síntese do Cloreto de t-Butila

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UNIVERSIDADE ESTADUALDE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
DISCIPLINA 3320 – QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL I 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REAÇÃO DE SUBSTIRUIÇÃO NUCLEOFÍLICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Acadêmicos e acadêmica: 
Amanda Pini Semensate R.A.: 83260 
Letícia Utiyama R.A.: 88941 
Rômulo Luzia de Araújo R.A.: 82193 
 
 
 
 
 
 
 Docente: 
 Me. Expedito Leite Silva 
 
 
 
MARINGÁ, JANEIRO DE 2016 
1.0 - INTRODUÇÃO 
 
1.1 - Reações de substituição nucleofílica. 
 
São muitas reações do tipo geral, como mostrado a seguir. 
 
Neste tipo de reação, um nucleófilo, espécie que tem um par de elétron não 
compartilhado, reage com uma haleto de alquila (denominado substrato) pelo 
deslocamento do halogênio substituinte. Ocorre uma reação de substituição e o 
halogênio substituinte, denominado o grupo retirante, afasta-se na forma de íon 
haleto. Em virtude de a reação de substituição iniciar-se por um nucleófilo, é 
denominado de reação de substituição nucleófilica. 
 
1.2-Nucleófilos. 
Um nucleófilo é um reagente que busca um centro positivo. Quando um 
nucleófilo reage com um haleto de alquila, o centro positivo que ele busca é o 
átomo de carbono ligado ao átomo do halogênio. 
 
Um nucleófilo é qualquer íon negativo ou qualquer molécula neutra que tenha 
pelo menos um par de elétron não compartilhado. Por exemplo os ions 
hidróxido e as moléculas de agua podem atuar como nucleófilos reagindo com 
os aletos de alquila para produzir álcoois. 
 
Regra geral para substituição nucleofilica de um haleto de alquila pelo ion 
hidróxido: 
 
Regra geral para Substituição Nucleofilica de um haleto de alquila por agua. 
 
 
1.3– Mecanismo para reação SN2 
De acordo com o mecanismo, o nucleófilo se aproxima por trás, do carbono 
ligado ao grupo retirante. A medida que a reação avança, a ligação a 
ligação entre o nucleófilo e o átomo de carbono e o grupo retirante se 
enfraquece. A formação da ligação entre o nucleófilo e o átomo de carbono 
proporciona a maior parte da energia necessária para romper a ligação 
entre o átomo de carbono e o grupo retirante. 
O mecanismo de Hunghes-Ingold para a reação SN2 envolve apenas uma 
etapa. Não há intermediários. A reação avança através da formação de uma 
configuração instável de átomo determinado estado de transição. 
 
 
1.4 – Mecanismo par reação Sn1 
 
O mecanismo da reação do cloreto de ter-butila com agua envolve 
aparentemente três etapas. Formam-se dois intermediários diferentes. A 
primeira etapa é a etapa lenta – é ela que determinante da velocidade. 
Nessa etapa uma molécula de cloreto de ter-butila se ioniza e 
transforma-se no cátion ter-butila e no íon cloreto. A formação do 
carbocation, é em geral lenta, pois é usualmente um processo muito 
endotérmico e, em termos de energia livre, um processo de elevação de 
energia. 
 
 
 
 O estado de transição importante na reação SN1 da etapa determinante 
da velocidade [ET(1)]. 
 
 
 
2.0 - OBJETIVOS 
Preparar o cloreto de t-butila a partir do álcool t-butílico e depois verificar 
o efeito do solvente na hidrólise do cloreto t-butila. 
MATERIAIS E PROCEDIMENTOS 
MATERIAIS 
 Álcool t-butílico; 
 Ácido clorídrico concentrado; 
 Erlenmeyer de 125 mL; 
 Funil de separação; 
 Suporte universal; 
 Aro; 
 Solução de bicarbonato de 
sódio 5%; 
 Água destilada; 
 Béquer de 25 mL; 
 Sulfado de sódio anidro; 
 Funil analítico; 
 Algodão; 
 Balão de fundo redondo de 
50 mL; 
 Sistema de destilação. 
 
3.0 - PROCEDIMENTOS 
Primeiramente, colocou-se 5,00 mL da solução de álcool t-butílico num 
erlenmeyer de 125 mL, pondo o sistema, então, no banho de gelo. Observou-
se a formação de cristais a medida que a temperatura abaixada. Foi colocado 
então 14,00 mL de solução de HCl concentrada ao erlenmeyer. Após isso, 
transferiu-se a solução ao funil de separação, ela foi agitada, sempre tendo o 
cuidado de liberar a pressão gerada, deixando-a em repouso em seguida, até 
que as fases se separem. 
Fez-se então a filtração delas, descartando a fase aquosa. Lavou-se a 
fase etérea com 4,00 mL de solução de NaHCO3 e 4,00 mL de H2O destilada. 
Ela foi então agitada e deixada em repouso, para que as fases, mais uma vez, 
se separem. A fase aquosa foi mais uma vez descartada e a orgânica posta 
num béquer de 25 mL. Foi colocado sulfato de sódio anidro no recipiente, até 
que uma fina camada fosse formada no fundo. Filtrou-se então a solução num 
funil analítico com um pouco de algodão para um balão de fundo redondo de 
50 mL, a fim de separá-la do sulfato de sódio sólido. 
 A partir deste ponto, todas as soluções problemas da sala foram unidas 
numa só. Com o auxílio dum sistema de destilação, destilou-se toda a solução 
a 41ºC, coletando-se o cloreto de t-butila num balão em banho de gelo. 
 
4.0 - RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Após deixar o álcool t-butílico e o ácido clorídrico reagirem, a mistura foi 
colocada em um funil de separação, descartando a fase aquosa. A reação 
ocorre conforme mecanismo ilustrado a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura x: Reação do álcool t-butílico com ácido clorídrico. 
Pelo fato do álcool usado no experimento ser terciário, ele formará um 
carbocátion muito estável, pois sua molécula apresenta efeito indutivos e de 
hiperconjugação que o favorecem. Portanto, pode-se afirmar que a reação 
ocorrerá por SN1. A hidroxila foi protonada a fim de se criar um grupo de saída 
melhor, sendo aqui a água, por não possuir carga, é um grupo abandonador 
estável. Em seguida, o Cl-, nucleófilo da reação, atacará o carbocátion, forman 
do então o cloreto de t-butila. 
Lava-se então a fase orgânica com bicarbonado de sódio para 
neutralizar o ácido presente ali. 
 
 
 
Ao compararmos os pKas do H3O
+ e do H2CO3, que possuem valores, 
respectivamente, de 1,57 e 6,53, pode-se então afirmar que a reação ocorrerá 
com sentido dos produtos. Importante também notar que o H2CO3 normalmente 
dissocia-se em CO2 e H2O, o que explica a possível formação de bolhas de gás 
na solução. 
Em seguida, lavou-se com água para eliminar qualquer sal formado com 
o íon Na+. Adicionou-se também sulfeto de sódio anidro para remover qualquer 
resquício de água formado pela reação já disposta. 
Posteriormente foi realizado a micro-destilação recolhendo como 
destilado 9,00 mL de solução de cloreto de t-butila. Como isto referia-se ao 
resultado da junção de todas as soluções problemas dos grupos, dividiu-se por 
três, logo cada grupo havia produzido 3,00 mL de solução. Calculou-se então o 
rendimento do experimento: 
Utilizou-se 5,00 mL de álcool t-butílico, que possui densidade de 0,77 
g/cm³. Logo: 
 
 
 
 
Como da equação geral a proporção de álcool t-butílico para cloreto de t-
butila é 1:1, temos que 1 mol de (CH3)3OH formará 1 mol de (CH3)3Cl. Ou seja, 
74,12 g de álcool t-butílico terá como produto 92,57 g de cloreto de t-butila. 
Como utilizamos 3,85 g de álcool t-butílico no experimento: 
 
 
Obtêm-se que x equivale a 4,80 g de cloreto de t-butila. Já que obteve-
se 3,00 mL do haleto, que possui densidade de 0,847 g/cm³, calcula-se: 
 
 
 
 
Descobriu-se anteriormente que o valor esperado de cloreto de t-butila a 
ser formado era de 4,80 g. Deve-seentão calcular o quanto de rendimento foi 
realmente possível ser obtido: 
 
 
Assim, tem-se que y = 52,94%, que é o rendimento da reação. 
 
5.0 - RESULTADOS E CONCLUSÕES 
 Nesta prática foi possível realizar a preparação de cloreto de t-butila a 
partir de álcool t-butílico e ] clorídrico, com rendimento de 52,94%. 
 
 
6.0. REFERENCIAS 
Solomons, T. W. Graham, Quimica Orgânica 1, 6⁰ edição, 1996, LTD Livros 
Técnicos e Científicos Editora S.A. Rio de Janeiro.