PREPARAÇÃO DO CLORETO DE t-BUTILA

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QMC5230 – Química Orgânica Experimental I Data de realização do experimento: 06/11/2019 
Preparação do Cloreto de t-Butila. 
Arthur Sesterheim Barth Adams, João Vitor Dambros 
arthursbadams@gmail.com​, jv_dambros@hotmail.com 
 
 ​Palavras Chave: Substituição nucleofílica; carbocátion, agente dessecante; destilação. 
 
Introdução (1,5 pt) 
Reações de substituição nucleofílicas são 
fundamentais para a compreensão da química 
orgânica no geral. No experimento abordado, o 
cloreto de t-butila é gerado através de uma 
substituição nucleofílica unimolecular (SN1). Uma 
SN1, diferentemente das SN2, é favorecida por um 
solvente prótico e um nucleófilo neutro (MCMURRY, 
2010). Isso ocorre através da formação de um 
carbocátion, devido a dissociação espontânea do 
reagente, resultando em uma etapa lenta limitante 
da reação. Em seguida o carbocátion reage 
imediatamente com o nucleófilo, caracterizando a 
etapa rápida da reação (MCMURRY, 2010). A 
estabilidade do carbocátion depende do número de 
carbonos ligados ao carbono eletropositivo em 
questão como pode ser observado na imagem 
abaixo. 
 
Figura 1: Ordem de estabilidade dos carbocátions. (BRUCE, 
2014). 
 
No caso do experimento realizado, ocorre a 
formação de um carbocátion terciário, através da 
protonação do álcool t-butílico caracterizando a 
etapa lenta limitante da reação. Esse carbocátion, 
embora o mais estável da série, ainda é um grupo 
muito instável, reagindo com o cloreto, que age 
como nucleófilo, essa etapa caracteriza a etapa 
rápida da reação. 
 
Objetivos (0,7 pt) 
Realizar a síntese do cloreto de t-Butila, por meio de 
uma reação de substituição nucleofílica 
unimolecular, utilizando o álcool t-butanol e do ácido 
clorídrico. Realizar a lavagem do produto primário, 
seguida de uma destilação fracionada, visando obter 
o rendimento líquido da reação. 
Discussão dos Resultados (5,0 pts) 
1.Discussão do procedimento experimental. 
Iniciou-se o experimento com a coleta de 10mL de 
álcool t-butílico e 24 mL de ácido clorídrico. Em 
seguida, os dois componentes foram adicionados a 
um funil de separação. Com a reação ocorre 
rapidamente, toda sua integridade pode ser 
realizada no funil. 
 
Figura 1: disposição dos líquidos no funil de separação. Fonte: 
Autoral. 
Agitou-se então as duas substâncias brandamente 
por cerca de um minuto com a tampa aberta visando 
QMC5230 – Química Orgânica Experimental I 
 
 
 
QMC5230 – Química Orgânica Experimental I Data de realização do experimento: 06/11/2019 
evitar a pressurização do funil nesse primeiro 
momento, onde ocorre uma grande liberação de 
gás. Passado esse primeiro minuto, a rolha é 
fechada e os reagentes são agitados por três 
minutos, buscando a mistura completa dos mesmos, 
aumentando a possível área de contato para a 
realização mais efetiva da reação. Em seguida, 
realizou-se a primeira extração, possível de 
realização devido a formação de duas fases 
distintas (SKOOG, 2008), onde percebeu-se que a 
fase constituída pelo ácido clorídrico permaneceu na 
porção inferior do funil, conclusão constatada devido 
a diferença de volume entre os reagentes. 
A função do ácido clorídrico nessa reação é 
inicialmente protonar o álcool, permitindo assim a 
formação de um carbocátion terciário, percebe-se 
que a etapa de protonação do álcool é 
desfavorecida no equilíbrio, e assim justifica-se a 
utilização do ácido clorídrico em excesso. 
 
Figura 2: Deslocamento dos equilíbrios na síntese do cloreto de 
t-butila. Fonte: Autoral. 
 
Após a primeira extração, separa-se a fase 
constituída pelo solução de ácido clorídrico e 
realiza-se uma nova lavagem da fase orgânica com 
água, seguida de uma lavagem com uma solução 
de 5% de bicarbonato de sódio. Essas duas 
lavagens visam extrair completamente o conteúdo 
de água e ácido restantes na fase orgânica, uma 
vez que o cloreto de t-butila é instável em água, se 
convertendo rapidamente por hidrólise de volta ao 
álcool (PAVIA, 2013a). Utiliza-se a solução de 
bicarbonato devido a sua propriedade de base fraca, 
sendo capaz de neutralizar qualquer resquício de 
ácido, sem reagir com o produto esperado. 
Como o cloreto de t-butila é extremamente instável 
em água, realiza-se uma secagem da fase orgânica 
com sulfato de sódio, um agente dessecante capaz 
de absorver qualquer traço de água ainda presente. 
Após os procedimentos listados previamente, uma 
fase orgânica teoricamente sem a presença de água 
é obtida, entretanto ainda podem haver resquícios 
do álcool que não reagiu na primeira etapa. Para 
sua separação, como se tratam de líquidos com 
pontos de ebulição relativamente próximos, 
utiliza-se o método de destilação fracionada. Esta 
permite a melhor separação de compostos com 
pontos de ebulição muito próximos, uma vez que 
utiliza uma coluna de fracionamento, composta de 
diversos pratos teóricos. Esses pratos permitem a 
recondensação do líquido mais volátil, promovendo 
assim o carregamento do vapor com essa 
substância, resultando em uma destilação mais 
eficiente, equivalente a inúmeras destilações 
simples (PAVIA, 2013a). Após a destilação, 
realizada com aquecimento brando devido ao baixo 
ponto de ebulição do cloreto de t-butila, o produto é 
extraído e pesado, possibilitando assim o cálculo do 
rendimento líquido. 
2. Cálculo de rendimento e discussão do 
resultado. 
Para encontrar o rendimento líquido da reação, 
utiliza-se a proporção mássica existente na reação 
mostrada na figura 2. Com a proporção de 1 mol de 
t-butanol formando 1 mol de cloreto de t-butila, 
substitui os valores molares pelo peso molecular de 
cada composto (74,12 g/mol e 92,57 g/mol 
respectivamente). Utiliza-se a densidade t-butanol 
como 0,779 g/mL , e com a conversão, os 10 mL 
utilizados são equivalentes a 7,79 gde t-butanol 
(LIDE, 2005). Com uma equação de proporção, 
encontra-se que (92,57/74,12) = (X/7,79). O produto 
esperado da reação então (X) é de 9,72,9 g de 
cloreto de t-butila. 
O balão utilizado foi pesado e sua massa foi 
registrada como 51,395 g, após a extração do 
cloreto, uma nova pesagem do balão com o produto 
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25​a​ Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química - SBQ 
 
 
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marcou 53,398. O produto obtido pesa portanto 
2,003. Fazendo o cálculo do rendimento: 
 
obteve-se um rendimento de aproximadamente 
20,5%, esse valor baixo deve-se principalmente ao 
aquecimento que foi realizado de forma brusca, 
facilitando a evaporação do produto devido à sua 
volatilidade, além disso, a quantidade de etapas de 
lavagem pode ter reduzido consideravelmente o 
rendimento. 
 
Por último, fez-se uma análise do índice de refração 
do produto, a fim de verificar qualitativamente a 
presença de cloretode t-butila. A análise obteve um 
índice de refração de 1,348, valor próximo do 
encontrado na literatura de 1,385. (LIDE, 2005) 
 
 
 
Conclusões (1,5 pt) 
Infere-se portanto que o cloreto de t-butila pode ser 
obtido por uma reação de substituição usando o 
álcool t-butílico como reagente, além disso, 
percebe-se a utilidade da análise do índice de 
refração para caracterização de líquidos voláteis, 
onde a análise do ponto de fusão e ebulição não é 
eficiente. Por outro lado, um estudo maior do 
experimento é necessário para determinar as 
causas do baixo rendimento obtido. 
Referências Bibliográficas (1,0 pt) 
 
BRUCE, P. Y. Organic Chemistry, 7ª ed. United 
States, CA, GEX Publishing Services, c.6, p.238. 
 
LIDE, D. R.;, ed., CRC Handbook of Chemistry and 
Physics, CRC Press, Boca Raton, FL, p.204, 2005. 
 
LIDE, D. R.;, ed., CRC Handbook of Chemistry and 
Physics, CRC Press, Boca Raton, FL, p.240, 2005. 
 
MCMURRY, J., Organic Chemistry, 8ª ed. United 
States: Cengage Learning, c. 11, p. 389, 2010. 
 
 
PAVIA, D. L. et al., A Microscale Approach to 
Organic Laboratory Techniques, 5ª ed., Estados 
Unidos: Brooks/Cole Cengage Learning, c.7, p.803, 
2013. 
 
PAVIA, D. L. et al., A Microscale Approach to 
Organic Laboratory Techniques, 5ª ed., Estados 
Unidos: Brooks/Cole Cengage Learning, c.7, p.202, 
2013. 
 
SKOOG, D. A.; WEST, D. M. ; HOLLER, F. J.; 
CROUCH, S.R.; Fundamentos de química analítica. 
8ª ed. São Paulo: Learning , c. 30, p. 826 , 2008. 
 
 
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