do cloreto de t-butíla a partir do Álcool terciário t-Butanol

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ............................................. ................................................................... ............................................ .......................... 2 OBJETIVOS ...................................... ............................................................ ............................................ ................................... ............. 4 OBJETIVO GERAL............................. GERAL................................................... ............................................ .................................4 ...........4 OBJETIVO ESPECÍFICO.............................. ESPECÍFICO..................................................... ........................................... .................... 4 MATERIAIS E EQUIPAMENTOS EQUIPAMENTOS ........................................... ........................................................... ................ 4 RESULTADOS E DEBATES ............................................ .................................................................. .......................... 5 EXPERIMENTAL ................................................. ....................................................................... ...................................... ................ 8 CONCLUSÕES ...................................... ............................................................ ............................................ ................................ .......... 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................. ....................................................... .......... 10

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1. INTRODUÇÃO Nos haletos de alquila o átomo de halogênio geralmente é mais eletronegativo que o carbono. Por esta razão, os dois não compartilham de forma igual o par eletrônico da ligação carbono- halogênio, fazendo com que haja uma polarização na mesma, este fato contribui para que os haletos sofram reações de substituição e eliminação. Abaixo:

X= F, Cl, Br , I O método mais usual de preparação dos haletos de alquila é a utilização de alcoóis anidros reagindo com Ácido Cloridríco, Bromidrico, Fluorídrico ou Iodídrico em uma reação de substituição. As reações de substituição nucleofílica (SN) são uma das mais importantes e mais estudadas em química. Esta pode ocorrer, basicamente por dois mecanismos, um chamado de mecanismo S N2 e o outro de mecanismo S N1. Contudo, o mecanismo que será abordado na síntese do Cloreto de tert- butila é o SN1. As reações de substituição nucleofílica unimolecular(SN1) apresentam um comportamento bastante distinto das reações de substituição nucleofílica bimolecular (SN2).Nas reações SN1, o mecanismo é diferente da reação S N2, e não há inversão configuracional do carbono eletrofílico (SN2), nesta reação de substituição, a velocidade da reação dependerá somente da concentração de um dos reagentes ( haleto de alquila) indicando que somente o eletrófilo participa do estado de transição da etapa determinante da velocidade de reação. Esse mecanismo ocorre em duas etapas, onde, na primeira, a ligação carbono-grupo de saída se rompe heterolíticamente, com o halogênio ficando com o par eletrônico da ligação, e na segunda etapa, o nucleófilo reage rapidamente com o carbocátion gerado na primeira etapa, este carbocátion por sua vez, pode sofrer rearranjo estrutural, levando a formação de uma espécie mais estável, que é o carbocátion terciário.

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A reação SN1, é favorecida por solventes próticos (doador de hidrogêniogeralmente possuem pelo menos um átomo de Hidrogênio ligado a um átomo de oxigênio, podendo ser também, o NH), pois a energia do estado de transição, que conduz a um carbocátion intermediário, é reduzida pela solvatação. (MC MURRY,2008) A reação procedida, ocorreu com o intuito de se obter, Cloreto de t-Butila um composto orgânico líquido e incolor à temperatura ambiente, sendo moderadamente solúvel em água, podendo

ser sintetizado a partir de uma reação de substituição

nucleofílica unimolecular, SN1, com o álcool terciário t-Butanol, destacando que, os alcoóis terciários podem ser facilmente transformados em Cloretos de Alquila quando ocorre a adição de Ácido clorídrico concentrado. A técnica utilizada para obtenção de do cloreto de terc- butila foi de destilação simples, método empregado para separação de um líquido de uma substancia não volátil, ou de outros líquidos que possuem uma diferença de ponto de ebulição maior do que cerca de 80°C. A técnica de destilação compreende duas operações: vaporização e condensação.Onde a vaporização é feita num balão aquecido com uma manta elétrica e a condensação é realizada no condensador.( Constantino, M.G, 2004)

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2. OBJETIVOS: 

OBJETIVO GERAL Realizar a síntese do cloreto de t-butíla a partir do Álcool terciário t-Butanol.

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OBJETIVO ESPECÍFICO

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Entender que a síntese do cloreto de t- butíla ocorre por meio de uma reação SN1;

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Determinar a massa impura do cloreto de t- Butíla;

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Realizar a purificação do líquido impuro obtido;



Calcular o rendimento do produto;

3. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS Bancada Específica

Bancada do Laboratório

Adaptador de termômetro Água destilada 2 Balões de 100 ml

Algodão

Bastão de vidro

Balança

Béquer de 100 ml

Béquer de 250 mL

Béquer de 150 ml

HCl concentrado 0,28 ml

Cabeça de destilação

MgSO4(s)

Condensador reto

2 Pares de luvas

Erlenmeyer

Pérolas de vidro

Funil

1 Pipeta 10 mL

3 Garras

1 Pipeta de 5 mL

2 Mangueiras de borracha Solução 10% de NaHCO 3 Manta de aquecimento

3 Suportes

Pêra

T-butanol 0,1 mol 4

Proveta de 25 ml Tela de Amianto Termômetro Unha Vidro de relógio

4. RESULTADOS E DEBATES

Mecanismo:

Primeiro o álcool terciário é protonado, formando um bom grupo abandonador ( água) . Em seguida a água deixa o t-butanol protonado , formando-se um carbocátion terciário relativamente estável. Finalmente o íon cloreto ataca o carbocátion, dando origem ao cloreto de t -butila. A reação é de primeira ordem e depende apenas da concentração do álcool. A adição, nesse caso, de um ácido de Lewis para favorecer a ionização inicial é dispensada, uma vez que o carbocátion formado é relativamente estável. A formação de um carbocátion estável é importante para SN1 porque significa que a energia livre de ativação para a etapa lenta da reação será baixa o suficiente para que a reação ocorra a uma velocidade razoável. (SOLOMONS, 2009).

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CÁLCULOS Para determinar o volume em 0,1 mol de álcool terc-Butílico na solução (MM= 74g)

Massa de terc -Butanol em Volume

de

terc-Butanol Volume de terc-Butanol

0,1 mol

99%

100%

74g ___ 1 mol

d=m/V

9,414 mL __ 99%

X ___ 0,1 mol

0,786 = 7,4/V

X __ 100%

X = 7,4 g

V = 9,414 mL

X = 9,50 mL

Para determinar o volume de ácido clorídrico em 0,25 mol de solução (MM = 36,5 g/mol, HCl 37%, 0,25 mol, d = 1,19 g/mL)

 Massa de HCl em 1 L  Percentual 

Concentração molar

Volume de HCl 

 de solução

 Massa /massa

em 440,3g

em 0,25 mol 

1 ml __ 1,19 g

36,5 g de HCl __ 100g

36,5 g __ 1 mol

0,25 __ X

X __ 1190 g

434,35 g __ X

11,9__1000 mL

X = 434,35 g de HCl

X = 11,9 mols

X = 21,008 mL

1000 ml __ X X = 1190 g

A adição de 15 ml de carbonato de sódio (NaHCO3) 5%, uma base fraca, é crucial para manter os níveis de pureza aceitável, pois além de remover traços de ácido ainda existente diminui riscos de emulsão formada entre o cloreto de t-butila e a água deixando as fases bem definidas pela remoção das interações entre as moléculas. Devido à reação entre o carbonato de sódio e o acido clorídrico, formando gás carbônico, deve-se tomar cuidado para aliviar a pressão constantemente. Reação: HCl + NaHCO3  CO2 + NaCl 6

RENDIMENTOS 1ª Rendimento

2º Rendimento - após o processo de purificação

9,25 g (massa esperada) -----100%

9,25 g (massa esperada) --- 100%

4,960 g ( massa obtida) -------- X

2,8338g ------------------ X

X=53,62 %

X = 30,63%

O rendimento final obtido foi de 30,63 %, bem abaixo do previsto na literatura (70 a 80%). Por ser muito volátil, parte do álcool terbutílico pode ter se perdido durante os processos experimentais. Pode- se ainda ter-se perdido produto, durante as extrações e lavagens do mesmo.

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5. EXPERIMENTAL Em funil de separação de 60 mL, adicionou-se 9,50 mL(0,1 mol) de tbutanol, e 21,008 mL(0,25 mol) de ácido clorídrico por intermédio de pipetas graduadas. Agitou-se o funil suavemente por 20 minutos, tomando o cuidado de aliviar a pressão interna após cada agitação. A mistura ficou em repouso até a observação de duas fases nitidamente separadas, então removeu-se a fase aquosa (inferior) e em seguida foi feito o descarte. Logo após, adicionou-se na fase orgânica (no funil de separação) 15 mL de solução 5 % de NaHCO 3 e novamente agitou-se suavemente aliviando a pressão após cada agitação e posteriormente houve o descarte da fase aquosa. Adicionou-se ao funil 15 mL de água destilada, agitou-se novamente e descartou-se a fase inferior. Em um Erlenmeyer misturou-se a fase orgânica em MgSO4(s) , em quantidade suficiente para eliminar traços de água ainda presentes e em seguida filtrou-se a fase orgânica em um funil simples com algodão num balão 50 mL previamente pesado em uma balança analítica. Posteriormente determinou-se a massa do cloreto de t-butila impuro, sendo esta correspondente a 4,960 g. Montou-se a aparelhagem de destilação simples, onde o líquido impuro foi destilado , sendo a fração destilada recolhida numa temperatura de 49-51°C em um balão imerso e,banho de gelo. Após a purificação a massa final obtida correspondeu a 2,8338g ,sendo o rendimento deste 30, 63 %.

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6.

CONCLUSÃO

Através dos cálculos foi possível realizar a prática entender os resultados acerca dos rendimentos possíveis e dos obtidos. Constatamos a função de cada reagente e como proceder para a retirada da água da parte orgânica. Através das condições que propusemos no meio reacional podemos dizer que o álcool t-butílico sofreu uma reação do tipo S N1. Sendo esta reação de primeira ordem, depende somente da concentração do álcool. No experimento, foi obtido um rendimento final de aproximadamente 30,63% de cloreto de t-butila, possivelmente este valor abaixo da literatura, deveu-se as possíveis perdas durante a remoção da fase aquosa, perdas durante a agitação e a possível perda de álcool terc- butílico,pelo fato deste ser volátil. Sendo assim, mesmo com rendimentos pequenos obtivemos um haleto de alquila (cloreto de t-butila) a partir do tratamento de um álcool terciário (t-butanol) com ácido clorídrico.

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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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SOLOMONS, GRAHAM T.W. Química Orgânica: Editora LTC

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MCMURRY, JOHN. Química Orgânica: Editora Cencage Learning

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CONSTANTINO, M.G .-Fundamentos de química experimental  – EDUSP

http://www.qmc.ufsc.br/qmc5230/aula02/destsimples.html dezembro de 2012

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