Practica 3 Reaccion de Eliminacion E1

 

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACION PROYECTO CURRICULAR DE LICENCIATURA EN QUIMICA LABORATORIO DE QUIMICA ORGANICA II REACCION DE ELIMINACION E1 SINTESIS DE CICLOHEXENO A PARTIR DE CICLOHEXANOL 201721500441  201721500172  Realizar la conversión catalítica de ciclohexanol a ciclohexano mediante una reacción de deshidratación, por un mecanismo de eliminación E1, empleando como catalizador ácido sulfúrico.

OBJETIVOS:

PROCEDIMIENTO:

Adición del ácido sulfúrico. En el balón de reacción coloque una barra magnética y 10 mL de ciclohexanol,0,5y mL desde el embudo adición, .agregue gota a gota controlando y agitando magnéticamente de ácido sulfúricode concentrado. concentrado Inicie el calentamiento la temperatura y destile. Colecte la fracción entre 80-85°C, enfriando el matraz colector con un baño de hielo. Suspenda el calentamiento cuando solo quede un pequeño residuo en el matraz o bien empiecen a aparecer vapores blancos de SO2. Sature el destilado (ubicado en el matraz colector) con cloruro de sodio agregando 1 g. Transfiera la fase superior, decantando hacia el embudo de separación y deseche la solución saturada de cloruro de sodio (fase inferior). Lave el producto contenido en el embudo de separación, tres veces con una disolución de bicarbonato de sodio al 5%, empleando porciones de 5 mL cada vez. Coloque la fase orgánica en un vaso de precipitados de 50 mL, séquela con sulfato de sodio anhidro y transfiérala a una probeta de 10 mL para medir su volumen. Esta fase orgánica es el ciclohexeno. Determine el punto de ebullición de la sustancia y compárela con los datos que aparecen reportados en la literatura. Guarde una alícuota de la muestra para la determinación del espectro de infrarrojo. MECANISMOS: H

OH

O O

+

 

+

S

H   2O

O O

H

Ilustración 1 Reacción de eliminación E1, síntesis de ciclohexeno a partir pa rtir de ciclohexanol  

1 Andres

Felipe Tavera Martinez. Licenciatura en Química.  Arley Miguel Olives Romero. Licenciatura en Química.

2

 

 

H O

H

+

H

+

O

O

O

 

H

S H O

O

 

Ilustración 2 Protonación del grupo hidroxilo H O

+

H

 

CH

+

 

+ H

O   H

  Ilustración 3 Formación del Carbocatión

H H CH

H

+

+ H

H

O   H

+

+

  O H   H

H

  Ilustración 4 Formación del alqueno

O

 –

O

H +

O H   H

+

S H O

O

O

O

H

O   H

 +

H  

S H O

O

 

Ilustración 5 Abstracción del protón

En la síntesis de ciclohexeno a partir de ciclohexanol se evidencia que el ácido sulfúrico en solución dona sus protones comportándose como un ácido de Bronsted y Lowry, un par de electrones del oxígeno que forma el OH que enlaza al ciclo, atacara el protón que está libre en solución, formando un enlace covalente, y dándole así una carga parcial positiva al oxígeno , por tanto esta molécula se separara del ciclo atrayendo el electrón que comparte con el carbono alfa, esto es dado por la polizaribilidad y la electronegatividad del átomo de oxígeno, para que la formación del alqueno se produzca, el agua que se obtuvo se comportara como una base de Bronsted y Lowry, tomando el protón vecinal menos sustituido del ciclo, en este caso ambos están por igual entonces no afectara cual hidrogeno tome , esto hará que los electrones que compartían el átomo de carbono beta vecinal y el hidrogeno, se muevan  para estabilizar al carbono alfa que esta deficiente de carga generando así el doble enlace, finalmente el hidrogeno que se enlazo a la molécula de agua se une al hidrogeno sulfato, formando nuevamente el ácido sulfúrico.

 

La reacción para obtener ciclohexeno a partir de ciclohexanol es reversible. Esto se puede evitar si: -  -  - 

Se elimina el producto del medio de reacción a medida que esta sucede Si se aumenta la concentración de uno o varios de los reactivos Si se aumenta o disminuye la temperatura en el sentido que se favorezca la reacción directa.

En el laboratorio la deshidratación se suele conseguir calentando el alcohol con ácido sulfúrico o con ácido fosfórico. En la primera etapa de la reacción del ácido protona al grupo hidroxilo del alcohol, que es muy rico en electrones, formando un ion oxonio3 alquilsustitudio véase en la ilustración 2. A continuación el alcohol protonado se disocia dando agua y un carbocatión véase en la ilustración 3 . En la última etapa o fase de la reacción se elimina un  protón, del átomo de carbono adyacente al que lleva la carga positiva, eliminación que va acompañada del desplazamiento simultaneo del par de electrones. Véase en la ilustración 4 La potente acción desecante del ácido sulfúrico captura el agua eliminada del alcohol. La eliminación del agua y la volatibilidad del alqueno son los dos factores que favorecen el desplazamiento del equilibrio a la derecha es decir a los productos; si no se separa el alqueno,  podría reaccionar con el ácido sulf sulfúrico úrico rregenerando egenerando el alcohol alcohol.. Linstromberg, W. W. (1977). La reacción E1 tiene lugar sobre derivados alquílicos secundarios o terciarios según un mecanismo en dos etapas. En la primera se produce la salida del grupo saliente para formar el carbocatión y a continuación la pérdida de un protón en el carbono beta para formar un doble enlace. Como ya se ha mencionado la temperatura influye en la obtención del producto, producto, por tanto, es importante colectar el producto que se ha obtenido alrededor alrededor de los 80°C a 85°C ya que este será nuestro producto para obtener. Es importante mantener en frio nuestro colector ya que el producto que se obtiene es muy volátil con esto evitaremos perdidas de producto, una vez terminado el destilado se procede a saturar el producto con cloruro de sodio y a lavarlo por decantación con bicarbonato de sodio, esto nos permite eliminar algunos productos indeseados, se recomienda que el producto lavados condel el producto residuo del  balón en el cual se tenía la mezcla original,de enestos este punto dese la neutralice purificación es necesario revisar el pH, ya que los alquenos si se encuentran en medio acuoso y existe  presencia de un ácido este forma los los alcoholes. alcoholes. Por tanto, es necesario controlar el pH en este  punto del proceso proceso de purificación. purificación. Finalmente se procede a secar la fase orgíaca obtenida obtenida en un Beaker, añadiendo sulfato de sodio anhidrido para poder eliminar los residuos de agua que aún se encuentren presentes, seguidamente se filtra para retirar los sólidos del sulfato de sodio anhidrido, y el líquido que se obtiene corresponde al ciclohexeno, en la literatura se recomiendo volver a destilar y colectar nuevamente el producto asegurando así un mayor grado de pureza. Finalmente se procese a realizar pruebas características como el punto de ebullición y el análisis de IR

3

 Especie cargada positivamente en la que puede considerarse que la carga radica en un átomo de oxigeno

 

PUNTO DE EBULLICION Este es considerado como una caracterización física, es un micro procedimiento requiere solo dos otras gotas de muestra; la muestra se sitúa en un tubo de ensayo para técnicas micro y dentro de él se coloca, por el lado abierto, un capilar muy fino con un extremo soldado; el tubo de ensayo se suspende dentro de un baño de aceite y se calienta suavemente hasta que aparecen unas corrientes continuas de burbujas procedentes del extremo capilar. La temperatura del baño aceite deja disminuir lentamente quedebe cesan las burbujas; esta temperatura es elde punto deseebullición de la muestra; el hasta proceso repetirse varias veces hasta que se obtienen valores del punto de ebullición reproducibles. reproducibles. Para el ciclohexeno se espera obtener un punto de ebullición oscila entre los 80°C y 85°C

Ilustración 6 Montaje determinación del punto de ebullición. Tomado de: https://quimicafacil.net/manual-delaboratorio/punto-de-ebullicion-siwoloboff/  

ANALISIS DEL ESPECTRO INFRARROJO

Ilustración 7 Espectro IR del ciclohexeno

 

- 

La tensión de 2839.50 cm-1 corresponde a la existencia de los carbonos sp3 dentro de la molécula -  En la señal de 3021 cm -1 sobresale con alta intensidad el pico característico de los carbonos sp2 que suelen estar siempre por encima de 3000 cm-1  -  Para reconocer la existencia de un compuesto cíclico, hay un pico característico encontrado en la señal de 2659.39 cm -1. Según la literatura correspond correspondiente iente al análisis -1 de la espectrofotometría infrarroja, se encuentra señal mas representativa ciclohexeno debe encontrarse en 1646 cm -1  +/- en 10lacm aproximadamente, endel el espectro, se puede evidenciar una señal en 1654 cm -1 la cual ratifica que el espectro corresponde correspon de al ciclohexeno. Novoa, W. N. B. (s. f.) 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

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