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Universidade Federal Fluminense GQO- Quimica Orgânica II Experimental Relatório: Síntese do Cloreto de terc-butila 20semestre de 2011 Turma: LA Professor: Leandro Lara de Carvalho p Aluna: Marcela Viegas 1. Introdução: 2. 1. Reações de S A substituição nucleo classes de reações o OF6 fática: do é uma das . A reação consiste no ataque de um nucleófilo em um sitio deficiente de elétrons. A natureza do substrato, do nucleófilo e do grupo de saída, além das condições de reação, são fatores importantes que influenciam o mecanismo destas reações.

De acordo com ssas variaveis, uma reação de substituição nucleofilica pode ocorrer através de dois mecanismos principais: SNI (substituição nucleofilica unimolecular) e SN2 (substituição nucleofilica bimolecular). No mecanismo SNI, a velocidade da reação independe da concentração do nucleófilo. A etapa lenta envolve a formação de um carbocátion e a reação é influenciada por fatores eletrônicos. Este mecanismo predomina em substrato que são capazes de formar um carbocátion estável, por exemplo, compostos cujo grupo de saída está ligado a carbono benzoico, alnico ou terciário. cleófilo como o substrato, participam da etapa lenta da reação. Como, no estado de transição, o nucleófilo e o grupo de saída estão ligados ao átomo de carbono sp3, os fatores estéricos são importantes. Este mecanismo é, portanto, favorecido em substituições nucleofilicas que ocorrem em carbono metílico, primário ou secundário. Observa-se também, no mecanismo SN2, inversão de configuração. Figura 1: Mecanismo da reação do tipo SN2 É importante frisar que, paralelamente às reações de substituição nucleof[lica, podem ocorrer também reações de eliminação, com formação de alcenos. 1 . 1.

Fatores que favorecem as reações SNI x SN2: Fator I SNI SN2 Substrato 1 necessita de formação de um carbocátion estável) Metila> 1 0> 20 ( necessita de substrato desimpedido) Nucleófilo Base de Lewis fraca, molécula neutra, o nucleófilo pode ser o solvente ( solvólise) Base de Lewis forte, a velocidade é favorecida pela alta concentração de nucleófilo Solvente I Polar prótico( por exemplo alcoóis e água) Polar aprótico( por exemplo DMF, DMSO) Grupo abandonador I tanto para SNI quanto para SN2 ( quanto mais fraca a base depois que o grupo sai, elhor o grupo abandonador) Tabela 1: Fatores que influenciam nas reações do tipo SNI e SN2. 1 . 1. A estabilidade relativa dos carbocátions: Um grande corpo de evidências experimentais indica que as estabilidades dos carbocátions estão relacionadas com o num experimentais indica que as estabilidades dos carbocátions estão relacionadas com o numero de grupo alquila ligados o átomo de carbono trivalente carregado positivmente. Os carbocátions terciários são os mais estáveis, e o cétion metila é o menos estável. A ordem total de estabilidde é como segue: Figura 3: Ordem da estabilidade dos carbocátions.

Essa ordem de estabilidade dos carbocátions pode ser explicada com Bse na hiperconjugação. A hiperconjugação envolve deslocalização de elétrons de um orbital ligante preenchido com um orbital vazio adjacente. No caso de um carbocátion, o orbital vazio é o orbital p vago do carbocation, e os orbitais preenchidos são as ligações sigma C—H OU C-—-C nos carbonos adjacentes ao orbital p do carbocation. o compartilhamento de densidade eletrônicz das ligações sigma djacentes C—H ou C—–C com o rbital p do crbocatiojn deslocaliza a carga positiva. Sempre que uma carga puder ser dispersa ou deslocalizada, um sistem será estabilizado. 12.

Halogênios como nucleófilo: Os rons haletos são capazes de reagir com álcoois, para dar haletos de alquila. Os reagentes comumente empregados na halogenação de álcoois são listados abaixo: RCI: HCI, znC12, soci2, coc12, Ar3PC12, PC15, PC13, POC13. RBr: HBr, AEPBQ, PBB. A seguir, é possível ver o comportamento dos halogênios durante as reações SNI e SN2: Figura 4: Halogênios como nucleófilos. 3 : Halogênios como nucleófilos. É importante ressaltar a influência do volume do íon na nucleofilicidade destes haletos. O poder nucleofílico aumenta com o volume do íon, ainda que a basicidade diminua. Assim, a ordem de reatividade dos haletos é a seguinte: iodeto > brometo > cloreto > fluoreto. 1.

Objetivo: Síntese do cloreto de terc-butila através de uma reação de Substituição Nucleofílica do tipo (SNI ) tendo como substrato 0 2- metil-2-propanoI reagindo com o HCI 35%. 2. Procedimento experimental de Resultados e discussão: Em um funil de separação de 250mL, colocou-se 7,5mL de 2- metil-2-propanol e 25mL de HCI 35%. Agitou-se levemente por um minuto mantendo o funil aberto. Em seguida, fechou- se o funil e agitou-se bruscamente com ele de “ponta-cabeça”, sempre abrindo a torneira para diminuir a pressão interna. Este procedimento durou 4 minutos. Em seguida, repousou-se o funil sobre um aro e duas fases foram obtidas, procedendo assim com sua separação na qual a fase aquosa, que ficava na parte inferior devido à maior densidade da água com relação a do cloreto de terc-butila, foi descartada.

Ao cloreto de terc-butila bruto presente no funil foram adicionados 20mL de solução aquosa saturada de carbonato de sódio. Agitou-se o funil de separação controlando a pressão interna. A adição de carbonato de sódio ocorreu a fim de que o restante de ácido clorídrico residual reajisse com o Na2C03. Novamente desprezou-se a fase aquosa que estava na pa ácido clorídrico residual reajisse com o Na2C03. Novamente desprezou-se a fase aquosa que estava na parte inferior do funil de separação. Fase aquosa: 2 HCl(aq) + Na2C03 (aq) 2 Naa (aq) + H2C03 (aq) H2C03 (aq) H20 (l) + C02(g) Em seguida, lavou-se o produto bruto com 10mL de água, transferindo-o para um erlenmeyer seco.

Adicionou-se CaC12 anidro, o qual agiu como agente dessecante, retirando o restante de água presente na solução orgânica. O líquido então foi transferido para um balão de destilação seco, coletando assim a fração que destilava a uma temperatura controlada de aproximadamente 490 – 500C. Após destilação, foram obtidos 10,9mL de produto. pelo fato do ponto de ebulição do Cloreto de terc-butila ser 51 oc, considerado baixo, qualquer movimentação ocasiona na perda de roduto, logo esta reação nao apresenta alto rendimento. A seguir encontram-se as reações e mecanismos provenientes da síntese realizada: Figura 5 : Reação da sintese do cloreto de terc-butila.

Mecanismos: 1a Etapa: Formação de um bom grupo de saida 2a Etapa: Formação do carbocátion 3a Etapa: Formação do cloreto de terc-butila Figura 6: Mecanismo de forma 30 do Cloreto de terc-butila. S terc-butila e gotejou-se 4 gotas de AgN03. Em segundos foi possível observar a formação de um precipitado, que deveria ser branco,mas pelo fato do tubo de ensaio estar contaminado, uma utra coloração prevaleceu. A reação ocorrida pode ser vista a seguir: Figura 7 : Reação do teste de confirmação para o cloreto de terc- butila. Em seguida, outro teste foi realizado, em que ao tubo contendo o cloreto de terc-butila, foi adicionada solução aquosa de KOH seguida da adição do AgN03, sendo esta adicionada ao tubo já em aquecimento. Houve formação de precipitado, confirmando a presença do cloreto de terc-butila.

A reação pode ser vista abaixo: Figura 8: Reação do segundo teste de confirmação para o cloreto de terc-butila. 3. onclusao: Foi possível concluir que a síntese do cloreto de terc-butila foi realizada com êxito, uma vez que os dois testes de confirmação realizados corresponderam com a expectativa. 4. Bibliografia: * SOARES, 3. , DE SOUZA, N. A. , PIRES, D. X. , Química orgânica: Teoria e técnicas de preparação, purificação e identificação de compostos orgânicos. Rio de Janeiro, Editora Guanabara S. A. , 1988. * SOLOMONS, T. W. G. , FRYHLE, C. , 8. , Quimica orgânica volume 1, 8a Edição, Rio de Janeiro, L TC Livros Técnicos e Científicos Editora S. X, 2005.