Práctica 4: Síntesis y solvólisis del cloruro de tert- butilo. EQUIPO 3: Cauich Suárez Loremy Yehudí. Chan Díaz Isaac Alberto. Qué López Fernando. Ravell Sánchez Ariday Esther. Zapata Santos Elisa del Rosario.

OBJETIVO: Obtener cloruro de tert-butilo a partir del tert-butanol y ácido clorhídrico. Efectuar la solvólisis del cloruro de tert-butilo observando el desarrollo de la reacción mediante una titulación ácido-base

Antecedentes

Reacciones SN1: Las reacciones que tienen lugar en un disolvente que actúa como nucleófilo se denominan solvólisis. Estas reacciones mayormente tienen un mecanismo de tipo SN1 y su ecuación de velocidad es de primer orden (respecto a la concentración del haluro de alquilo) y de orden cero (concentración del nucleófilo)

La velocidad de la reacción no depende de la concentración del nucleófilo, por lo tanto el nucleófilo no está presente en el estado de transición. El nucleófilo debe reaccionar después del paso lento.

Características de la reacción de la SN1: Sustrato: El paso limitante de la rapidez es la formación de un carbocatión (intermediario) Cuanto más estable es el carbocatión intermediario, más rápida es la reacción SN1. El orden de estabilidad de los carbocationes de alquilo es 3º>2º>1º>-CH3.

Grupo saliente: Los mejores grupos salientes son aquellos que son más estables, esto es, las bases conjugadas de ácidos fuertes. En las reacciones SN1 que se realizan bajo condiciones ácidas, el agua neutra puede actuar como un grupo saliente.

Mecanismo de la reacción de SN1 en condiciones ácidas.

Nucleófilo : El nucleófilo debe ser no básico para prevenir una eliminación competitiva del HX. Los nucleófilos neutros son igual de efectivos que los cargados negativamente, por lo cual las reacciones SN1 ocurren con frecuencia bajo condiciones neutras o ácidas.

Disolvente. Está más favorecida en disolventes polares, que estabilizan los iones intermedios. Las reacciones SN1 suceden mucho más rápidamente en disolventes fuertemente polares, como el agua y el metanol, que en disolventes menos polares, como el éter y el cloroformo.

Diagrama de Procedimiento.

Obtención del cloruro de tert-butilo Colocar 12 mL de tert-butanol, 36 mL de HCl y 4.0 g de cloruro de calcio en matraz Erlenmeyer de 125 mL con tapón Mezclar con agitación durante 15 min. Transferir mezcla a un embudo de separación Dejar reposar hasta la separación de fases Eliminar capa inferior R1 α

α Lavar dos veces el cloruro de tert-butilo con una solución de carbonato de sodio al 10% (5 mL) Secar con sulfato de sodio anhidro Purificar por destilación simple Recoger fracción que destila entre 42°- 45° C R2 R3

Aforar con una mezcla de etanol (alcohol 96 °) y agua destilada 77:33 Determinación de la constante de velocidad de la solvólisis del cloruro de tert-butilo Colocar 1 mL de cloruro de tert-butilo destilado y seco en matraz Erlenmeyer de 100 mL Aforar con una mezcla de etanol (alcohol 96 °) y agua destilada 77:33 Contar tiempo Esperar dos minutos Tomar alícuota de 10 mL β

Titular con NaOH 0.05 N y dos gotas de fenolftaleína como indicador. β Titular con NaOH 0.05 N y dos gotas de fenolftaleína como indicador. Titular la segunda alícuota después de transcurrir 12 min hecha la mezcla Realizar titulación cada 10 minutos Realizar hasta 8-9 titulaciones Anotar resultados R4 R4 R4 R4

Manejo de desechos: R1 Capa inferior de la mezcla de tert-butanol +HCl + de cloruro de calcio en matraz : Depositar en grupo 3 soluciones acuosas orgánicas R2 Solución de carbonato de sodio + restos de Cloruro de tert butilo: Depositar en el grupo 3 soluciones acuosas básicas R3 Sulfato de sodio anhidro + agua del cloruro de tert-butilo : Depositar en el grupo 8 residuos sólidos R4 Solucion de NaOH + Fenolftaleína + cloruro de tert butilo: Depositar en el grupo 3 soluciones acuosas orgánicas .

Cálculos previos: Solución de Carbonato de sodio: g de carbonato de sodio: 10% (100 mL)/ (100) : 10 g Solucion de NaOH 0.05 N = .0125 g

Bibliografía Wade, L. G. Química Orgánica, 5a ed.; Pearson Educación, Madrid, 2004; pp. 238, 341-342. McMurry, J. Química Orgánica, 7ª ed.; Cenegage Learning, México, 2008; pp.376-380.