Universidad Autónoma de Yucatán Facultad de Química Laboratorio de ciencia básica Práctica No. 4 Síntesis y solvólisis del cloruro de ter-butilo Equipo 2 Flores Pérez Carinna Martínez Román Paola Pech Barea Royel Zenteno Góngora Zandra

Objetivos Obtener cloruro de ter-butilo a partir del ter-butanol y ácido clorhídrico. Efectuar la solvólisis del cloruro de terbutilo observando el desarrollo de la reacción mediante una titulación ácido – base.

Los alcoholes, ROH, son compuestos que deben sus propiedades químicas a los grupos hidroxilo (-OH) unidos covalentemente a su cadena carbonada (-R).

se clasifican en alcoholes Primarios se clasifican en alcoholes Secundarios Terciarios

Una de las reacciones más importante de los alcoholes es aquella en la cual estos compuestos reaccionan con halogenuros de hidrogeno (HCl, HI, etc.) mediante una reacción de sustitución nucleofílica para producir halogenuros de alquilo y agua

La conversión de alcoholes en cloruros de alquilo se puede efectuar por varios procedimientos Con alcoholes primarios y secundarios se usan frecuentemente cloruro de tionilo y haluros de fósforo Los alcoholes terciarios se convierten a haluros de alquilo con ácido clorhídrico solo y en algunos casos sin calentamiento.

El mecanismo de reacción puede ser de sustitución nucleofílica bimolecular o unimolecular, lo que significa que la velocidad de la reacción y el rendimiento depende de que el alcohol empleado sea primario, secundario o terciario.

Mecanismo de reacción Puede ser sustitución nucleofílica bimolecular sustitución nucleofílica unimolecular La velocidad de la reacción y el rendimiento depende de que el alcohol empleado sea primario, secundario o terciario.

SN1. Ocurre cuando el sustrato se disocia espontáneamente en un carbocatión en un paso lento limitante de la velocidad, seguida por una reacción rápida con el nucleófilo. Como resultado, las reacciones SN1 son de primer orden. Son favorecidas para sustratos terciarios. SN2. El nucleófilo entrante se aproxima al halogenuro desde una dirección de 180° a partir del grupo saliente, resultando en una inversión de la configuración parecida a un paraguas en el átomo de carbono. La reacción es cinéticamente de segundo orden y son favorecidas por sustratos primarios y secundarios.

La reacción de alcohol terbutílico (2-metil-2-propanol) con el ácido clorhídrico produce cloruro de terbutilo (2-cloro-2-metilpropano) y agua Reacción del alcohol terbutílico para producir cloruro de terbutilo.

La síntesis del cloruro de t-butilo se habría podido efectuar también empleando como material de partida 2-metilpropeno: En este caso, la reacción que permite la obtención del cloruro de t-butilo es una adición electrofílica al doble enlace. El reactivo que genera el carbocatión t-butilo es el 2-metilpropeno.

Por tanto, un compuesto de estructura tan simple como el cloruro de t-butilo se puede obtener mediante dos síntesis diferentes. Tanto por lo que hace al sustrato carbonado (t-butanol o 2-metilpropeno) como al tipo de mecanismo que interviene en el proceso (SN1 o adición electrofílica a doble enlace). La molécula objetivo, por ejemplo el cloruro de t-butilo, marca los reactivos y por tanto el tipo de mecanismo que participará en el proceso de síntesis. La síntesis del cloruro de t-butilo a partir del t-butanol es un proceso de sustitución formal de OH por Cl.

Velocidad de una reacción La velocidad de una reacción es la rapidez con la que aparecen los productos y desaparecen los reactivos. se puede determinar midiendo el aumento de las concentraciones de los productos con el tiempo, o bien, la disminución de las concentraciones de los reactivos con el tiempo.

Las velocidades de reacción dependen de las concentraciones de los reactivos. Cuanto mayores sean lasconcentraciones, con frecuencia chocaran las moléculas de los reactivos y mayor será la probabilidad de quese produzca la reacción.

La velocidad de reacción generalmente es proporcional a las concentraciones de los reactivos ([A] y [B])elevadas a los coeficientes a y b. Se utilizará una expresión de velocidad general para representar esta relación como Dónde K es la constante de velocidad.

Al duplicar la concentración de bromuro terc-butilo ([(CH3)3C-Br]), la velocidad se duplica, pero el hecho de que se duplique la concentración de Ion hidróxido ([OH-]) no afecta esta reacción. La ecuación de velocidad es:

DIAGRAMA DE FLUJO 1. Obtención de cloruro de Tert- butilo Colocar 6 mL de Tert- butanol en un matraz Erlenmeyer de 125 mL Agregar 18 mL de ácido clorhídrico (HCl) Añadir 2.0 g de cloruro de calcio (CaCl2) Tapar el matraz Erlenmeyer Mezclar vigorosamente por 15 minutos a

Trasvasar el contenido a un embudo de separación Observar la formación de dos fases R1 Verter la fase inferior a un vaso precipitado Lavar dos veces con solución de Carbonato de sodio (Na2CO3) al 10% R2 Verter la fase superior en un vaso precipitado a

Secar con sulfato de sodio anhidro (Na2SO4) Purificar por destilación simple Recoger la fracción que destila entre 42 – 45° C 2. Determinación de la constante de velocidad de la solvólisis del cloruro de Tert - butilo Colocar 1 mL de cloruro de Tert butilo seco en un matraz aforado de 100 mL Aforar con una mezcla de etanol/ agua 7:3 a

Llevar el tiempo una vez agregado la mezcla Tomar 10 mL del alícuota ,en el 2do minuto, en un vaso precipitado Agregar 2 gotas de Fenolftaleína R4 Titular con NaOH al 0.05 N Tomar 10 mL del alícuota, en el 12vo minuto, en un vaso precipitado Agregar 2 gotas de Fenolftaleína a

Tomar alícuotas cada 10 minutos Titular con NaOH al 0.05 N Tomar alícuotas cada 10 minutos R5 Realizar titulaciones, un total de 8-9. Anotar resultados

DIAGRAMA ECÓLOGICO R1 Residuo del destilado. DISOLUCIONES DE METALES Y SALES INÓRGANICAS R4 Ácido clorhídrico(HCl) + agua(H20). DISOLUCIONES ACUOSAS ÁCIDAS Cloruro de Tert butilo. DISOLUCIONES ACUOSAS ORGÁNICAS Carbonato sodio(Na2HCO3) + agua(H20). DISOLUCIONES ACUOSAS ORGÁNICAS R5 R2 Sulfato de sodio (Na2SO4) + agua(H20). DISOLUCIONES DE METALES Y SALES INÓRGANICAS R3

Cálculos previos Carbonato de sodio al 10% Se afora a 10 mL %P/V = g soluto/ mL de la solución x 100 g soluto = (%P/V / 100) (10 mL) g soluto = (10% g/mL /100) (10 mL) g de soluto= 1 g de Na2CO3

Hidróxido de sodio (NaOH) al 0.05 N masa molecular = 40 g / mol Volumen = 1 L N= Eq/ L Eq = masa/ Peq Peq = M.M / # de OH Masa = (N)(M.M. / 1) (L) Masa= (0.05 N)(40 g/mol / 1)(1) Masa= 2 g

Bibliografía John McMurry. Química Orgánica, 8a ed; Cengage Learning 2008 [en linea], pp 441 Universidad Jaume I http://www.sinorg.uji.es/Docencia/SO/tema1SO.pdf (Consultado septiembre 2013) Benemérita Universidad Autónoma de Puebla http://www.facultadcienciasquimicas.buap.mx/ligas/acredita/QFB/data/4_2%20Curriculum/C3%A1nicaLab-pdf/Manual%20de%20lab.Q.Org%C3%A1nica%20II.pdf (Consultado septiembre 2013) Wordpress http://introduccionalabiologiaexperimental.files.wordpress.com/.../obtencion-d (Consultado septiembre 2013)  Universidad del Valle de México campus Chapultepec, http://es.scribd.com/doc/14352966/6-CINETICA-QUIMICA (Consultado septiembre 2013)