LABORATORIO DE QUÍMICA ORGANICA

Unidad 1

Halogenuros de alquilo

 

REPORTE DE PRACTICA

PRÁCTICA 3     

“PREPARACIÓN DE CLORURO DE t-BUTILO Y PRUEBAS CUALITATIVAS PARA IDENTIFICACIÓN DE HALOGENUEROS DE ALQUILO”

 

 

ELABORÓ:

Lozano León Angel

 

 

 

 

 

 

 

ANTECEDENTES

 

Derivados de halogenados, clasificación

Existen tres clases principales de compuestos orgánicos halogenados: los haluros de alquilo, haluros de vinilo y los haluros de arilo.

Los haluros de alquilo solo tiene un átomo halogenado enlazando a uno de los grupos de los átomos de carbono con hibridación sp3

Los haluros de arilo tienen un átomo de halógeno enlazado a uno de los átomos de carbono con hibridación sp2 de un anillo aromático.

Los haluros de vinilo tienen un átomo de halógeno enlazado a uno de los átomos de carbono de un alqueno con hibridación sp2

 

Halogenuros de alquilo y de arilo. Propiedades fisicoquímicas y aplicaciones.

Gracias a su mayor peso molecular, los halo alcanos tienen puntos de ebullición, considerablemente más altos que los alcanos de igual numero de carbonos. Para un grupo alquilo dado, el punto de ebullición aumenta con el incremento en el peso atómico del halógeno, de modo que un fluoruro hierve a la temperatura más baja, y un yoduro, a la más halógeno, de modo que un fluoruro hierve a la temperatura más baja, y un yoduro, a la más elevada.

Para un halógeno determinado, el punto de ebullición aumenta al aumentar el numero de carbonos; al igual que en os alcanos, el aumento del punto de ebullición es de unos 20-30 grados por cada carbono adicional, salvo en el caso de los homólogos muy pequeños. (Morrison, 1987)

A pesar de la polaridad de los halogenuros de alquilo, son insolubles en agua, tal vez porque no son capaces de establecer puentes de hidrogeno. Son solubles en los disolventes típicos orgánicos de baja polaridad, como benceno, éter, cloroformo, o ligroína.

En un haluro de alquilo, el átomo de halógeno está enlazado a un átomo de carbono con hibridación sp3. El halógeno es mas electronegativo que el carbono y el enlace C-X esta polarizado con una carga parcial positiva sobre el carbono y una carga parcial negativa sobre el halógeno.

En resumen, las propiedades fisicoquímicas son.

·         Punto de ebullición más alto comparado con los alcanos y se incrementa conforme aumenta el número de carbonos.

·         Insolubles en agua, pero solubles en compuestos orgánicos de baja polaridad.

·         Puntos de fusión mayores que los alcanos

·         La densidad respecto a la del agua depende al tipo de halógeno: Fluoruros y cloruros menos densos y los yoduros y bromuros presentan una mayor densidad

 

Métodos de preparación.

En el laboratorio, los halogenuros de alquilo se suelen preparar por los siguientes métodos.

 

A partir de alcoholes.

Se preparan a partir de alcoholes. A su vez, los alcoholes existen en una amplia variedad de formas y tamaños, y los más simples se producen comercialmente, mientras que los más complicados se puede sintetizar sin dificultades. Aun cuando ciertos alcoholes tienden a reordenarse durante el reemplazo de -OH por -X, esta tendencia puede minimizarse empleado los halogenuros del fosforo.

Un ejemplo de este método el es siguiente

Preparación de los haluros de alquilo a partir de alquenos; bromación alítica

Los haluros de hidrógenos como lo son: HCl, HBr y HI, para reaccionar con alquenos a través de un mecanismo polar para dar el producto de adición de Markonikov. El bromo y el cloro experimentan una adición anti a través del ion halonino intermediario para dar productos 1,2-dihalogenados.  

Preparación de los haluros de alquilo a partir de alcanos: Halogenación por radicales.

Pueden prepararse en algunas ocasiones por la relación de un alcano con Cl₂ o Br₂ en presencia de luz, para dar haluros de alquilo como productos de sustitución. La reacción ocurre por el mecanismo de radicales para la cloración.

 

 

Fundamentos sobre reacciones de sustitución nucleofílica unimolecular y bimolecular.

La reacción es un proceso de primer orden; La concentración del nucleófilo no aparece en la ecuación de velocidad. Velocidad de reacción, velocidad de desaparición del halogenuro de alquilo

A diferencia de una reacción bimolecular, en la reacción unimolecular ocurre por la perdida de l grupo saliente antes de que se aproxime el nucleófilo.

 

 

Competencia entre las reacciones de sustitución y eliminación.

Usos comunes de los haluros de alquilo.

Usados comúnmente como solventes y reactivos en laboratorios, también en la industria de la medicina como anestésicos. Y Por ultimo en la industria alimenticia utilizado en algunos pesticidas.

 

 

La reacción para discutir

Síntesis de cloruro de ciclohexilo.

 

 

El mecanismo de reacción es el siguiente.

 

OBJETIVOS.

·         El alumno desarrollará la síntesis de cloruro de t-butilo con alcohol t-terbutilico y ácido clorhídrico mediante un mecanismo de reacción via S_N1

·         Identificar con pruebas químicas cualitativas el cloruro de t-butilo

 

METODOLOGÍA.

 

1)      MATERIAL Y EQUIPO.

·         Matraz fondo plano una boca      1

·         Termómetro de -10 a 400°C        1

·         Termo poso o porta termómetro  1

·         Matraz bola 25 mL                      2

·         Tela de asbesto                            1

·         Aro metálico                                1

·         Mechero                                       1

·         T de destilación                            1

·         Matraz Erlenmeyer                       2

·         Vaso de precipitado de 250 mL   2

·         Probeta graduada 25 mL              2

·         Vaso de precipitado de 500 mL   1

·         Agitador de vidrio                                   1

·         Tubo de goma de 30 cm              1

·         Refrigerante con mangueras        1

·         Matraz Kitasato                           1

·         Embudo de separación                 1

·         Espátula                                       1

·         Tubos de ensayo                          6

·         Pinzas 3 dedos, soportes

 

 

2)      REACTIVOS Y SOLUCIONES.

·         t-butanol                           6.0 mL

·         Ácido clorhídrico             36.0 mL

·         Carbonato de sodio al 10%20.0 mL

·         Cloruro de calcio anhidro 1.0 g

·         Sulfato de Sodio anhidro 1 g

 

PROCEDIMIENTO.

En un matraz de 125 mL agregar 12 mL de t-butanol, 36 mL de ácido clorhídrico y 4 g de cloruro de calcio. Por 15 min y dejar reposar en un embudo hasta separación se fases

Emplear un sistema de destilación, calentando el matraz a baño maría y recubrir el destilado sumergido en un baño de hielo

Secar el cloruro de t-butilo con sulfato de sodio anhidro y purificar por destilación simple. Recoger la fracción entre 42 y 45 °C

Si después de 5 min no aparece un precitado, calentar a ebullición a baño maría

Prueba de nitrato de plata

Prueba de yoduro de sodio en acetona

En tubos de ensayo colocar 0.2 mL de los halogenuros y añadir 2 mL de la solución de yoduro de sodio al 15%. Dejar reposar y medir el tiempo hasta la formación de un precipitado

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RESULTADOS.

En  esta  práctica  se  sintetizo  cloruro  de  t-butilo   a  partir  de  ter-butanol  aplicando  el mecanismo   de   reacción   por   sustitución nucleofílico  unimolecular.

Dentro de los resultados tenemos la siguiente tabla:

Columna1	t-butanol	Acido clorhídrico	Cloruro de calcio	Cloruro de t-butilo
PM	74.12 g/mol	36.46 g/mol	110.98 g/mol	92.57 g/mol
Peso (g)	3.4836 g		1.4 g	2.2866
Moles	0.047		0.0126	0.47
Densidad	0.78 g/cm3		2.15 g/cm3	0.8g/cm3
Pto. Fus./ebull.	82°C	48°C	772/1935 °C	51°C

 

El rendimiento teórico que se obtiene del t-butilo:

Rendimiento Teórico: Con 9,5 (7,5 gr) ml de alcohol t-butilo se obtuvo aproximadamente 11,1 ml (9,32 gr) de cloruro de t-butilo

¿Qué efecto tiene el bicarbonato de sodio cuando se emplea como agente de lavado?

Cuando se realiza la  síntesis  del  alcohol t-butílico  se  emplea  HCl,  luego  este  se debe  purificar  neutralizando  el  exceso  de ácido  que  no  haya  reaccionado  y  que  se encuentra   presente.   Se   sabe   que   el bicarbonato de sodio (NaHCO3)  es  una base  débil,  por  tanto  neutraliza  y  genera NaCl, CO 2  y H 2 O

 

CONCLUSION.

Como sabemos, las reacciones de sustitución nucleofílica son aquellas donde un halogenuro de alquilo reacciona con un nucleófilo, donde el halógeno del halogenuro de alquilo es reemplazado por el nucleófilo. Gracias a la práctica de la obtención del cloruro de t-butilo con ayuda del HCl concentrado, pudimos observar una reacción de sustitución nucleofílica, donde el HCl toma el papel disolvente y grupo nucleófilo por lo que el alcohol pierde radicales OH ya que estos terminan siendo separados, logrando la formación de un átomo de C+,

 por lo que se termina reaccionando con el HC. De esta manera se logra liberar un protón para la formación posterior de átomos neutros de H2

O y Cl. Como conclusión, podemos destacar la forma en que esta practica nos ayudó a conocer con mucha más facilidad las reacciones químicas de Nucleofílica, además de los distintos factores que influyen en ella, de forma inicial, en proceso y final.

Bibliografía

Chang, R., & Overby, J. (2020). Química 13a edición. Mc Graw-Hill.

Morrison, R. T. (1987). Química Orgánica. 5ta Edición. Addison-Wesley Interamericana.