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Cruz Vasques Claudia Martínez Reséndiz Angélica

Clave: 6 Clave: 22

Practica N° 5. SÍNTESIS DE ARENOS POR MEDIO DE LA ALQUILACIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS OBTENCIÓN DE p-terc-BUTILFENOL

Introducción La alquilación del benceno con halogenuros de alquilo en presencia de cloruro de aluminio fue descubierta por Charles Friedel y James M. Crafts en 1877. Crafts, quien más tarde sería presidente del Instituto Tecnológico de Massachusetts, colaboró con Friedel en la Sorbona de París, y juntos desarrollaron lo que ahora se conoce como la reacción de Friedel-Crafts, como parte de uno de los métodos sintéticos más útiles en la química orgánica. Los halogenuros de alquilo por sí mismos no son lo suficientemente electrofílicos para reaccionar con el benceno. El cloruro de aluminio sirve como un ácido de Lewis catalizador para aumentar el carácter electrofílico del agente alquilante. Con halogenuros de alquilo terciarios y secundarios, la adición de cloruro de aluminio conduce a la formación de carbocationes, los cuales atacan luego el anillo aromático. Los carbocationes, por lo común generados a partir de un halogenuro de alquilo y cloruro de aluminio, atacan al anillo aromático para producir alquilbencenos. El areno debe ser al menos tan reactivo como un halobenceno. Pueden ocurrir rearreglos de carbocationes, en especial, con halogenuros de alquilo primarios.

Objetivos Ilustrar la reacción de alquilación de Friedel y Crafts y sintetizar al p–terc-butilfenol a partir de fenol y cloruro de terc-butilo.

Resultados Se utilizó:  1.059 g de fenol  1.5mL de cloruro de terc-butilo  AlCl3  Hexano Se obtuvo: 

0.9 g de p-terc-butilfenol cuyo punto de fusión fue de (97 – 100) °C

Reacción:

Gramos de producto que se esperan al tener un rendimiento del 100%: (

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)

Rendimiento: Se obtuvo: 0.9 g de p-terc-butilfenol (

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(

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Análisis de resultados Si se tiene que el fenol reacciona 1:1 con el cloruro de terc-butilo, entonces, de acuerdo a los resultados obtenidos podemos notar que una cantidad bastante significativa de fenol reacciono con el terc-butilfenol para dar paso a la formación del p-terc-butilfenol. La razón por la cual la reacción fue bastante cuantitativa es porque el anillo bencílico: fenol posee un grupo activante OH el cual permite que la alquilación de Freidel y Crafts se lleve a cabo de una manera más fácil. Durante la reacción se produjo un carbocatión, que surgió de la ruptura del enlace carbono-halógeno del cloruro de terc-butilo, al entrar este en o con el cloruro de aluminio. Este carbocatión reacciono con el fenol dando paso a la formación de un intermediario catiónico que se dio del ataque del anillo aromático del fenol al carbocatión, por último la aromaticidad del anillo aromático se vio recuperada tras que este perdiera un protón después de que este entrara en o con el complejo acido-base de Lewis que se había formado previamente. Conclusiones En esta práctica obtuvimos el p-terc-butilfenol a partir de una reacción de FriedelCrafts con fenol y cloruro de terc-butilo que se encontraba previamente preparado, y por lo cual no se realizó la primera parte de la práctica, se realizó el sistema que se muestra en el informe experimental, y se le agregó el complejo de aluminio (AlCl3) que funciona como catalizador de la reacción. Se observó en grandes rasgos las reacciones de Friedel-Crafts, y también se conocieron las limitantes que estas reacciones tienen, como: que estas sólo funcionan con benceno, halobenceno y derivados activados del benceno; producen reordenamiento de los carbocationes y es propensa a una alquilación múltiple, obteniendo varios subproductos.

Cuestionario

1) Calcule la relación molar entre el tricloruro de aluminio y el fenol, y basándose en el mecanismo de la reacción de alquilación de Friedel y Crafts, explique dicha relación. 2) Calcule la relación molar entre el cloruro de terc-butilo y el fenol, y explíquela.

Esta reacción se lleva a cabo 1:1 fenol con el cloruro de terc-butil, es decir que un mol de fenol reacciona con un mol de cloruro de terc-butil para producir p-tercbutilfenol 0.01358 mol de fenol *(1 mol de cloruro de terc-butil / 1 mol de fenol) = 0.01358 mol de cloruro de terc-butilo

3) ¿Por qué el material debe estar completamente seco? Explique utilizando reacciones. Porque el cloruro de terbutilo puede reaccionar con agua para formar el butanol y ácido clorhídrico. 4) Explique el origen del HCl que se desprendió durante la reacción efectuada. Se obtuvo precisamente de la reacción de Alquilación, cuando el Cloruro de Terbutilo estuvo en presencia del Cloruro de Aluminio.5) Además del p-terc-butilfenol ¿podría obtener otros productos orgánicos?, ¿por qué? Si, el Orto-Terc-Butilfenol debido a que el OH es un fuerte activador orto-para, además como en la reacción de alquilación de Friedel-Crafts participa carbocationes es posible la formación de productos resultantes de reacciones de transposición de estos intermedios. Pero el producto mayoritario en el Para-TercButilfenol. 6) Si utilizara tolueno en lugar de fenol ¿qué producto(s) orgánico(s) obtendría? ¿La relación molar AlCl3 / tolueno debería ser la misma que la relación molar AlCl3 / fenol? ¿Por qué? 7) Si utilizara ácido benzoico en lugar de fenol ¿qué producto(s) orgánico(s) obtendría? ¿Por qué? 8) ¿Podría utilizar clorobenceno en lugar de cloruro de terc-butilo? ¿Por qué? NO, porque el Clorobenceno es un Halogenuro de Arilo y estos no experimentan las reacciones S1N ni la S2N, debido a que los carbocationes de arilo son relativamente inestables.

Bibliografía  

Química, Ira N. Levine, Mc Graw Hill, 4ª edición, 1996. Química, Chang. Raymond, Mc Graw Hill, 3ª edición, 2000