Sintesis De Cloruro De Ter-butilo 6u5m4d

SÍNTESIS DEL CLORURO DE TERBUTILO Synthesis of the chloride of terbutilo José L. Huamán, Brayanm G. Quispe, Jhonn W. Pineda Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos

RESUMEN El objetivo de esta experiencia en el laboratorio de química orgánica fue observar, analizar y describir los procesos de reacciones de sustitución nucleofílica unimolecular (SN1) en la síntesis cloruro de terbutilo, que por medio de las dos etapas de sustitución, una lenta donde se forma el carbocatión y una etapa rápida donde el producto final es precisamente el terbutilo. Los resultados de la parte experimental se realizaron primeramente preparando la solución de alcohol terbutílico (10ml) con ácido clorhídrico (10ml) en un embudo de decantación, logrando que se forme dos fases. La fase orgánica por la parte superior por ser de características menos densas que la fase acuosa. Luego se lavó la fase orgánica eliminando la fase acuosa, determinando después así el PH ácido gracias a un papel indicador y logrando de otra manera, encontrar algún tipo de neutralización con la ayuda del bicarbonato de sodio (NaHCO3). Corroborando después el producto síntesis por métodos fisicoquímicos, sea métodos organolépticos, por reacciones de identificación (AgNO3) para la formación de un precipitado demostrando la existencia de cloruro de terbutilo y por medio de una prueba de combustión en una campana de extracción, con la ayuda de una placa de toques se observó la formación de una llama amarillenta para así confirmar su correcta síntesis. Palabras clave: Síntesis, cloruro de terbutilo, fase orgánica. SUMMARY The objective of this experience in organic chemistry laboratory was to observe, analyze and describe the processes unimolecular nucleophilic substitution reactions (SN1) in terbutanol chloride, which through the two stages of substitution, where slow form the carbocation and fast stage where the final product is precisely the terbutilo. The results of the experimental part is first performed to prepare the solution of terbutanol (10ml) with hydrochloric acid (10ml) in a separatory funnel, and after that two phases are formed. The organic phase from the top to be less dense than the aqueous phase characteristics. The organic phase was then washed eliminating the aqueous phase, so then determining the pH using an indicator acid paper and achieving otherwise find some neutralization with the aid of sodium bicarbonate (NaHCO3). Corroborating the product after synthesis by physicochemical methods, whether organoleptic methods, identification reactions (AgNO3) for the formation of a precipitate demonstrating the existence of chloride of terbutilo and using a combustion test in a fume hood, with the aid touches a plate forming a yellowish flame for so confirm correct synthesis. Keywords: Synthesis, chloride of terbutilo, organic phase.

1

Síntesis del cloruro de terbutilo INTRODUCCIÓN

L



os halogenuros de alquilo son derivados de los hidrocarburos en los que uno o más de los hidrógenos se han sustituido por halógeno. Cualquiera de los hidrógenos de un hidrocarburo puede reemplazarse por halógenos; en realidad, pueden sustituirse todos los hidrógenos (1).

El método funciona bien cuando es aplicado a alcoholes terciarios, R 3C-OH. Los alcoholes secundarios y primarios también reaccionan pero a velocidades menores y a temperaturas de reacción considerablemente altas. La reacción de HX con un alcohol terciario es tan rápida que a menudo se efectúa simplemente burbujeando el HX gaseoso puro en una solución fría de alcohol en éter. La reacción suele realizarse en unos cuantos minutos.

El enlace carbono-halógeno en un halogenuro de alquilo es el resultado de un traslape de un orbital híbrido sp 3 del carbono con un orbital del halógeno. Por tanto, los átomos de carbono del halogenuro de alquilo tienen una geometría aproximadamente tetraédrica, con ángulos de enlace H-C-X cercanos a 109º. Los halógenos son más electronegativos que el carbono. En consecuencia, el enlace C-X es polar, el átomo de carbono tiene una carga un tanto positiva (δ+) y el de halógeno una carga ligeramente negativa (δ-). Esta polaridad da como resultado un momento dipolar apreciable, en todos los halometanos y significa que el átomo de carbono C-X en el halogenuro de alquilo se debe comportar como electrófilo en las reacciones polares (3).

La mejor forma de transformar los alcoholes primarios y secundarios en halogenuros de alquilo es tratándolos con reactivos como el cloruro de tionilo (SOCl 2) o tribromuro de fósforo (PBr3). Estas reacciones normalmente ocurren en condiciones suaves, menos ácidas, y es menos probable que ocasionen transposiciones catalizadas por ácido que el método con HX (4). En general la síntesis de halogenuros de alquilo por alcoholes, se pueden dar de tres maneras:   

Los halogenuros de alquilo se pueden obtener a partir de:



Halogenación alcanos Alquenos



por

radicales

Por adición de HBr y HCl. Alcoholes

El mejor método para producir halogenuros de alquilo es la síntesis a partir de alcoholes. El método más sencillo (aunque generalmente el menos útil) para la conversión de un alcohol en un halogenuro de alquilo consiste en el tratamiento del alcohol con HCl, HBr o HI.

En cuanto a sus propiedades, los halogenuros de alquilo son insolubles en agua, pero son miscibles en todas proporciones con los hidrocarburos líquidos 1. Algunos compuestos halogenados, especialmente los que contienen dos o más átomos de halógeno por molécula, son usados como disolventes, insecticidas, herbicidas, extintores de incendios, fluidos de limpieza, refrigerantes y como monómeros en la elaboración de polímeros como el teflón (2).





Por reacción con HX. Por reacción de alcoholes primarios y secundarios con SOCl2 en piridina Por reacción de alcoholes primarios y secundarios con PBr3, en éter.

En este proyecto para sintetizar el halogenuro de alquilo (cloruro de ter-butilo) se utilizó la síntesis a partir de alcoholes por reacción con HX.

de

Por bromación alílica. 2

Síntesis del cloruro de terbutilo

MATERIAL Y MÉTODOS La presente experiencia es de tipo experimental. Se realizó en el laboratorio de química orgánica de la facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Equipos: 

Embudo de decantación



Pipetas de vidrio



Pro - pipeta



Espátula metálica



Placa de toques



Ácido clorhídrico fumante al 37%



Sustrato : alcohol terbutílico



Sulfato de sodio anhídrido



Solución sódico



Nitrato de plata al 1%



Papel indicador universal.

saturada

RESULTADOS

de

En el embudo de decantación se coloca 10 ml de terc-butanol (sustrato) y 10 mililitros de ácido clorhídrico fumante al 37 % (debe de ser colocado con su cuidado y de manera lentamente por la pared). Luego de unos 5 a 10 minutos con una espátula de metal, agitar la mezcla que se encuentra en el embudo de decantación. Seguidamente esperar unos 10 minutos más hasta que la mezcla se separe en dos fases claras, en la parte superior se encontrara el cloruro de terc-butilo debido a que este producto es menos denso que la capa acuosa que se encuentra en la parte inferior. Luego de haber transcurrido el tiempo de espera para la separación de las dos fases en la mezcla se procede a la separación de la capa acuosa y se desprecia, para de esta manera obtener solo el cloruro de terc-butilo. Este producto obtenido tendrá pH acido debido que fue sometido al ácido clorhídrico fumante al 37% y será corroborado al usar papel indicador universal el cual nos arrojara resultados para un compuesto fuertemente acido. Para poder reducir estas características acidas en el

bicarbonato

3

Síntesis del cloruro de terbutilo compuesto se deberá usar una base débil que en este caso será una solución saturada de bicarbonato sódico. En total se usara 30 ml de ácido débil, pero puede ser más o menos dependiendo de si el producto obtenido sigue siendo ácido y su pH será verificado con el papel indicador universal. Posteriormente se pasara retirar la nueva fase acuosa que se genera luego de agregar bicarbonato sódico para obtener nuestro producto que aun estará en el embudo de decantación; nuestro producto aun tendrá ciertas características acidas debido a la interacción que tuvo anteriormente con el ácido fuerte y la base débil, así que se procederá al lavado con 20 ml de agua destilada. Nuevamente procederemos a decantar la fase acuosa que se formara luego del lavado del producto .Este producto estará hidratado y se notara por estar de un tono opaco la cual se deberá dejar caer del tubo de decantación hacia un tubo de ensayo. Para poder eliminar el agua del cloruro de terc-butilo se usa el sulfato de sodio anhídrido para que este se hidrate y sedimente en forma de cristal hidratado dejando al cloruro de terc-butilo transparente y libre de agua. Por último se procede a la última decantación para poder separar el cloruro de terc-butilo de los cristales hidratados.



Figura 1. Precipitado blanco de AgCl: Prueba positiva

Para poder corroborar la existencia fisco-química de nuestro producto síntesis, se hace una comparación entre el terc-butanol y el cloruro de terbutilo con ciertas características físicas y químicas que en ambos compuestos se deben de diferenciar: 



compuestos, dando como resultado un precipitado blanco en el tubo de ensayo en que se encontraba el cloruro de tercbutilo (Figura 1) a diferencia del tercbutanol que con este compuesto no genera ningún precipitado. Tercero se hace una prueba de combustión la cual será realizada en una campana de extracción .Se pondrá unas gotas de estos dos compuestos en una placa de toques y se procederá a realizar la prueba , dando como resultado un rastro carbono para el cloruro de tercbutilo y una llama amarillenta casi constante para el terc-butanol.

DISCUSIÓN En nuestro experimento, al adicionar HCl al alcohol terbutílico se formaron dos fases inmiscibles: uno orgánico ((CH 3)3COH) y el otro acuoso (H2O).

Primero se hará una comparación organoléptica para diferenciar los olores que emanan ambos compuestos. Como resultado se tendrá como evidencia que el terc-butanol será de un olor más intenso. Segundo se hace una simple reacción de identificación del anión cloruro (Cl -) con nitrato de plata, agregándole unas gotas a una pequeña muestra de nuestros dos

Si hubiéramos tomado el punto de ebullición de nuestro cloruro de terbutilo obtenido en el laboratorio, lo hubiéramos comparado con el teórico que es de 50 ºC (5), y así hubiéramos podido averiguar qué tan exacto fue nuestra síntesis.

4

Síntesis del cloruro de terbutilo A la hora de realizar nuestra síntesis no tuvimos en consideración el Principio de LeChatelier que enuncia: “si un sistema en equilibrio es sometido a una perturbación o una tensión, el sistema reaccionará de tal manera que disminuirá el efecto de la tensión” (6). La conversión halogenuro alquilo/alcohol es reversible y el desplazamiento del equilibrio dependerá de que reactivo se encuentre en exceso.

positiva con el nitrato de plata, formándose un precipitado blanco que no era una sal de plata, sino efectivamente un haluro de plata. Además para estar más seguros de que nuestro producto fue el cloruro de terbutilo comparamos por coloración a la llama el cloruro de terbutilo con el alcohol terbutílico. CONCLUSIONES Se observó, analizó y describió correctamente los procesos de reacciones de sustitución nucleofílica unimolecular SN1 en la síntesis de cloruro de terbutilo. Es muy importante tener en cuenta todas las condiciones para que se dé una reacción, cuidar de la presión y la concentración de los reactivos.

Si hubiéramos calculado el rendimiento de nuestra síntesis, tal vez hubiera sido baja debido a que se le adicionó agua al embudo y no se tuvo en cuenta el principio de Le-Chatelier: Si agregamos agua el sistema buscará disminuir la perturbación que existe haciendo que el equilibrio tienda hacia la izquierda, de esta manera se formará más reactante (alcohol terbutílico) que producto (cloruro de terbutilo), y por consiguiente nuestro producto fue de poca cantidad.

Obtuvimos efectivamente cloruro de terbutilo; pero no mucha cantidad, ni con un rendimiento alto. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Allinger N. Química Orgánica. 2 a ed. Rever té. Barcelona. 1971; p. 77,80. 2. Guarnizo A, Martínez P. Experimentos de Química Orgánica. ELIZCOM. Quindío. 2001; p. 119. 3. Weininger J, Stermitz F. Química Orgánica. Reverté. Barcelona. 1988. 4. Gutsche C. Fundamentos de química orgánica. Reverté. Barcelona. 1979. 5. Geissman T. Principios de química orgánica. 2a ed. Reverté. Barcelona. 1973. 6. Chemical Education Material Study. Química: una ciencia experimental. Reverté. Barcelona. 1987. 7. Muñoz E., La Experimentación en Química Orgánica. Publicación Cultural S.A. México DF. 1973.

Para reconocer al cloruro de terbutilo tendríamos que añadirle unas gotas de nitrato de plata (AgNO3) a nuestro producto y tendría que formarse un precipitado de color blanco (AgCl) que indicaría que la prueba es positiva. Además de esto tendríamos que verificar si el precipitado se trata de un haluro de plata y no de una sal de plata proveniente de un ácido orgánico, para esto tendríamos que agregar 2 gotas de ácido nítrico diluido, si el precipitado es una sal de plata debería disolverse y si es un haluro de plata no (7). En nuestro caso nuestro producto obtenido en el laboratorio dio una prueba

5