Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUÍMICA
HALUROS DE ALQUILO REACCIONES DE SUSTITUCIÓN NUCLEOFÍLICA: SÍNTESIS DEL CLORURO DE terc-BUTILO
CURSO:
Laboratorio de Química Orgánica II
PROFESOR: Dr. Bonilla Rivera Pablo Enrique INTEGRANTES:
Alarcon Tito Yelsin Edwin
CÓDIGO: 14040071
Aliaga Hoyos María Del Carmen
CÓDIGO: 15040096
Pomahualí Tovar Karen Maritza
CÓDIGO: 15040089
Regalado Escobedo Jean Pierre
CÓDIGO: 15040019
Sánchez De la Cruz Bryan Guilmar
CÓDIGO: 15040020
INTRODUCCIÓN: Comenzaremos a discutir la química de los órganohalogenuros, compuestos que contienen uno o más átomos de halógeno. Los alcanos sustituidos con halógenos comúnmente se llaman halogenuros de alquilo, se nombra sistemáticamente como haloalcanos, tratando al halógeno como un sustituyente de la cadena principal. El método más utilizado para la preparación de halogenuros de alquilo es hacerlos a partir de alcoholes, los cuales pueden obtenerse a su vez de compuestos carbonilicos. Debido a la importancia del proceso se han desarrollado varios métodos diferentes para la transformación de alcoholes en halogenuros de alquilo. El método más sencillo es tratar el alcohol con HCL, HBr, o HI La reacción se lleva al cabo mejor con alcoholes terciarios, los primarios y secundarios reaccionan más lentamente y a temperaturas más elevadas. Por estas razones el objetivo de la practica será sintetizar un haluro de alquilo a partir de un alcohol corroborando con los debidos reactivos si el producto obtenido es un haluro de alquilo.
OBJETIVOS: Caracterizar haluros de alquilo y revisar sus reacciones químicas. Determinar si la reacción del terc-butanol con el ácido clorhídrico concentrado nos proporciona un cloruro de alquilo. Reconocer si se trata de un alcohol o un cloruro de alquilo por medio del reactivo de nitrato de cerio amoniacal y el nitrato de plata.
MARCO TEÓRICO: Los compuestos orgánicos sustituidos con halógenos están ampliamente distribuidos en la naturaleza (algas y varios organismos marinos, por ejemplo, el clorometano). Los compuestos que contienen halógeno también tienen una amplia gama de aplicaciones industriales, las cuales su uso como disolvente, en medicina como anestésicos inhalados, como refrigerantes y pesticidas. Además hay otros compuestos halosustituidos que se usan como medicamentos aditivos alimenticios, la sucralosa, edulcorante no nutritivo, comercializada como Splenda, contiene cuatro átomos de cloro. Los halogenuros de alquilo se encuentran con menos frecuencia que sus relativos que contienen oxigeno, pero no se encuentran con frecuencia involucrados con rutas bioquímicas de los organismos terrestres, pero algunos de los tipos de reacciones que ellos presentan, sustitución nucleofílica y eliminación se encuentran con frecuencia. Por lo tanto, la química de los halogenuros de alquilo actúa como un modelo relativamente sencillo para varias reacciones que se encuentran en las biomoléculas, que son similares desde el punto de vista mecanístico pero que estructuralmente son más complejas. 1
PARTE EXPERIMENTAL: Materiales:
1 matraz Erlenmeyer (150mL)
1 vaso de precipitado (500mL)
1 embudo de separación (100ml)
3 tubos de ensayo
2pipetas x 5mL
1 probeta(10mL)
1 varilla de vidrio
Goteros
Reactivos:
terc - Butanol
HCl concentrado
Solución de bicarbonato de sodio
Agua destilada
Sulfato de sodio anhidro
Solución acuosa de nitrato de plata
Solución de nitrato de cerio amoniacal
Procedimiento: 1) Adición del ácido clorhídrico y agitación: En una pera de decantación añadir cuidadosamente 10mL de ácido clorhídrico concentrado, luego agregar 5mL de alcohol ter-butílico, agitar la mezcla de reacción equilibrando las presiones (liberando la presión al destapar el embudo por momentos) durante unos 15 minutos aproximadamente. Luego, dejar reposar hasta que se separen ambas capas: capa acuosa (inferior) y capa orgánica (superior).
2) Separación de la capa orgánica de la acuosa y Neutralización: Eliminar la capa acuosa en un vaso de precipitado, abriendo la llave de paso del embudo de separación. Adicionar 10mL de solución saturada de bicarbonato de sodio al embudo para lavar la fase orgánica y eliminar la fase inorgánica nuevamente.
3) Añadir 10mL de agua destilada a la fase orgánica. Recibir el cloruro de tercbutilo sintetizado en un beacker limpio y seco. Agregar pequeñas cantidades de sulfato de sodio anhidro para desecar el cloruro, con lo cual queda transparente. Decantar el producto a un tubo de ensayo limpio y seco y separarlo en 2 tubos de prueba.
Tubo n° 01:
-
0.3mL del producto sintetizado.
-
05 gotas de solución de nitrato de plata (AgNO 3).
-
Observar los cambios producidos en el tubo de prueba y anotar los resultados.
Tubo n° 02:
-
0.3mL del producto sintetizado
-
02 gotas de solución de nitrato de cerio amoniacal (Reactivo universal indicador de alcoholes).
-
Observar las coloraciones y anotar los resultados.
Tubo n° 03:
-
0.3mL de alcohol ter- butílico.
-
02 gotas de solución de nitrato de cerio amoniacal.
-
Observar las coloraciones y anotar los resultados.
RESULTADOS: Después de seguir los procedimientos se obtuvo aparentemente cloruro de terc-butilo a partir de terc-butanol por medio de una reacción de sustitución nucleofilica. El producto halogenado poseía las siguientes características: incoloro, de consistencia oleosa y densidad menor al agua ( < 1 gr/ml). Para determinar con mayor seguridad la naturaleza de la sustancia sintetizada se procedió a realizar las siguientes reacciones de identificación y se obtuvieron los siguientes resultados:
COMPUESTO
SOLUCI N
RESULTADO
CONCLUSI N
Se observa 2 fases
Producto sintetizado
+
confirmando
la
Nitrato de plata
formación de cloruro
AgNO3
de ter – butilo.
Producto
Se
sintetizado
+
observa
coloración
una
amarilla
Nitrato de cerio
confirmando
amoniacal
formación de cloruro
(NH4)2.Ce (NO3)6
de ter – butilo.
Alcohol
ter-
Se
observa
la
una
butílico + Nitrato
coloración anaranjada
de
debido
cerio
amoniacal
reconocimiento
(NH4)2.Ce (NO3)6
alcohol.
al del
CUESTIONARIO:
1. Realizar el mecanismo de reacción del cloruro de terc-butilo (2-cloro-2metilpropano)
2. Realizar el mecanismo de reacción del bromuro de etilo (Bromoetano)
3. Interprete la reacción del cloruro de alquilo con solución de nitrato de plata y con reactivo de cerio amoniacal.
Ya que el nitrato de plata (AgNO 3) es el indicador universal de los cloruros, la turbidez producida en el tubo de ensayo con la muestra sintetizada revela que si se trata del cloruro de terc-butilo (2-cloro-2-metilpropano).
Mientras el nitrato de cerio amoniacal [(NH 4)2Ce (NO3)6] es un compuesto
indicador de los alcoholes no existe reacción alguna con la muestra sintetizada; mientras se observó el notorio cambio de coloración (de transparente a un marrón rojizo) 2 en el terc-butanol (2-metilpropan-2-ol) y el metanol.
4. Mencione otras reacciones características de los haluros de alquilo
A partir de alcanos, al agregar HX, donde X=Cl,Br,I
Cloración, Bromaciónalílica (Reacción de Wohl-Ziegler) 3
A partir de alquenos, al agregar HBr y HCl (Vía Markornikov o vía Karasch)
A partir alcoholes, al agregar HX, donde X=Cl,Br,I
A partir alcoholes primarios y secundarios, al agregar SOCl2 en piridina.
A partir alcoholes primarios y secundarios, al agregar PBr3, en éter.
A partir de alcoholes, al agregar trifenilfosfina y CX 4, donde X=Cl,Br,I (Reacción de Appel) 4
A partir de alcoholes, si se agrega alguno de los siguientes reactivos: Ishikawa, Yarovenko. Olah 5
A partir de ácidos carboxílicos, mediante la reacción de Hunsdiecker 6 o la reacción de Kochi 7
DISCUSIÓN:
La síntesis del cloruro de terc-butilo se llevó a cabo a partir del terc-butanol como sustrato y el ácido clorhídrico (HCl/H 2O) como reactivo nucleofílico. Esta reacción siguió una Sustitución Nucleofílica Unimolecular (S N1) ya que tiene como sustrato a un alcohol terciario y además utilizó el agua como medio, siendo este un disolvente ionizante que favorece a la formación del respectivo carbocatión para el desarrollo de la reacción. 8 A nivel experimental, se procedió con una determinada técnica operatoria, en la cual se usaron, además de los reactivos mencionados, otros compuestos como el bicarbonato de sodio para neutralizar el cloruro de terc-butilo formado entre otros compuestos. Esta técnica coincide con los procedimientos empleados para la obtención del cloruro de terc-butilo en la Facultad de Química de la Universidad de Atlántico, sin embargo en dicho proceso inicialmente se empleó el cloruro de calcio junto con el HCl y el terc-butanol. 9,10 Las pruebas de confirmación en un proceso experimental son muy importantes para cerciorarse si el producto obtenido es realmente el que se espera. El nitrato de plata (AgNO 3) es un reactivo que se usa para identificar la presencia de cloro de un compuesto, al agregarse este reactivo al cloruro de terc-butilo obtenido, se observó una ligera opalescencia por la formación del AgCl que confirma la presencia del haluro de alquilo. Por otro lado, los alcoho les primarios, secundarios y terciarios reaccionan con el nitrato de cerio amoniacal (amarillo) formando complejos coloreados de color anaranjado-rojizo 2. Se adicionó al producto final este reactivo y la coloración no cambió, solo se mantuvo el color amarillo propio del nitrato de cerio amoniacal, entendiéndose así que el producto no era un alcohol, es decir se pudo obtener el cloruro de terc-butilo.
CONCLUSIONES:
Se caracterizó al cloruro de terc – butilo pudiendo observarse una baja densidad, una consistencia oleosa y sin coloración.
Se revisaron las reacciones del cloruro de terc – butilo al reaccionar con el nitrato de plata y formando un precipitado, con nitrato de cerio amoniacal formando una coloración amarilla con lo cual se pudo determinar que se trataba del compuesto sintetizado.
Se determinó que la reacción entre el terc – butanol y el acido clorhídrico es positiva en medio acuoso comprobándose por medio de reacciones de caracterización del cloruro de terc - butilo.
Se reconoció al cloruro de terc – butilo con nitrato de plata por la presencia de un precipitado blanquecino y con nitrato de cerio amoniacal debido a la formación de un color amarillento.
Para la formación de cloruro de terc – butilo a partir de terc – butanol se necesita un medio ionizante sin el cual no es posible su síntesis ya que el OH- no es un buen grupo saliente por lo cual necesita un protón H+
El uso de nitrato de cerio amoniacal fue un compuesto con el cual se determino con mayor precisión, comparado con el nitrato de plata, la formación del cloruro de terc – butilo ya que la coloración del compuesto inicial con este reactivo es muy diferente al que se produce por la reacción de los alcoholes con el mismo reactivo.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1. Murry J. Quimicaorganica. 8ª edición. Mexico: CENGAGE Learning; 2012. Pp 344, 354 2. Samit, Macarena, Yhon, Jeimi. Test de alcoholes: Reconocimiento de alcoholes. Santiago de chile: Laboratorio de Química Orgánica III, Departamento de Química. Universidad Tecnológica Metropolitana. 3. Djerassi,
C.
Brominations
with
N-Bromosuccinimide
and
Related
Compounds. The Wohl –Ziegler Reaction. Chem. Rev. 1948; 43 (2): 271 – 317. doi:10.1021/cr60135a004 4. Calzada, J., Hooz, J. Geranyl chloride Org. Synth.; Coll. 1974 Vol. 6: 634. 5. Olah, G. A., et al., Synthesis. 1973, 779; idem et al., J. Org. Chem. 1979; 44, 3872 6. Hunsdiecker, H., Hunsdieckes, C. Acerca de la degradación de las sales de ácidos
alifáticos
de
bromo.
Berr.
1942;
75:
291. doi:10.1002/cber.19420750309 7. Kochi, J. A New Method for Halodecarboxylation of Acids Using Lead (IV) Acetate.
Am.
Chem.
Soc,
1965;
87(11);
2500-
2502. doi 10.1021/ja01089a041 8. Wade L. Química Orgánica.7ma ed. Ciudad de Mexico: Pearson; 2011 9. Cruz F., López I & Haro J. Manual de prácticas de laboratorio Química Orgánica I. Ciudad de Mexico: Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Iztapalapa;
2012.
[Disponible
en:
http://www.izt.uam.mx/ceu/ publicaciones/MQO1/MANUAL_QUIMICA_ORGANIC A_1.pdf ] 10. Ortiz M. & Leira A. Reacciones SN1 a partir de la obtención de cloruro de tbutilo. Barranquilla: Universidad de Atlántico; 2013 [Disponible en: http://es.slideshare.net/AngyMile02/prctica-2-orgnica-2 ]
