Síntesis del p-terbutilfenol Olmer T. Gutiérrez; Juan C. Arriola; Jessica T. Quintero. ni!ersidad de la Amazonia; "acultad de Ciencias #$sicas; %ro&rama Química
'esumen
Se realizaron pruebas pruebas para caracterizar la la síntesis del p-terbutilfenol p-terbutilfenol realizando pruebas de Lieberman para identificar identificar si hay fenol y la prueba de de millón para determinar si si el anillo esta esta sustituido en posición para para además se realizó el punto de fusión fusión de 96 ºC, lo ue indica indica ue el compuesto no es totalmente totalmente puro en comparación a la referencia respecti!a" La reacción del del #enol y el cloruro de terbutilo dio un rendimiento de $6,%% & el cual nos muestra ue la metodolo'ía metodolo'ía descubierta por #riedel-Crafts es adecuada para sintetizar p-terbutilfenol Palabras calves:
síntesis, prueba de Lieberman y millón, friedel-crafts
(ests (ests )ere conducted to characterize the synthesis of p-tert-butylphenol Liberman performin' tests to identify identify any phenol and one million test to determine determine if the rin' is substituted substituted in position to the meltin' meltin' point plus 96 96 * C )as performed, indicatin' indicatin' that the compound compound is not completely pure compared to the respecti!e reference" (he reaction of phenol and tert-butyl chloride 'a!e a yield of $6"%%& )hich sho)s that the method disco!ered by #riedel - Crafts is suitable for synthesizin' p-tert-butylphenol" p-tert-butylphenol" ABSTRACT:
KEYWORDS: synthesis,
test and Lieberman million, friedel-crafts
(ntroducci)n
Las reacciones de friedel-crafts son un tipo de reacción de sustitución electrófilica a aromática en las ue en un compuesto aromático y un átomo de hidró'eno es sustituido por un aluilo o un 'rupo acilo !er #i'" + #ueron descubiertas el ao +$ por el uímico franc.s charles friedel y por el uímico americano /ames m" crafts + 0sta reacción ha sido utilizada en la síntesis de !arios colorantes deri!ados del triarilmetane y del 1anteno" La reacción del anhídrido ftálico con fenol en presencia de cloruro de zinc produce la fenolftaleína" +
"i&ura * 'eacci)n &eneral de friedel-crafts
0sta reacción tambi.n es utilizada para producir p- terbutilfenol" 0l cual su reacción más importante es su condensación con el formaldehído en presencia de catalizadores ácidos o básicos, para dar colorantes mate y resinas solubles en aceite, ue se caracterizan por su buena resistencia a los ácidos, álcalis, el a'ua y la luz" Las resinas de p- terbutilfenol son importantes tambi.n en la formulación de adhesi!os" La condensación de p- terbutilfenol con el acetileno da un producto de polimerización, aplicable en hules y otros elastómeros"2 0l p-terbutilfenol, sir!e como a'ente anti-crac3in' en hules y como estabilizador de /abones" Su hidro'enación da cis- y trans- %- terbutilciclohe1anol, cuyos acetatos se usan en perfumería como sustitutos del aceite de limón"2 0l ob/eti!o de es realizar la síntesis del p-terbutilfenol a partir del fenol y cloruro de terbutilo realizando la síntesis propuesta por #riedel - Crafts"
+ateriales , métodos
%reparaci)n de cloruro de terbutilo.
0n un 0rlenmeyer de +24 mL se mezcló +2 mL de terbutanol con 56 ml de Cl al se le a're'o %,77+ ' de cloruro de calcio y se a'ito por un periodo de tiempo de 27 minutos" 0sta mezcla se pasó a un embudo de separación y se de/ó reposar por unos 4 minutos mientras se separó las 2 fases" 8l separase las fases se utilizó a fase or'ánica y se la!ó 2 !eces con 4 mL de a'ua" 0n un bea3er de +77 ml se transfirió el cloruro de terbutilo y se secó con calcio anhidro, lue'o decantamos el producto secamos y pesamos
Obtenci)n de p-terbutilfenol.
0n un 0rlenmeyer de +24 mL se mezcló 2,5267 mL con 5,5 mL de cloruro de terbutilo se a'ito" 0sta mezcla se sumer'ió en un bao de hielo y se le a're'o 7,2455 ' de cloruro de aluminio anhidro, se a'ito este erlenmeyer hasta ue se obser!ó el desprendimiento de Cl 'aseoso" Cuando se formó el sólido, se a're'ó 24 mL de a'ua fría y este solido fue pul!erizado" Se filtró (:;8S ;:<0L +657= y s. ue por 4 minutos se recristalizo con .ter de petróleo %ruebas
%rueba de iberman
0n un bea3er de +77 mL se mezcla 7,4 mL 2S:%, 7,724 ' de p-terbutilfenol y 7,7+' >a>:2 este se a'ita para ue se mezcle bien ,lue'o se calienta en una bao de a'ua caliente SC:((= a una temperatura de $7 ºC por 5 minutos la cual toma un color p?rpura ,pasado el tiempo se retira de la plancha SC:((= y se le a're'o +7 mL de a'ua se torna de color azul o ro/o dando positi!o para la prueba " Control
0n un bea3er se a're'ó 4 ml de >a: al +7 & y se calentó por 5 minutos esta torno un color azul o ro/o dando positi!o
%rueba de +illon
0n un bea3er se mezcla 7,4 mL de reacti!o de ;illon y 7,724 ' de p-terbutilfenol se lle!ó un bao de a'ua caliente SC:((= a una temperatura de $7 ºC por 5 minutos terminado el tiempo se torna ro/o dando positi!o la prueba" Control
0n un bea3er se a're'ó 7,4 de reacti!o de ;illon se calentó por 5 minutos a una temperatura de $7 ºC terminado el tiempo se torna ro/o dando positi!a la prueba
%unto de fusi)n
0l punto de fusión del p-terbutilfenol se realizó en un fusiómetro Stuart -S;@ ++= por medio de un capilar, ue en su interior contenía el p-terbutilfenol anotamos la temperatura a la ue empezó a cambiar de fase"
'esultados , iscusi)n
Imagen 2 Espectro H-1 NMR Fenol
ima&en / 0spectro 1-* 2+' %-tert-butilfenol
Imagen 3 Espectro C-13 NMR Fen
Imagen 4 Espectro C-13 NMRP P-tert-butilfenol
La 8luilación de #riedel-Crafts es muy usada para la formación de un enlace carbono-carbono por ataue electrofílico del benceno sobre el haloalcano, % el secreto para este proceso es el uso de un ácido de Le)is, ue por lo 'eneral es Cloruro de 8luminio" 0ste mecanismo se da primero por la acti!ación del haloalcano, por un ataue nucleofilico del haló'eno al catalizador, posteriormente el carbono al ue estaba unido el haló'eno ueda con una densidad de car'a positi!aA se'undo, el ataue electrofílico del anillo sobre el carbono ue tenía una densidad de car'a positi!aA tercero, el protón ue está /unto al enlace nue!o ue se formó entre el anillo y el alcano acti!ado es eliminado por haló'eno ue anteriormente había sido tomado por el catalizador, formando así el doble enlace del anillo y re'enerando el catalizador %" 0n la formación del Cloruro de (erbutilo, se e!itó al má1imo la presencia de a'ua en los balones de reacción, debido a ue si había el mínimo de ella, el Cloruro de (ertbutilo reaccionaria con el a'ua y se de!ol!ería al fenol" La obtención del Cloruro de (ertbutilo, se dio por una reacción de sustitución nucleofílica, en la cual el hidro1ilo fue sustituido por el ion cloruro, liberándose a'ua como subproducto de reacción !er ima'en =" 0l producto formado fue hecho reaccionar con una solución de fenol, en la ue se diluyeron 2,5+67 ' lue'o se ba/ó la temperatura de reacción en un bao de hielo y se a're'ó el cloruro de aluminio anhidro, se a'itó e inició la reacciónA posteriormente el sólido formado se la!ó con a'ua y se recristalizó con Bter de petróleo dando como rendimiento de reacción el $6,%% &"
2.3160 g fenol
(
rendimiento =
1 mol fenol 94.11 g fenol
)(
1 mol p − terbutilfenol
3.6968 −0.5012 3,6968
Imagen Espectro IR Fenol 2
1 molfenol
× 100 =86.44
)(
150.22 g p−terbutilfenol 1 mol p −terbutilfenol
)
=3.6968
g p −terbutilfenol
Imagen ! Espectro IR P-tert-butilfenol 3
Imagen " #ustituci$n Nucleof%lica para obtenci$n &e Cloruro &e 'erbutilo
0n la ima'en 4 y 6 se muestra el espectro infrarro/o del reacti!o de partida ima'en 4= y del producto ima'en 6=, se e!idencia el estiramiento de los alcoholes en un numero de onda entre 5%77-2%77 cm-+ para ambos espectros, en el espectro del @- tert-butilfenol ima'en 6= se obser!a el estiramiento correspondiente al enlace C-C en $77-+577 cm -+, el estiramiento C- para carbonos sp 5 ue se encuentra entre 5777cm -+-2977cm-+ y la !ibración de los metiles ue está en una lon'itud de onda +54cm-+A en el espectro del fenol ima'en 4= se encuentran las !ibraciones CC en una lon'itud de onda +647-+677cm -+, el estiramiento CC- 5+77-5777cm -+ correspondiente a los carbonos sp2 y los sobretonos del anillo aromático 2777-+477cm -+"$ Los espectros de resonancia ma'n.tica de protón para el fenol y para el @-tert-butilfenol ima'en + y 2 respecti!amente=" La ima'en + muestra los desplazamientos en 9"7 ppm donde el protón unido al o1i'eno esta desplazado a un campo ba/o por el desapantallamiento producido por la diferencia de electrone'ati!idad del :-, con una multiplicidad de sin'leteA los otros desplazamientos de 6,$% ppm triplete= y ,2% ppmtriplete= son muy parecidos en sus !alores debido a ue todos están
desapantallados por el anillo aromático, aparte el desplazamiento de ,2% ppm se le suma el desapantallamiento del alcohol puesto ue este tiene una 5D ya ue son uímicamente similares" La ima'en 2 se muestran desplazamientos ue no se lo'raban obser!ar en el reacti!o lo ue nos indica ue hubo un cambio uímico, el desplazamiento del 2,$ ppm con multiplicidad cuartete, está en campo alto debido a ue no se encuentra tan desapantallado por el anillo aromáticoA el desplazamiento +,27 ppm con multiplicidad corresponde a los metiles sim.tricos y el desplazamiento de 7,2 ppm sin'lete= está a un campo más alto debido a ue no posee apantallamiento ni respecto al anillo, ni al 'rupo hidro1ilo del alcohol" $ La resonancia ma'n.tica para C-+5 del p-(ert-butilfenol ima'en %= y fenol ima'en 5=" 0l p-(ert butilfenol muestra desplazamientos en campo alto correspondientes a los alcanos, el desplazamiento de 5+,5 ppm es el desplazamiento correspondiente al metil y posee una multiplicidad de cuartete ya ue es nE+ donde n son los protones unidos al carbonoA el 5%,2 ppm corresponde a un Carbono cuaternario por ende el desplazamiento a campo más ba/o con base en el metilA el p-(ert-butilfenol tambi.n muestra desplazamientos en campo alto correspondientes a los compuestos aromáticos donde se incrementa el desplazamiento debido al anillo aromático y al heteroátomo, los desplazamientos de ++4,4 y +26,% ppm corresponden al desapantallamiento ocasionado por el como el del heteroátomo y el de +%5,9 ppm es uno de los desplazamientos más altos, debido a ue este se encuentra desapantallado tanto por el anillo como por el tert- butil" 9 0nsa,o de ieberman
0ste ensayo se basa sobre una reacción de sustitución aromática electrófilica, en donde el fenol reacciona con el ión >itrosonio >: "= producido de la mezcla de nitrito de sodio y ácido sulf?rico ima'en $= donde dio ue era ne'ati!o puesto ue el control nos dio ue era de color ro/a oscuro y la muestra nos dio una solución naran/a claro" anillo, el desplazamiento de +44,% ppm se le suma el desplazamiento tanto del anillo aromático
Imagen ( Ensa)o &e *ieberman !
0nsa,o de +illon
0l reacti!o de ;illon es una mezcla de nitrato mercuroso y mercurio en ácido nítrico 47 & !F! , ue al contacto con cualuier compuesto fenólico ue este sustituido en la posición -@-, este se tornará a un color ro/o ladrillo" La prueba con el analito arro/ó un resultado ne'ati!o lo ue uiere decir ue se tiene un compuesto fenólico pero con las posición -@- disponible"
%unto fusi)n
0l punto de fusión reportado en la biblio'rafía del compuesto @-tert-butilfenol es de 9$*C y teóricamente nos dio un resultado de 96*C por lo ue se puede inferir ue el compuesto no estaba totalmente puro o hubo al'una mezcla de subproductos, confirmando con el ensayo de ;illon"
2.3160 g fenol
(
1 mol fenol 94.11 g fenol
)(
1 mol p − terbutilfenol 1 molfenol
)(
150.22 g p−terbutilfenol 1 mol p −terbutilfenol
)
=3.6968
#iblio&rafía +
ChemGio
2
httpHFFsdbs"db"aist"'o"/pFsdbsFc'i-binFdirectIframeItop"c'i con acceso +$ de marzo 27+4
5
httpHFF)))"hanhon''roup"comFirFirIenFJG75757776"html con acceso +$ de marzo 27+4
%
Kollhardt @A Schore >", Organic Chemistry Structure and Function , 2779, 6, pa' 7$-79"
4
:btención de cloruro de tertbutilo sin nombre, sin fecha, sin editorial= documento ord"
6
httpsHFFdocs"'oo'le"comFdocumentFpre!ie)Mh'd+Nid+2e 'cO7zth$6K/J1z;P:L
httpHFF)))"'rupopre!enir"esFfichas-se'uridad-sustancias-uimicasF765"htm con acceso 25 de marzo 27+4
g p −terbutilfenol
;oore, 8 N
9
Geovanna, T; et al (!!9", Reactividad química en la alquilación intermolecular de friedel-crafts de orto-alilanillnas tv-bencilo sustituidas, vol#$% no#$, &evista 'olombiana uímica, )o*ot+, pp -
