Descripción: Propiedad de los compuestos orgánicos
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practicas de quimicaDescripción completa
sintesis de aspirina
practica 7 cumarinas
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SINTESIS DEL N-(4-(AMINOBENCEN)SULFONIL) N-2TIAZOL) ACETAMIDA
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Descripción: practica 9
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MultifrecuenciaDescripción completa
Practica relacionada a electricidad y magnetismoDescripción completa
Descripción: Biología
Descripción: informe de laboratorio9
Descripción: etica y deontologia
Practica )4 5 "íntesis de cloruro de ter(butilo + efecto del disol'ente en la 'elocidad de una reacción de sol'olisis 6rupo7 I89* Equipo7 0 Integrantes7 (:'ila Pineda Carlos /le,andro (1odríguez Elizarraras 9iguel :ngel Introducción Uno de los métodos de obtención de halogenuros de alquilo es la sustitución nucleofílica alififát al átic ica a de al alco coho hole les. s. Es Esta ta su sust stitituc ució ión n es po posi sibl ble e re real aliz izar arse se con nu nucl cleó eófifilo loss co como mo PCl!"#Cl$!%Cl!etc. &a reacción que se lle'ara a cabo para la síntesis de cloruro de ter(butilo es una ")*! las reacciones de ")*! donde la 'elocidad de la reacción depende de la concentración del alcohol! siendo independiente del nucleófilo. teniendo influencia !la polaridad del disol'ente ! la estructura del alcohol! la naturaleza del grupo saliente + el tipo de nucleofilo .&as reacciones que se lle'an a cabo por un mecanismo ")* son fa'orecidas en disol'entes pola po lares res pró prótitico coss + con co const nstan ante te di diel eléc éctr tric ica a al alta ta ! +a qu que e ha+ un una a es esta tabi bililiza zaci ción ón de dell carbocation intermediario. #b,eti'os *.Efectuar la síntesis de cloruro de ter(butilo! mediante a una reacción de sustitución nucleofílica unimolecular-")* $. Conocer los métodos de estudio de los mecanismos de reacción . /nalizar los diferente factores de importancia en e n el método cinético 0. 1elacionar el orden de reacción con los diferentes tipos de reacciones orgánicas 2. Estudiar una reacción de sol'olisis 3. Comprobar el efecto de la polaridad del disol'ente sobre la 'elocidad de una reacción de primer orden %ipótesis
Parte e;perimental
1esultados Cantidad de cloruro ter(butilo obtenida7 <.2ml "ol'ólisis =ubo )o.
"istema I 9etanol >/gua 22.$2 seg 22.25 seg 20.$ seg $.0< min $.0@min 2.0min
* $ 0 2 3
"istema II Etanol > /gua $<.?$ seg $.@2 seg 0?.$* seg 25.20 seg *.$* min *.$ mn
"istema III Propanol >/gua 3 seg 05.< seg $.@? min 2.2? min *0.$5 min $*.$$ min
/nálisis de resultados. Para la síntesis del cloruro de ter(butilo es una reacción ")*. El primer paso consiste en una reacción acido(base! entre el hidro;ilo del alcohol + el protón acido para dar la formación del intermediario % %
#
#%
%
&a segunda etapa constitu+e el paso lento de la reacción + se pierde una molécula de agua para formar del carbocatión.
#
%
%
&a tercer etapa el nucleófilo que es el cloruro reacciona con el carbocation para formar el cloruro de ter(butilo
Cl
Cl
/l colocarle al alcohol ter(butilo! el acido clorhídrico! este funciona como catalizador que forma el ion o;onio + solamente agitamos porque si calentamos originaríamos una reacción
de eliminación. A se le agrega cloruro de calcio que actBa como un agente desecante que fa'orece la eliminación del agua + aumenta la concentración de ion cloruro fa'oreciendo a la formación de $ fases 7la acuosa + la orgánica. &a fase orgánica le agregamos bicarbonato de sodio al 2 para neutralizar el acido clorhídrico. "eparamos + finalmente secamos el cloruro de ter(butilo con cloruro de calcio. "#&D#&I"I" &a reacción de sol'olisis en la práctica es ")*7 En la primera etapa el cloruro de ter(butilo que es una molécula polar forma interacciones dipolo(dipolo con las moléculas del disol'ente . En una etapa lenta se obtiene el carbocation intermediario! en el cual el momento dipolar es ma+or que el del cloruro de ter(butilo original.
-C%
Cl
-C%C
/
Cl
-&enta
En la segunda etapa el carbocation intermediario es una etapa rápida! interacciona con una molécula de agua o metanol produciendo-C o -C*.
#
-C% C
%
-C%C C 3 ) 3 H C (% -C%C%
#
%
%
# C%
C 3 ) 3 H C (
%
-1apida C
-C%C # C%0
-1apida
C*
%
En la tercer etapa el o;onio resultante se desprotona generando los productos finales-F o -F*.
-C%C #
C -1apida
%
%
%#%
C 3 ) 3 H C (
-C%C # %
F
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%
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C 3 ) 3 H C (
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-C%C # C% F*
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C 3 ) 3 H C (
%
-1apida
En las dos formas se libera %Cl En la práctica hicimos un estudio cinético para apreciar la 'elocidad de una reacción agregando azul de bromotimol. Pues debido a que se libera una molécula de %Cl su acidez se manifiesta con el indicador azul de bromotimol que cambia de color azul 'erdoso a amarillo. &a 'elocidad de reacción depende de la polaridad del disol'ente + de su constante dieléctrica alta. Utilizamos tres sistemas de disol'entes que tenían agua que es un disol'ente mu+ polar con otros tres disol'entes que son metanol ! etanol + propanol ! de los cuales el me,or disol'ente es el metanol por tener menor cantidad de carbonos + menor impedimento histérico! lo cual se hace e'idente en los tiempos de 'ira,e en donde son mas rápidos que los del etanol! + estos a su 'ez del propanol donde los tiempos fueron mu+ lentos. "in embargo en los tres sistemas al disminuir el 'olumen del agua la 'elocidad de reacción es mas lenta + esto es porque la constante dieléctrica + la polaridad del agua es mu+ alta lo que hace mas estable al carbocation mientras que el metanol. etanol + propanol tienen menor constante dieléctrica + son menos polares lo que hace menos estable al carbocatión + por consiguiente es mas lenta la reacción. Cuestionario *. GCuál es el propósito de adicionar cloruro de calcio $@ minutos después de iniciada la reacciónH Para alcalinizar al acido clorhídrico presente en la sustancia $. E;plica porque se adiciona solución de bicarbonato de sodio al 2 cuando se la'a el coluro de ter(butilo + porque no se puede usar hidró;ido de sodio. Como en la síntesis se empleo %Cl! para su purificación se requiere neutralizar el e;ceso de acido que no ha+a reaccionado. Pero como el )a#% es una base fuerte podría promo'er una reacción de eliminación del anión cloruro! para dar una olefina! o también! aunque probablemente en menor grado! una reacción de sustitución nucleofila del cloruro por el hidro;ilo. Esto daría un producto que no sería el cloruro de ter(butilo esperado. Por eso se neutraliza con una base más débil como es el bicarbonato de sodio! esto no dará problemas de reacciones secundarias indeseables. . /l adicionar bicarbonato de sodio se produce una efer'escencia! indica de que gas está formada + e;plica mediante una reacción GCómo se produceH "e produce C#$
Para eliminar restos de %Cl que no ha+an reaccionado. =ratando con )a%C# -base sua'e se neutraliza el %Cl generando )aCl! C#$ + %$#. )a%C# %Cl ◊ )aCl C#$ 〈 %$# . Indicar por qué las reacciones de sol'ólisis realizadas! es importante7 J Controlar la temperatura a @4C Como e comprobó en la e;periencia! la temperatura es un factor que influ+e en la 'elocidad de reacción. Esto es así +a que a ma+or temperatura ma+or es la energía de las moléculas! lo que aumenta el nBmero de colisiones aumentando la 'elocidad de la reacción. En esta e;periencia comprobamos que a ma+or temperatura! menor es el tiempo de reacción. Este hecho se relaciona con la energía de acti'ación! que corresponde a la energía necesaria para que la reacción comience. /l haber ma+ores temperaturas se hace más fácil alcanzar la energía de acti'ación! con lo que la 'elocidad de reacción disminu+e. Esto permite relacionar la energía de acti'ación con la 'elocidad de reacción + la temperatura. J =raba,ar con el material seco =ipo de degradación que in'olucra la descomposición del principio acti'o por una reacción con el sol'ente presente. En muchos casos el sol'ente es agua! pero pueden estar presentes sol'entes como el alcohol etílico o el propilén glicol. Estos sol'entes actBan como agentes nucleofílicos atacando centros electropositi'os en la molécula del fármaco. "ol'entes líquidos no secos. J 9edir e;actamente los reacti'os /ctuando como nucleofilo! sin embargo si se le agrega ma+or porcenta,e o menor puede sustituir grupos salientes adicionales o puede hacer una reacción re'ersible! o algBn efecto secundario sobre la reacción. 0. Escribir todas las reacciones de sol'ólisis que se realizaron con el cloruro de ter butilo En la primera etapa el cloruro de ter(butilo que es una molécula polar forma interacciones dipolo(dipolo con las moléculas del disol'ente . En una etapa lenta se obtiene el carbocation intermediario! en el cual el momento dipolar es ma+or que el del cloruro de ter(butilo original.
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En la segunda etapa el carbocation intermediario es una etapa rápida! interacciona con una molécula de agua o metanol produciendo-C o -C*.
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En la tercer etapa el o;onio resultante se desprotona generando los productos finales-F o -F*.
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-1apida Fefinir los siguientes términos7 J #rden de reacción Para cada reacción se puede formular una ecuación! la cual describe cuantas partículas del reacti'o reaccionan entre ellas! para formar una cantidad de partículas del producto.Esto significa! que dos partículas / colisionan con una partícula ! una partícula C + una partícula F para formar el producto E. "in embargo! la probabilidad de que cinco partículas colisionen al mismo tiempo + con energía suficiente! es escasa.9ás probable es que dos o tres partículas colisionen + formen un producto intermedio! este producto intermedio colisiona con las demás partículas + forma
otros productos intermedios hasta formar el producto E. &a descomposición de la reacción principal en llamadas reacciones elementales + el análisis de estas nos muestra e;actamente como ocurre esta reacción. Por medio de métodos e;perimentales o por premisas se puede determinar la dependencia de la rapidez de las reacciones elementales con las concentraciones de los componentes /! ! C + F. El orden de reacción está definido como la suma de los e;ponentes de las concentraciones en la le+ de la rapidez de la reacción. Este es también llamado orden total de reacción! pues el orden depende del reacti'o que se analice. El orden de la reacciones se determina e;perimentalmente. J 9olecularidad &a molecularidad es el nBmero de moléculas que foman parte como reacti'os en un proceso elemental! es decir! la suma de las moléculas de cada reacti'o antes de formar el comple,o acti'ado para con'ertirse en los productos. Es un concepto teórico que indica el nK de partículas indi'iduales que participan en un paso elemental del mecanismo de reacción. En los procesos -pasos elementales del mecanismo de reacción pueden coincidir orden + molecularidad. )o puede haber reacciones elementales con molecularidad superior a -=ermoleculares. Proceso unimolecular Proceso bimolecular Proceso bimolecular Proceso trimolecular -=ermolecular J "ol'ólisis =ipo de degradación que in'olucra la descomposición del principio acti'o poruna reacción con el sol'ente presente. En muchos casos el sol'ente es agua!pero pueden estar presentes cosol'entes como el alcohol etílico o el propilénglicol. Estos sol'entes actBan como agentes nucleofílicos atacando centroselectropositi'os en la molécula del fármaco. &as reacciones comunes de sol'ólisis inclu+en compuestos carbonílicos ines(tables como los ésteres! lactonas + lactamas. &as 'elocidades de reacciónson mu+ 'ariadas dependiendo del grupo funcional + comple,idad de la molé(cula! en donde los grupos sustitu+entes pueden causar efectos estéricos!resonancia inducti'a + formación de puentes de hidrógeno.&a reacción de inestabilidad más frecuente se da con los ésteres! sobre todocuando están presentes grupos con propiedades ácido(base! como ()%$!(#%! (C##%
J Par iónico En química! el concepto de par iónico íntimo! introducido por "aul Linstein! describe las interacciones entre un catión! anión + moléculas de sol'ente que los rodea.* En soluciones acuosas ordinarias de sales inorgánicas! un ion está sol'atado completamente + protegido del contraión. En sol'entes menos polares! los dos iones pueden estar conectados en cierto grado. En un par iónico fuerte o íntimoo de contacto! no ha+ moléculas de sol'ente entre los dos iones. Cuando se incrementa la sol'atación! el enlace iónico disminu+e + resulta en un par iónico separado por el sol'ente. El concepto de par iónico e;plica la estereoquímica en la sol'ólisis. J Constante dieléctrica &a constante dieléctrica o permiti'idad relati'a de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permiti'idad eléctrica del medio. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador eléctrico. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire -cu+a permiti'idad es prácticamente la del 'acío la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta.
?. E,emplificar con uno de los sistemas empleados! la reacción competiti'a de la ")*
Para la síntesis del cloruro de ter(butilo es una reacción ")*. El primer paso consiste en una reacción acido(base! entre el hidro;ilo del alcohol + el protón acido para dar la formación del intermediario % % #%
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&a segunda etapa constitu+e el paso lento de la reacción + se pierde una molécula de agua para formar del carbocatión.
# %
%
&a tercer etapa el nucleófilo que es el cloruro reacciona con el carbocation para formar el cloruro de ter(butilo
Cl
Cl
<. Con los 'alores de la constante dieléctrica indicados e,emplificar una reacción de sol'ólisis! diferente a la realización en el laboratorio
5. Fibu,ar un diagrama de energía con uno de los sistemas empleados! indicando los siguientes términos7 energia de acti'ación! comple,o acti'ado! paso lento.
*@. Con los datos obtenidos en la reacción de sol'ólisis! graficar de la siguiente formaM abcisas( de agua! ordanadas(tiempo.
Conclusiones Para sintetizar el cloruro de ter(butilo el alcohol ter(butilo reacciono con un halogenuro de hidrogeno-%Cl mediante una reacción ")* en donde el alcohol se tiene que protonar ! +a que si no se protona el grupo #% no es un buen grupo saliente! + al protonar el alcohol! se forma el ion o;onio que si es un buen grupo saliente. &le'amos acabo la sol'ólisis del cloruro de ter(butilo la cual también es una reacción ")* en la que el disol'ente actBa como nucleófilo! sigue una cinética de primer orden debido a que la 'elocidad de reacción Bnicamente depende de la concentración del cloruro de ter(butilo específicamente de la ruptura del enlace ClNC! que es la fase lenta de la reacción. "in embargo la fa'orecen los disol'entes polares próticos + con constantes dieléctricas altas. &as ")* se caracterizan por la formación de un carbocatión es por eso que están en competencia con las E*! por lo que para lle'ar a cabo una ")* se requieren de bases débiles! como es el ion cloruro en la síntesis de cloruro de ter(butilo + el agua en la sol'olisis los cuales se unen al carbocation.
