Obtenção do p-tercbutilfenol (Substituição eletrofílica aromática – SeAr)

Obtenção do p-tercbutilfenol

(Substituição eletrofílica aromática – SeAr)

Professor: Cleber Barreto

Alunos: João Pedro Sousa e Yuri Lima

Turma: MAM261

Bancada 5

2018.1

1) Introdução:

​As reações de substituição eletrofílica têm como característica principal a substituição de um grupo ou átomo de uma cadeia carbônica por uma espécie eletrófilica. A força deste eletrófilo depende diretamente do substrato. De forma que alcenos, por exemplo, por serem bastante reativos, devido a sua alta densidade eletrônica, não precisam de eletrófilos muito fortes para que reajam. Enquanto que, um anel aromático, como o benzeno, que apesar de ter alta densidade eletrônica, tem seus elétrons em ressonância (portanto em movimento), precisa de um eletrófilo mais forte.

​Para um anel sofrer substituição eletrofílica aromática ele precisa, antes, de ser classificado como aromático. Essa classificação depende dos seguintes pré-requisitos: o anel deve ser cíclico; deve ter duplas conjugadas (ou alternadas); deve ser plano - o que depende da quantidade de átomos constituintes, de forma que, anéis com mais de sete átomos não são planos devido ao ângulo de suas ligações (>120°); deve ter todos os carbonos com hibridização sp2, o que faz com que formem compostos com geometria trigonal plana; e por último, seguir à regra de Hückel, na qual aplica-se a fórmula π=4n+2, onde π é a quantidade de elétrons π do anel e n deve ser um número natural. Exemplo: Benzeno

1. É cíclico; tem todos os carbonos sp2; é plano; tem duplas conjugadas; e segue a regra de Hückel;

Π =4n+2 → 6=4n+2 → 4n=6-2 → n=4/4 → n= 1

As reações de substituição eletrofílica aromática acontecem, portanto, entre anéis aromáticos - na maioria dos casos, o benzeno (substituído ou não) - e eletrófilos fortes. A formação desses eletrófilos acontece na presença de ácido de Lewis. Como mostrado abaixo:

Apesar de não serem naturalmente muito reativos, os anéis aromáticos podem ter substituintes que os tornam mais reativos, chamados de grupos ativadores, como por exemplo: OH-, grupos alquilas e aminas. No caso especifico da prática estudada, o grupo ativador do anel é um OH-, que possui par de elétrons livres, que ajudam a estabilizar o íon arênio, doando-os para fazer ressonância. E devido a isso, esse substituinte orienta outros substituintes que o anel poderá se ligar nas posições orto e para, mas no caso específico dessa prática, na posição para porque o eletrófilo é volumoso. O Íon arênio referido anteriormente é um intermediário da reação, onde o carbono vizinho ao que faz o ataque nucleofílico fica com carga positiva e esta é estabilizada pelas duplas do anel, por ressonância. O nome que se se dá a um benzeno ligado a um OH- é fenol ou hidroxibenzeno:

para

meta

Orto

Fenol ou hidroxibenzeno

A prática trata-se da obtenção do p-tercbutilfenol a partir da substituição eletrofílica aromática entre o fenol e o álcool tercbutilico. Essa reação é uma alternativa a alquilação de Friedel-Crafts, já que se trata da desidratação desse álcool (tercbutilico) pelo ácido sulfúrico (H2SO4), formando um carbocátion terciário (mais estável), que sofrerá o ataque nucleofílico do fenol. Graças a natureza terciária do carbocátion, não ocorre rearranjo, e portanto produtos indesejados. A reação global e o mecanismo são dados abaixo:

Reação global

H -

+ H2O

Formação do eletrófilo (desidratação do álcool tercbutílico)

Mecanismo SeAr

1) Objetivo:

O objetivo desta prática é a obter p-tercbutilfenol à partir de uma substituição eletrofílica aromática (SEAr). Sendo uma alquilação alternativa a de Friedel-crafts, já que não havia um hatelo de alquila envolvido, e sim um álcool. Ao final da prática, a massa seca da substância deve ser obtida (separada da parte aquosa e da ácida) para se que faça o cálculo do rendimento da reação em % mol/mol.

2) Materiais e reagentes:

• materiais

- Suporte universal

- Placa magnética

- Agitador magnético

- Funil de decantação

- Argola para o funil

- Balão de fundo redondo de 50 ml

- Termômetro (-10°C à 100°C)

- Gelo

- NaCl sólido

- Funil de Buckner

- Bomba a vácuo

- Papel de filtro

• Reagentes

- Terc-butanol PA 5 mL

- Fenol PA 6g

- Ácido sulfúrico PA 6 mL

3) Procedimento experimental:

4.1) Reação:

​Antes que se começasse a preparar o aparato para prática, um bécher contendo água deionizada foi posto no freezer para que esta, ao final da prática, pudesse ser usada.

Para o preparo