Preparação E Reconhecimento Do Cloreto De T-butila Através Do álcool T-butílico E ácido Clorídrico Concentrado

1) OBJETIVO

Preparação de um haleto de alquila (cloreto de t-butila), a partir de um álcool terciário (álcool t-butílico) com ácido clorídrico e purificá-lo.

2) INTRODUÇÃO TEÓRICA

O método mais geral de preparação de haletos de alquila é a partir de alcoóis. A forma mais simples de se converter alcoóis é reagindo com HCl, HBr ou HI, numa reação de substituição, originando os haletos de alquila.

ROH + HX  RX + H2O (X = Cl, Br, I)

Quando o álcool é terciário, a reação é de primeira ordem e é chamada de SN1, sendo a saída da água a etapa lenta e determinante da reação. No caso de um álcool primário, a reação é de segunda ordem, e um ácido de Lewis é adicionado para favorecer a ionização da hidroxila. Para separação do produto formado dos reagentes, aposta-se na baixa solubilidade do cloreto de t-butila em água, levando a formação de uma fase aquosa e outra orgânica. Para purificação, utiliza-se a destilação.

Reações de substituição nucleofílica são muito comuns em sínteses orgânicas. Nesse tipo de reação, um nucleófilo, uma espécie com um par de elétrons não-compartilhados, reage com um haleto de alquila (chamado de substrato) pela reposição do halogênio substituinte. Acontece uma reação de substituição, e o halogênio substituinte, chamado de grupo retirante, se afasta como um íon haleto. Como a reação de substituição é iniciada por um nucleófilo, ela é chamada de reação de substituição nucleofílica (SN).

Nas reações SN, a ligação C-X do substrato passa por uma heterólise, e o par não compartilhado do nucleófilo é usado para formar uma nova ligação para o átomo de carbono:

Os haletos de alquila não são as únicas substâncias que podem agir como substratos nas reações SN. Para ser reativo, isto é, para ser capaz de agir como substrato em uma reação SN, uma molécula precisa possuir um bom grupo retirante. Nos haletos de alquila o grupo retirante é o halogênio, que se afasta como um íon haleto.

Para ser um bom grupo retirante, o substituinte deve ser capaz de se afastar como um íon ou uma molécula básica fraca, relativamente estável. Os melhores grupos retirantes são aqueles que se tornam os íons mais estáveis depois que se desprendem. Como a maioria dos grupos se desprendem como um íon com carga negativa, os melhores grupos retirantes são aqueles íons que estabilizam um carga negativa mais eficazmente. Como as base fracas executam isso melhor, os melhores grupos retirantes são as bases fracas.

Mecanismo para a reação de álcool terc-butílico com HCl aquoso concentrado

3) MATERIAIS E REAGENTES

1. Anel

2. Becker

3. Erlenmeyer

4. Bastão de vidro

5. Proveta

6. Funil de separação

7. Álcool butílico terciário – 10 mL

8. Ácido clorídrico concentrado – 20 mL

9. Carbonato de sódio – 20 mL

10. Sulfato de sódio anidro – 1 g

11. Solução alcoólica de nitrato de prata a 2% - (1 g de nitrato de prata + 50 mL de etanol a 95%)

12. Éter – 10 mL

4) PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Adiciona-se em um erlenmeyer 10 mL de álcool butílico terciário e 20 mL de ácido clorídrico concentrado, então agita-se levemente com um bastão de vidro por um minuto, tudo isso feito na capela.

Transfere-se a mistura reacional para um funil de separação de 250 mL e agita-se novamente.

Em seguida, arrolha-se e inverte-se o funil, logo após abre-se a torneira para diminuir a pressão interna.

Coloca-se o funil sobre o anel e deixa-se em repouso até que haja uma separação nítida das duas fases (no caso foram adicionados 10 mL de éter para visualizar melhor as fases). Sempre folgando a rolha para diminuir a pressão.

Despreza-se a camada inferior aquosa num béquer.

Adiciona-se 20mL de solução de carbonato de sódio ao cloreto de t-butila bruto que está no funil.

Destampa-se e agita-se levemente o funil até que toda a efervescência termine. O funil deve ser fechado e invertido cuidadosamente, e em seguida abre-se a torneira para aliviar a pressão interna. Após isso despreza-se a camada inferior num béquer.

Lava-se o cloreto de t-butila que ficou no funil com 10 mL de água destilada. Agita-se e logo depois deixa-se em repouso para a separação das fases, então despreza-se a camada inferior abrindo a torneira do funil.

Transfere-se o cloreto de t-butila bruto, que ficou no funil, para um erlenmeyer de 50 mL e adiciona-se 1 g de sulfato de sódio anidro para secar. Fecha-se e espera-se 10 minutos. Filtra-se o líquido.

Esperamos 4 dias e ao retornar ao laboratório, o produto tinha evaporado, portanto acrescentamos éter para aproveitar o que ainda restava e que estava em forma gasosa dentro do erlenmeyer.

Reconhecimento: Toma-se cerca de 0,5 mL da substância e adiciona-se 1 mL de nitrato de prata. Observa-se a formação de um precipitado branco. Esta reação é característica do cloreto de t-butila.