Laboratorio de Quimica Organica Identificación de Halogenuros de Alquilo

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO
LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA II
DOCENTE: DR. ELOY RODRÍGUEZ DE LEÓN
CARLA RENATA ÁLVAREZ MARTÍNEZ
PRÁCTICA NO. 3
IDENTIFICACIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO Y SÍNTESIS DE CLORURO
DE CICLOHEXILO.
UNIDAD 1) IDENTIFICACIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO Y
SÍNTESIS DE CLORURO DE T-BUTILO
Tabla de contenido
Antecedentes
1.1.- Usos o aplicaciones en general (halogenuros, alquenos, cetonas, etc.) ..... 3
1.2.- Usos o aplicaciones de la molécula a discutir ......................................................... 4
1.3.- Reacción a discutir………………………………………………………………………………………….5
1.4.- Mecanismo de reacción…………………………………………………………………………………9
Materiales y reactivos
2.1 Materiales (equipos, sistemas, material) a utilizar ........................................ 10
2.2 Reactivos (cálculos estequiométricos) .................................................................... 10
Procedimiento
3.1.- Diagrama de flujo ......................................................................................... 9
Resultados y discusión
4.1.- Discusión.
Conclusión ............................................................................ 10
COMPETENCIA:


Desarrolla la síntesis del cloruro de t-butilo con alcohol t-terbutilico y ácido
clorhídrico mediante un mecanismo de reacción via S N 1
Identifica mediante las pruebas químicas cualitativas el cloruro de t-butilo
Antecedentes
Derivados halogenados:
Pertenecen al grupo funcional de los átomos de halógeno:
Se dividen en:



Haluros de alquilo
Haluros de Vinilo
Haluros de Arilo
Usos y aplicaciones de los Halogenuros de Alquilo
Los halogenuros de alquilo son compuestos orgánicos (derivados hidrocarbonados)
en los que uno o más enlaces C-H se sustituyen por C-X con hibridación sp3. Siendo
X un halógeno. Son altamente reactivos precisamente debido a la presencia de este
halógeno y aunque los enlaces C-X sean covalentes, las moléculas presentan cierto
carácter polar debido a la diferencia de electrogenatividad. La mayoría de las
reacciones resultan de la ruptura del enlace C-X
Los halogenuros sufren reacciones tanto de sustitución como de eliminación
Se clasifican en tres tipos: Primarios, secundarios y terciarios según el número de
carbonos unidos.
Propiedades físicas:



Punto de ebullición y fusión altos comparados al de los alcanos.
Insolubles en agua
Solubles en compuestos orgánicos de baja polaridad
Halogenuros de Arilo
Los halogenuros de arilo son derivados de benceno en los que uno o más enlaces
C-H se sustituye por un enlace C-X siendo X un halógeno. Se clasifican en
monosustituidos y disustituidos donde se especifica el tipo con los prefijos orto, meta
y para. Para su reacción el benceno experimenta una sustitución electrofílica
aromática donde un electrófilo sustituye a uno de los hidrógenos a un anillo de
benceno
USOS:


Obtenicón de polímeros por condensación
Formación de polhidrocarburos








Obtención de plásticos
Solventes
Reactivos
Cloroformo como disolvente orgánico
Anestesicos
Halotano usado como anestesia general por vía inhalatoria
1,1,1-tricloropentano como disolvente no acuoso en la fabricación de
materiales estructurales organi-metálicos porosos.
CHCLF2 usado como propulsor y refrigerante
Propiedades físicas de los haluros de arilo:



Insolubles en el agua y más densos que ella
Moléculas polares, menos polares que los halogenuros de alquilo.
Menos reactivos que los halogenuros de alquilo en reacciones S N2
Métodos de separación



Por deshidratación de alcoholes: Consiste en la eliminación de una
molécula de agua.
Por deshidrogenación de derivados halogenados o halogenuros de alquilo:
Aquí se trata con una base fuerte y se consigue la eliminación de una
molécula de ácido
Por destilación
Reacciones de Sustitución nucleofílica
Reacción SN2:
Es un tipo de sustitución nucleofílica (dónde un nucleófilo reemplaza a un átomo o
grupo llamado saliente) en la que un par de electrones libres de un nucleófilo ataca
un centro electrofílico y se enlaza a el. En este caso, el nuclefocilo ataca el carbono
del halogenuro y se invierte la estereoquímica en el carbono. En esta reacción existe
un etapa llamada estado de transición.
Reacción SN1:
A diferencia de una reacción sn2, en la reacción sn1 ocurre por la pérdida del grupo
saliente antes de que se aproxime el nucleófilo lo y en este caso el paso limitante
de la velocidad es la disociación espontánea del halogenuro de alquilo para dar un
carbocatión intermediario.
Reacciones de sustitución vs. Eliminación.
Las reacciones de eliminación son más complejas que las reacciones de sustitución.
Regularmente las reacciones de eliminación dan mezclas de halógenos como
producto y es usual que lo mejor que podamos hacer es predecir cuál será el grupo
principal.
Reacción SN2
Reacción SN1
Efecto del nucleófilo
Se necesitan nucleófilos
fuertes
OH- , CN-, CH3O, SH-
La fuerza del nucleófilo no
es importante
Efecto del solvente
Pueden ocurrir más
rápidos en un disolvente
aprótico polar
Solvente prótico
Efecto del sustrato
CH3X>1°>2°
Los 3° NO son adecuados
3°>2°
Los 1° no son probables
Efecto de las bases
Reacción E1
Se necesitan bases
medias a fuertes
Reacción E2
La fuerza de la base no es
importante (generalmente
BD)
Efecto del solvente
La polaridad del
disolvenete no es
importante
Solvente prótico
Efecto del sustrato
3°>2°>1°
3°>2°
Reacción por discutir: Preparación del halogenuro
t-butanol
Ácido Clorhídrico
Cloruro de calico
Cloruro de tbutilo
PM
92
36.458
110.98
119.61
Peso (g)
9.32
21.24
10
6.835
Moles
0.101
0.582
0.090
0.0576
Densidad
0.84
1.18
2.15
1.000
Pto. Fus/ ebull.
-27°C /51°C
-26°C/48°C
772°C/ 1933°C
-44°C/ 142°C
Apartir de alcanos
A partir de alquenos
Un átomo de
hidrógeno es
eliminado del alcano,
y a continuación
sustituido por un
átomo de halógeno a
través de una reacción
con la molécula
diatómica del
halógeno.
Reacción en cadena
radicalaria, la reacción
continua hasta que los
radicales son
consumidos en una de
las etapas de
terminación.
El doble enlace del
alqueno es
reemplazado por dos
nuevos enlaces, uno
con el halógeno y el
otro con el átomo de
hidrógeno del
hidrácido del
halógeno. La regla de
Markonikov establece
ETAPA 1:
𝑋2 → 2 𝑋
ETAPA 2:
𝑋 + 𝑅 − 𝐻 → 𝑅 ∙ + 𝐻𝑋
ETAPA 3:
𝑅 + 𝑋2 → 𝑅 − 𝑋 + 𝑋 ∙
𝐻3 𝐶 − 𝐶𝐻 = 𝐶𝐻2 + 𝐻𝐶𝑙
→ 𝐻3 𝐶 − 𝐶𝐻𝐶𝑙
− 𝐶𝐻3
A partir de
alcoholes
que en esta reacción
lo más probable es
que el halógeno
quede unido al
carbono más
sustituido.
Los halogenuros de
alquilo se preparan a
partir de alcoholes.
Aun cuando ciertos
alcoholes tienden a
reordenarse durante el
reemplazo del OH por
X, esta tendencia
puede minimizarse
empleando los
halogenuros del
fósforo.
Mecanismo de reacción
Por medio de una sustitución nucleofílica es que se logra obtener el producto
deseado, el ión cloruro sustituye al grupo hidroxilo y en el proceso se obtiene como
un 2ndo reactivo agua.
Materiales y reactivos
Materiales (equipos, sistemas, material) a utilizar

Matraces erlenmeyers 125 ml 5

Vasos de precipitado de 250 ml 1

Probetas graduadas 25 ml 2

Recipiente de peltre 1

Vidrio de reloj 1

Vaso de precipitado 500 ml 1

Espátula 1

Tela de asbesto 1

Plato de agitación magnética 1

Anillo metálico 1

Agitador magnético 1

Pinzas de 3 dedos

Soportes 1

Embudo de separación 1

Tubos de ensayo 6

Matraz Erlenmeyer 50 ml 3

Parrilla de calentamiento, con baño de arena 1

Equipo para destilación 1

Termómetro de –10 a 400 0 C 1
Reactivos:





t-butanol: 12 ml
Acido clorhídrico 36ml
Cloruro de calcio anhidro 4.0 g
Carbonato de sodio al 10%
Sulfato de sodio anhidro 1.0 g
Procedimiento
Diagrama de flujo
En un matraz de 125 mL
con tapón
Colocar 12 ml de tbutanol
+
4g de cloruro de calcio
Mezclar y agitar por 15
mins.
Transferir a un embudo
de separación
Dejar reposar hasta la
separación de fases
Eliminar la capa inferior
Lavar 2 veces el cloruro
de t-butnol con una
solucion de carbonato de
sodio al 10%
(5 mL cada vez)
Secar el cloruro con
sulfto de sodio anhidro
Purificar por destilación
simple.
Recoger la fracción que
destila entre los 42° y
45°C
El cloruro de t-butilo
queda en la fase superior
La fase residual
corresponde al HCl
Emplear un sistema de
destilación
Calentar un matraz en
baño María
Recibir el destilado en un
matraz sumergido en un
baño de hielo.
Parte B:
Prueba del nitrato de plata
En un tubo de ensayo limpio
Agregar:
2 mL de la solución de
nitrato de plata 2%
+
Una gota de halogenuro
Medir el tiempo hasta la
aparición de un precipitado
(Haluro de plata insoluble)
Si después de 5 mins. no se
aprecia el precipitado,
calentar a baño María.
Parte D:
Prueba de yoduro de sodio
en acetona
En un tubo de ensayo limpio
Agregar:
0.2 mL de los halogenuros
+
2ml de la solución de
youdro de sodio al 15%
Dejar reposar
Medir el tiempo hasta la
aparición de un precipitado
(Sal binaria de sodio)
Dejar enfriar y después
sumergir en cada uno de los
halogenuros, acercar a la
flama
Observar la coloración
Dejar reposar
Parte D:
Prueba Beilstein
Tomar un alambre de
cobre limpio e
Insertarlo en un
corcho que servirá de
agarradera
Calentar la punta del
alambre de cobre en
la zona oxidante del
mechero hasta que la
flama no tome
coloración
Dejar enfriar
Sumergir en cada uno
de los halogenuros
Acercar a la flama y
observar la
coloración.
Resultados:
Escriba el mecanismo de reacción para la obtención de este halogenuro
Calcule el rendimiento del halogenuro obtenido:
7𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙𝑜𝑟𝑢𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑇𝑒𝑟𝑏𝑢𝑡𝑖𝑙𝑜
= 64.06%
11.1 𝑚𝑙
¿Qué efecto tienen el cloruro de sodio y el bicarbonato de sodio cuando se
emplean como agentes de lavado?
El bicarbonato de sodio se utiliza para eliminar restos de Ácido Clorhidrico que no
haya reaccionado, esto, ya que es una base débil que neutraliza los restos de HCl
presente.
¿Qué función tiene el sulfato de sodio anhidro en la obtención de este
halogenuro?
El Na2SO4 tiene gran capacidad deshidratante ya que forma sales heptahidratadas.
Es fácil de decantar y su uso general es para secar disoluciones de productos
orgánicos.
Llene el siguiente cuadro anotando con un signo positivo o negativo según
haya sido la prueba:
Prueba del
nitrato de
plata
Bromobenceno +
Prueba
Prueba de
yoduroo de balstein
sodio en
acetona
-
Clorobenceno
Cloruro de
enzoilo
+
-
+
Cloruro de tbutilo
+
-
+
Cambio
físico
observado
Precipitado
Blanco
(AgBr)
Precipitado
blanco
(AgCl)
Flama
Verde
Precipitado
color
amarillo
tenue
(NaCl)
Flama
verde
Conclusión:
Esta práctica es otro ejemplo de un mecanismo a partir de una sustitución
nucleofílica donde se obtendría el compuesto cloruro de terbutilo (2-cloro2metilpropano) partiendo del reactivo alcohol ter butilico (2-metil-2-propanol). El
objetivo de la práctica fue cumplido y se espera pueda ser revisado posteriormente
en la práctica presencial en el laboratorio para poder concluir con los aprendizajes
esperados. A pesar de haber sido de manera digital, se pudo conocer a fondo sobre
el mecanismo que se lleva a cabo y las pruebas pertinentes para reconocer un
correcto procedimiento.
Referencias:
Concellón, D. T. O. D. (s/f). Haluros de Alquilo: Sustitución Nucleofílica y
Elimnación. file:///C:/Users/Renata%20%C3%81lvarez/Downloads/T52020-Halogenuros%20de%20alquilo.pdf
Q B P, L., & Guerra, M. (s/f). ÁREA ACADÉMICA: Química orgánica TEMA:
Propiedades físicas y químicas de halogenuros de alquilo PROFESOR.
Edu.mx. Recuperado el 8 de febrero de 2022, de
https://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/b_sahagun/2018/L
GM-Quimica.pdf
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. (s/f). Derivados halogenados.
Edu.Mx. Recuperado el 8 de febrero de 2022, de
https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/prepa4/n9/m4.html
(S/f). Uaemex.mx. Recuperado el 8 de febrero de 2022, de
http://ri.uaemex.mx/bitstream/handle/20.500.11799/108450/secme40914_1.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Wade, L.G. Jr., 1993. Química Orgánica. 2a. edición Prentice-Hill
Hispanoamericana, S.A. México
Mendoza R. (Noviembre 24, 2017). "Reacciones de sustitución y eliminación".
Recuperado el 9 de febrero de 2022, de Pi-dir.com Sitio web: http://pidir.com/quimica/reacciones/sustelim.htm
Leira, A. "Obtención de Cloruro de t-butilo". Recuperado el 9 de febrero de 2022,
de Slideshare.net Sitio web: https://es.slideshare.net/AngyMile02/prctica2-orgnica-2
Jesús Rodríguez Martínez, I. "Reporte de Práctica-Síntesis y Propiedades del
Cloruro de Terc-butilo" . Recuperado el 9 de febrero de 2022, de
Slideshare.net Sitio web:
https://es.slideshare.net/IrvindeJessRodrguezM/reporte-de-prcticasntesisy-propiedades-del-clor uro-de-tercbutilo
Morrison R.T.,Boyd R.N., 1998. Química Orgánica. 5ta.
Edición, Addison Wesley Longman de México S.A. de
C.V., México