practicas quimica organica 2 – [Download DOCX]

MANUAL

LABORATORIO DE QUMICA ORGNICA II

Martes 19 2010 | Benjamn Raya Mendoza

Practica 1DERIVADOS HALOGENADOS (OBTENCION DE CLORURO DECICLOHEXILO).OBJETIVOS A).- CONOCERNUCLEOFLICA. LA PREPARACIN DE UNHALOGENURO DE ALQUILO SECUNDARIO A PARTIR DEL ALCOHOLCORRESPONDIENTE , MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN

B).- PREPARAR CLORURO DE CICLOHEXILO POR LA REACCIN DECICLOHEXANOL CONCIDO CLORHDRICO CONCENTRADO EN PRESENCIA DE CLORURODE CALCIO ANHIDRO, AISLAR Y PURIFICAR POR DESTILACIN EL PRODUCTO DELA REACCIN.

FUNDAMENTO.LA CONVERSINDE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SEPUEDE EFECTUAR POR

VARIOS PROCEDIMIENTOS .

CON

ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS SE USAN

FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO Y HALOGENUROS DE FSFORO;TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON CIDO CLORHDRICOCONCETRADO Y CLORURO DE CALCIO ANHDRO. CALENTAMIENTO.

LOS

ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN EN

HALOGENUROS DE ALQUILO CON CIDO CLORHDRICO EN ALGUNOS CASOSSIN

EL

CICLOHEXANOL ES ALGO ESPECIAL EN SU REACTIVIDAD. CONVIERTEFCILMENTE

ES

UN ALCOHOL

SECUNDARIO Y SE

AL CLORURO CALENTNDOLO EN

PRESENCIA DE CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE CALCIOANHDRO.

MECANISMO DE REACCIN

OH

CaCl2

Cl

+

ClH

+

OH2

Propiedades fsicas

CiclohexanolV= 6 ML = 0.963 G/ML M= 5.778 G PM= 100.16 G/MOL N =0.057 MOL P . EB .= 160-161 C

Cloruro de ciclohexiloV= 6.7 ML = 1.000 G/ML M=6.761 G PM=118.61 G/MOL N= 0.057 MOL P. EB.= 142 C

Reacciones qumica :(CAMBIO QUMICO) PROCESO MEDIANTE EL CUAL UNAO MS (ELEMENTOS O COMPUESTOS) DENOMINADAS REACTIVOS,SERIE DESUSTANCIAS SUSTANCIAS SUFREN UN

PROCESO DE TRANSFORMACIN O COMBINACIN PARA DAR LUGAR A UNA

(ELEMENTOS

O

COMPUESTOS )

DENOMINADAS TIPOS SE

PRODUCTOS . DE CAMBIOS

EN

UNA REACCIN QUMICA SE PRODUCE DESPRENDIMIENTO O

ABSORCIN DE CALOR O DIVERSAS FORMAS DE ENERGA; QUE SEDESARROLLAN CUANDO TRANSFORMAN EN DIFERENTES PRODUCTOS :

PRESENTAN 3

LOS

REACTANTES

Cambio de propiedades fsicas y qumicas Cambio de composicinporcentual de los tomos de cada compuesto Cambio de energa que severifica durante la reaccin al desprender calor y luz ECUACINQUMICA ES UNA DESCRIPCIN SIMBLICA DE UNA REACCIN QUMICA. MUESTRALAS SUSTANCIAS QUE REACCIONAN O REACTIVOS , LAS QUESE OBTIENEN OPRODUCTOS Y NOS INDICAN ADEMS LAS CANTIDADES RELATIVAS DE LASSUSTANCIAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIN.

LAS

FRMULAS QUMICAS A LA IZQUIERDA DE LA FLECHA REPRESENTAN LASSUSTANCIAS DE PARTIDA DENOMINADAS REACTIVOS , A LA DERECHA DE LAFLECHA ESTN LAS FORMULAS QUMICAS DE LAS SUSTANCIAS PRODUCIDASDENOMINADAS PRODUCTOS .

LOS

NMEROS AL LADO DE LAS FORMULAS SON

LOS COEFICIENTES ( EL COEFICIENTE

1 SE OMITE)

REACCIONES REVERSIBLES LOS PRODUCTOS PUEDEN REACCIONAR ENTRE SPARA FORMAR DE NUEVO LASSUSTANCIAS QUE REACCIONARON INICIALMENTEPARA OBTENER EL PRODUCTO(SE INDICAN CON UNA DOBLE FECHA)

REACCIONES IRREVERSIBLES: SE REALIZAN EN UN SOLO SENTIDO YSEINDICAN CON UN SOLA FLECHA

MECANISMO DE REACCIN

MATERIALES.y y y y y y y y y y y y AGITADOR DE VIDRIO.(1) ANILLOMETLICO .(1) COLECTOR.(1) EMBUDO DE FILTRACIN RPIDA.(1) EMBUDO DESEPARACIN CON TAPN.(1) ESPTULA.(1) MATRAZ ERLENMEYER DE 125 ML.(1)MATRAZ ERLENMEYER DE 50 ML. (2) MATRAZ PERA DE DOS BOCAS.(1)PARRILLA DE CALENTAMIENTO Y AGITACIN.(1) PINZAS DE TRES DEDOS CONNUEZ.(3) VIDRIO DE RELOJ.(1) y PORTA TERMMETRO.(1) y PROBETAGRADUADA DE 25 ML.(1) y REFRIGERANTE CON MANGUERAS. y T DEDESTILACIN. y TAPN DE CORCHO MONOHORDADO. y TERMMETRO DE -10 A400C. y TRAMPA PARA HUMEDAD. y TUBO DE GOMA DE 30 CM DE LARGO. yTUBO DE VIDRIO CON TAPN DE HULE. y VASO DE PRECIPITADO DE 400 ML. yVASO DE PRECIPITADO DE 250 ML.

REACTIVOS.y CICLOHEXANOL (6.0 ML). y ACIDO CLORHDRICO (18.0 ML).y CLORURO DE CALCIO ANHDRO (10.0 GR). y SOLUCIN SATURADA DE NAC L(10.0 ML). y SOL. SATURADA DE NAHCO3 (10.0 ML). y NAOH (40 ML).

PROCEDIMIENTOENUN MATRAZ PERA DE

50

ML, DE UNA BOCA, COLOQUE

6

ML DE CICLOHEXANOL,

AGREGUE

18

ML DE CIDO CLORHDRICO CONCENTRADO Y

4.0

G DE CLORURO DE

AGREGUE VARIOS CUERPOS DE EBULLICIN UN REFRIGERANTE DE AGUA ENPOSICIN DE REFLUJO. ALA SALIDA DEL REFRIGERANTE COLOQUE UNA TRAMPADE GASES COMO SE INDICA EN LA FIGURA. MEZCLA A TRAVS DE UNA TELA DEPERODO DE

CALCIO ANHIDRO.

Y CONECTE AL MATRAZ

CALIENTE ASBESTO, USANDO

LA UN

BAO DE AIRE Y LLEVE A UN REFLUJO SUAVE POR UN

60 MINUTOS. ENFRE LA MEZCLA DE REACCIN

A TEMPERATURA AMBIENTE Y TRANSFIRALA A UN EMBUDO DESEPARACIN.

DEJE

QUE SE SEPARE LA MEZCLA EN DOS FASES Y

DESECHE LA FASE INFERIOR ACUOSA. ORGNICA SUCESIVAMENTE CON: A)B)

L AVE

LA FASE

10 ML DE SOLUCIN SATURADA DE CLORURO DE SODIO, 10ML DE SOLUCINSATURADA DE BICARBONATO DE

SODIO Y, C)

10 ML DE SOLUCIN SATURADA DE CLORURO DE SODIO.LA FASE ORGNICACON CLORURO DE CALCIO

SEQUE

ANHIDRO.

COLOQUE

LA FASE ORGNICA SECA EN UN ENSAMBLE UN SISTEMA DE SUS

MATRAZ DE

DESTILACIN,

DESTILACIN SIMPLE , DESTILE Y COLECTE LA FRACCIN CON PUNTO DEEBULLICIN PURO.

128-130O C. REGISTRE

RESULTADOS Y CALCULE EL RENDIMIENTO DEL PRODUCTO

ObservacionesEL FLUJO DE AIRE NO SE LLEV A CABO PARA OBTENER UNAMAYOR CANTIDAD DE REACTIVOS , AS PUES EN EL REFLUJO SE OCUP ELFLUJO DE AGUA FRA EN EL REFRIGERANTE .

Resultados

SE OBTUVIERON APROXIMADAMENTE 7 MILILITROS DE CLORURO DECICLOHEXILO

FOTOS

BIBLIOGRAFIA.1. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR.INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO.PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186. 2. VOGEL A.I. A TEXTBOOKOF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978).3. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICAORGANICA. 2 EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAA (1970). 4. K.D.ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMININC. U.S.A. (1976). 5. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA,EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAA (1975). 6. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD.QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO PANAMERICANO. MEXICO(1985).

PRACTICA 2OBTENCION DE BROMURO DE N-BUTILOObjetivos OBTENER UNHALOGENURO DE ALQUILO PRIMARIO A PARTIR DE UN ALCOHOLPRIMARIOMEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFILICA.

Fundament o LACONVERSIN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SEPUEDE EFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS .

CON

ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS QUE USAN

FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALOGENUROS DE FSFORO;TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON CIDO CLORHDRICOCONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHDRO, O USANDO ACIDO SULFRICOCONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. DE ALQUILO CON CALENTAMIENTO.

LOS

ALCOHOLES TERCIARIOS SE CONVIERTEN AL HALOGENURO CLORHDRICO SOLOY EN ALGUNOS CASOS SIN

CIDO

MUCHAS

REACCIONES TIENEN LUGAR MEDIANTE MECANISMOS

SN. LA

REACCIN DE

UN HALURO DE ALQUILO, COMO EL YODURO DE METILO, CON ION HIDRXIDODA LUGAR A LA FORMACIN DE UN ALCOHOL.

OTROS NUCLEFILOS CONVIERTEN A LOS HALUROS DE ALQUILO EN UNAAMPLIA VARIEDAD DE GRUPOS FUNCIONALES .

N:- + R X

N R + X-

T ANTO LA

EL NUCLEFILO COMO EL SUSTRATO

(EL

HALURO DE ALQUILO) SON

IMPORTANTES , AS COMO EL TIPO DE DISOLVENTE QUE SE UTILICE .NATURALEZA DEL NUCLEFILO AFECTA FUERTEMENTE A LA VELOCIDAD DELAS

SN2. UN NUCLEFILO FUERTE ES MUCHO MAS EFECTIVO QUE UNO DBILCUANDO ATACA A UN TOMO DE CARBONO ELECTRFILO: POR EJEMPLO ELMETANOL (CH3OH) Y EL ION METOXIDO (CH3O-) TIENEN PARES DEELECTRONES NO ENLAZANTES , PERO EL ION METOXIDO REACCIONA CON LOSELECTRFILOS EN LAS REACCIONES SN2 APROXIMADAMENTE UN MILLN DE VECESMAS RPIDO QUE EL METANOL. GENERALMENTE ES CIERTO QUE UNA ESPECIECON CARGA NEGATIVA ES UN NUCLEFILO MS FUERTE QUE UNA ESPECIE NEUTRASIMILAR.REACCIONES

PODRAMOS

PENSAR QUE EL METOXIDO ES MUCHO MEJOR NUCLEFILOPOR QUE ES

MUCHO MS BSICO.

ESTO SERIA UN ERROR, YA QUE LA BASICIDAD Y LA NUCLEOFILIA

SON PROPIEDADESDIFERENTES;

LA

BASICIDAD VIENE DETERMINADA POR LA CONSTANTE DE EQUILIBRIOPARA

ABSTRAER UN PROTN. ADICIONES .

LA

NUCLEOFILIA SE DEFINE POR LA VELOCIDAD DE ATAQUE

SOBRE UN TOMO DE CARBONO ELECTROFLICO PARA DAR SUSTITUCIONESO

EN

AMBOS CASOS EL NUCLEFILO O BASE FORMA UN NUEVO ENLACE , O

FORMA UN PROTN, HA REACCIONADO COMO UNA BASE , SI EL NUEVOENLACE LO FORMA CON EL CARBONO, HA REACCIONANDO COMO UN NUCLEFILO.LOS BUENOS NUCLEFILOS VICEVERSA.

LA MAYORA DE

(PERO

NO TODOS ) TAMBIN SON BASES FUERTES Y

Sustitucin nucleoflicabimolecular (SN2).ENESTE CASO LA REACCINTRANSCURRE EN UNA SOLA ETAPA PRODUCINDOSE SIMULTNEAMENTE EL ATAQUEDEL REACTIVO Y LA EXPULSIN DEL GRUPO SALIENTE .

EN ESTE CASO, SI EL ATAQUE TIENE LUGAR SOBRE UN CARBONO QUIRALSE PRODUCE UNA INVERSIN EN LA CONFIGURACIN, AUNQUE PUEDE NO PASARDE R A S O VICEVERSA, PUESTO QUE EL SUSTITUYENTE PUEDE ALTERAR ELORDEN DEPRIORIDADES .

La esencia de la reaccinSN2RADICA EN EL DESPLAZAMIENTO DE UNGRUPO SALIENTE POR UN NUCLEFILO.

PUEDEN

SUPONERSE DOS GEOMETRAS PARA ESTE PROCESO: ATAQUE FRONTAL O

DESDE ATRS , DE LA UNIN

C-X. EL

ATAQUE DESDE ATRS ES EL PREFERIDO, POR

QUE EL NEUTRFILO PUEDE ENLAZARSE POR MEDIO DEL LBULO POSTERIORDEL ORBITAL MOLECULAR PERTINENTE EN EL MOMENTO EN QUE EL GRUPOSALIENTE SE ALEJA.

EL

ESTADO DE TRANSICIN RESULTANTE SE ASEMEJA A UN CARBONO CON

HIBRIDACIN SP 2, CUYO ORBITAL P SE ENCUENTRA PERPENDICULAR ALPLANO

DEFINIDO POR EL CARBONO CENTRAL Y SUS TRES SUBSTITUYENTES .

EL

CARBONO

CENTRAL SUFRE UNA ESPECIE DE TRANSTOCAMIENTO, LLAMADO INVERSINDE

W ALDEN,

QUE EXIGE QUE, SI PARTIMOS CON UN MATERIAL PTIMAMENTEACTIVO,

CON UN PRODUCTO TAMBIN ACTIVO PARO DE CONFIGURACIN OPUESTA.

La velocidad de una reaccin SN2DEPENDE DEL NMERO Y TIPO DESUBSITUYENTES UNIDOS AL CARBONO CENTRAL COMO EN LA TABLA, LA CUALINDICA LAS VELOCIDADES REACCIN DE ALGUNOS BROMUROS DE ALQUILO CONEXCESO DE

ION

CLORURO

EN

ACETONA.

LA

JUSTIFICACIN MAS EVIDENTE DE ESTOS VALORES ES QUE LOS GRUPOSALQUILO IMPIDEN EL ACERCAMIENTO DEL NUCLEFILO A LA PARTE POSTERIORDEL CARBONO

ESTE EFECTO ESTRICO SE TRADUCE EN EL SIGUIENTE ORDEN DEREACTIVIDAD SN2 PARA LOS HALOGENUROS DE ALQUILO; METILO>PRIMARIO>SECUNDARIO>TERCIARIO. POR SUPUESTO QUE LASMAGNITUDES DE LAS VELOCIDADES RELATIVAS , COMO LAS INDICADAS ANTES, DEPENDEN DE LA REACCIN ESPECFICA QUE SE ESTUDIE . EN PARTICULARCUANDO MAS GRANDE SEA EL NUCLEFILO, TANTO MASSEAL NUMERO DESUBSTITUCIN SER SU VELOCIDAD DE REACCIN. CUALESQUIERA QUE SEA LASCONDICIONES DE REACCIN, O EL TAMAO DEL NUCLEFILO, LOS HALOGENUROSDE METILO Y ALQUILO PRIMARIOS CASI SIEMPRE SE SUBSTITUYEN CON UNMECANISMO SN2 MIENTRAS QUE LOS HALOGENUROS TERCIARIOS REACCIONANEXCLUSIVAMENTE POR MEDIO DE LA RUTA ALTERNA, SEA, EL MECANISMOSN1.

REACTIVO.

Influencia del grupo saliente en el sustratoUNGRUPO SALIENTETIENE DOS OBJETIVOS EN LAS REACCIONES ENLACE

CX (HACIENDO ELECTROFLICO AL P ARA

SN2: POLARIZA EL TOMO DE CARBONO) Y DESPRENDERSE

CON EL PAR DE ELECTRONES CON EL QUE ESTABA ENLAZADO AL TOMO DECARBONO ELECTROFLICO. DEBERA SER: LLEVAR ACABO ESTAS MISIONES , UNBUEN GRUPO SALIENTE

1.Aceptor de electrones, para polarizar el tomo de carbono.2.Estable (no una base fuerte) una vez que ha salido.3.Polarizable, para estabilizar el estado de transicin.EL GRUPOSALIENTE DEBE SER EL ACEPTOR DE ELECTRONES PARA CREAR UNACARGAPOSITIVA PARCIAL EN EL TOMO DE CARBONO, HACIENDO AL CARBONOELECTROFLICO. EL ESTADO DE

UN GRUPO SALIENTE ACEPTOR DE ELECTRONES TAMBIN ESTABILIZATRANCISION CARGANDO NEGATIVAMENTE . EL GRUPO SALIENTE DEBE

ESTAR ESTABLE UNA VEZ QUE E HA DESPRENDIDO CON EL PAR DEELECTRONES QUE

LO UNAN AL CARBONO.

SE

NECESITA UN GRUPO SALIENTE ESTABLE PARA QUE LOS

VALORES ENERGTICOS SEAN FAVORABLES . EL ESTADO DE TRANSICIN.

EL

GRUPO SALIENTE SE DESPRENDE EN

FINALMENTE, ESTE

UN BUEN GRUPO SALIENTE DEBERA SER

POLARIZABLE , PARA MANTENER UN ENLACE PARCIAL CON EL TOMO DECARBONO EN EL ESTADO DE TRANSICIN. ENLACE AYUDA A ESTABILIZAR ELESTADO DE TRANSICIN Y REDUCE LA ENERGA DE ACTIVACIN

MECANISMO DE REACCIN

MATERIALES.y y y y y y y y y y y y AGITADOR DE VIDRIO (1).COLUMNA DE VIGREAUX (1). EMBUDO DE ADICIN CON TAPN (1) ESPTULA (1).MANGUERA DE HULE PARA CONEXIN (1). MATRAZ KITASATO (1). MATRAZ DEERLENMEYER 50 ML (2). MATRAZ DE ERLENMEYER 125 ML (1). MATRAZ DEBOLA QF 25 ML (1). MATRAZ PERA DE DOS BOCAS (1). P ARRILLA DECALENTAMIENTO. PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ (4). y y y y y y y y yy y y y VIDRIO DE RELOJ (1). PORTA TERMMETRO (1). PROBETA GRADUADA25 ML (1). RECIPIENTE DE PELTRE (1). REFRIGERANTE CON MANGUERAS(1). T DE DESTILACIN (1). T APN PARA ERLENMEYER 50 ML (1).TERMMETRO -10 A 400C (1). TUBO DE VIDRIO 20 CM (1), V ASO DEPRECIPITADO 250 ML (1). V ASO DE PRECIPITADO 400 ML (1). T DE VACIO(1). COLECTOR (1).

REACTIVOS.y y y y y y BROMURO DE SODIO (14.0 GR). SOLUCIN DENAOH AL 5% (10.0 ML). NAOH (20.0 GR). ALCOHOL N-BUTLICO (10.0 ML).CIDO SULFRICO CONCENTRADO (10.0 ML). SULFATO DE SODIO ANHDRO (10.0GR).

PROCEDIMIENTO1. COLOQUEEN UN MATRAZ DE DOS BOCAS UN EN EL MISMOMATRAZ DE AGITADOR MAGNTICO.

2. POSTERIORMENTEAADIR

DOS BOCAS COLOCAR

2.5

ML DE AGUA,

3.5 GR DE BROMURO DE SODIO.EL MATRAZ EN UN SISTEMA DE ACTIVAR LAAGITACIN, UNA VEZ ADICIONAR

3. COLOCAR REFLUJO,HECHO BUTANOL.

ESTO

2.5

ML

DE

N-

4. SEGUIR

MEZCLANDO Y ADICIONAR POR LA

BOCA LATERAL

2.5

ML DE CIDO SULFRICO COLOCAR UN

CONCENTRADO LENTAMENTE ,

TAPO DE HULE EN LA ENTRADA DE LA BOCA.

DEJAR QUE SE SIGA MEZCLANDO DURANTE 15 20 MIN. 5. COLOCAR ALFINAL DEL EQUIPO DE REFLUJO UNA TRAMPA DE N AOH PARA NEUTRALIZARLOSGASES RESULTANTES DE LA REACCIN EN UN MATRAZ DE ERLENMEYER CON

30 ML DE NAOH (TENER CUIDADO DE QUE NO SE ABSORBA EL N AOH PORMEDIO DE LA TRAMPA). 6. UNA VEZ PASADO EL TIEMPO DE MEZCLADODESMONTAR EL EQUIPO DE REFLUJO Y ARMAR EL EQUIPO DE DESTILACINSIMPLE . 7. C ALENTARLA MEZCLA DE REACCIN SUAVEMENTE EMPLEANDO ENEL

REFRIGERANTE AGUA FRA.

COLOCAR

ALREDEDOR DEL MATRAZ DE DOS BOCAS PAPEL ALUMINIO A MANERA DECUBRIRLO PERFECTAMENTE .

8.LA

SE

EMPIEZA POR

A LA LA EL EL

NOTAR EL PROGRESO DE REACCIN LA APARICIN DE DOS FASES SIENDO QUEINFERIOR CONTIENE

BROMURO DE N-BUTILO.

9.

RECIBIREN

DESTILADO

UN

RECIPIENTE , ENFRIANDO EN UN BAO DE HIELO.

10. CONTINE

EL CALENTAMIENTO HASTA QUE EL DESTILADO ES CLARO Y NO

CONTIENE GOTAS ACEITOSAS .

11. P ASE EL DESTILADO A UN EMBUDO DE SEPARACIN Y LAVE CON 5 MLDE AGUA (EL BROMURO ES LA CAPA INFERIOR), AGITE VIGOROSAMENTE,VERIFIQUE EL PH QUE NO SEA ACIDO, EN CASO DE SER NECESARIO HAGAOTRO LAVADO CON 5 ML DE AGUA. 12. TRANSFIERA EL BROMURO DE N-BUTILOHMEDO A UN MATRAZ DE ERLENMEYER Y SEQUE CON SULFATO DE SODIOANHDRO.

ResultadosSE OBTUVO 6.78 MILILITROS DE BROMURO DE N-BUTILO,DESPUS DE TODO EL RPOCEDIMIENTO. SE DESECHARON 26 MILILITROS TANTODE LAVADOS COMO DE RECIDUOS DE REACCIN.

Conclusiones:PORMEDIO DE ESTA PRCTICA SE OBSERV Y APRENDI AREALIZAR LA OBTENCIN DE UN HALOGENURO DE ALQUILO ( BROMURO DE N-BUTILO) A PARTIR DE UN ALCOHOL PRIMARIO MEDIANTE UNA REACCIN DESUSTITUCIN NUCLEOFLICABIMOLECULAR, AS COMO TAMBIN SE LOGRCOMPRENDER EL POR QUE DE UTILIZAR CIERTO TIPO DE DISOLVENTES PARAFAVORECER LA REACCIN PARA LA MEJOR SALIDA DE LOS GRUPOS SALIENTES YAL MISMO TIEMPO EL ATAQUE DEL REACTIVO NUCLEFILO EN ESTE TIPO DEREACCIONES YA QUE LAS REACCIONES DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICA DEPENDENDE VARIO FACTORES COMO EL TIPO DE DISOLVENTE, LA ESTRUCTURAMOLECULAR DE LOS REACTIVOS , LA TEMPERATURA( QUE ES UN MEDIO), ETC.CASO DE LAS REACCIONES NUCLEOFLICAS POR EL MECANISMO LLEVAN A CABOEN ALCOHOLES PRIMARIOS , NUNCA POR ESTRUCTURAS MUY INESTABLES PORLA

Y EN

EL

SN2 SN2

SIEMPRE SE DA EL PASO

SN1

YA QUE FORMAN

SN1,

EN CAMBIO POR LA

APROPIADO PARA LLEVAR A CABO LA REACCIN

IMGENES.-

BIBLIOGRAFIA.7. D. PAVIA, G.M. LAMPMANN Y G.S.KRIZ JR.INTRODUCCION TO ORGANIC LABORATORY TECHNIQUES. W.B. SAUNDERS CO.PHILADELPHIA U.S.A. (1976) PAG. 181-186. 8. VOGEL A.I. A TEXTBOOKOF PRACTICAL ORGANIC CHEMISTRY. 4a EDICION, LONGMANS LONDON (1978).9. R.Q. BREWSTER Y C.A. VANDER WERF. CURSO PRACTICO DE QUIMICAORGANICA. 2 EDICION EDITORIAL ALHAMBRA. ESPAA (1970). 10. K.D.ROBERTS Y M.C. CASERIO. MODERN ORGANIC CHEMISTRY, W.A. BENJAMININC. U.S.A. (1976). 11. N.L. ALLINGER ET ALL. QUIMICA ORGANICA,EDITORIAL REVERTE S.A. ESPAA (1975). 12. R.T. MORRISON Y R.N. BOYD.QUIMICA ORGANICA, 2a EDICION, FONDO EDUCATIVO PANAMERICANO. MEXICO(1985).

Practica 3DERIVADOS HALOGENADOS (OBTENCION DE CLORURO DETERBUTILO)OBJETIVOSDE UN HALURO DE DE ALQUILO TERCIARIO A PARTIR DEUN ALCOHOL TERCIARIO MEDIANTE UNA REACCIN DE SUSTITUCINNUCLEOFLICA. INVESTIGAR EL MECANISMO Y LAS REACCIONES COMPETITIVASQUE OCURREN DURANTE LA REACCIN.

OBTENCIN

FUNDAMENTO

CONSERVACIN DE ALCOHOLES EN HALUROS DE ALQUILO SE PUEDE EFECTUARPOR VARIOS PROCEDIMIENTOS . CON ALCOHOLES PRIMARIOS Y SECUNDARIOSSE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO O HALUROS DE FOSFORO;TAMBIN SE PUEDE OBTENER CALENTANDO EL ALCOHOL CON ACIDO CLORHDRICOCONCENTRADO Y CLORURO DE ZINC ANHIDRO, O USANDO ACIDO SULFRICOCONCENTRADO Y BROMURO DE SODIO. L OS ALCOHOLES TERCIARIOS SECONVIERTEN AL HALURO DE ALQUILO CORRESPONDIENTE SOLO CON ACIDOCLORHDRICO Y EN ALGUNOS CASOS SIN NECESIDAD DE CALENTAR.

LA

Propiedades Volumen (mL) Densidad (G/mol) Masa molar (g/mol)Punto de ebullicin (c)

Terbutanol 6 0.786 74.12 83

Cloruro de terbutilo 0.851 92.57 51-52

FundamentoLA CONVERSIN DE ALCOHOLES EN CLORUROS DE ALQUILO SEPUEDEEFECTUAR POR VARIOS PROCEDIMIENTOS . CON ALCOHOLES PRIMARIOSYSECUNDARIOS SE USAN FRECUENTEMENTE CLORURO DE TIONILO YHALOGENUROSDE FSFORO; TAMBIN SE PUEDEN OBTENER CALENTANDOEL ALCOHOL CON CIDOCLORHDRICO CONCENTRADO Y CLORURO DE ZINCANHDRO.ALCOHOLES TERCIARIOSSE CONVIERTEN AL HALOGENURO DEALQUILO CON CIDO CLORHDRICO SOLO Y ENALGUNOS CASOS SINCALENTAMIENTO.

LOS

A)UNA

REACCIN

QUMICA

COMPRENDE

LA

CONVERSIN

DE

REACTIVOS

A

PRODUCTOS .

B) LAS REACCIONES PUEDEN SER BIMOLECULARES O UNIMOLECULARES. C)UN MECANISMO DE REACCIN ES LA DESCRIPCIN PASO POR PASO, DELPROCESOQUE OCURRECUANDO LOS REACTIVOS SE CONVIERTEN A PRODUCTOS.

D) L A

CINTICA DE REACCIONES SE REFIERE AL ESTUDIO DETALLADO DE LA

VELOCIDAD DE LAS REACCIONESQUMICAS . P ERMITE ESTUDIAR UNMECANISMO, YA QUE PROPORCIONA UNA MEDIDA DE LASVELOCIDADES DEREACCIN, Y UNA INDICACIN SOBRE EL NMERO Y LA NATURALEZA DELASMOLCULAS QUE INTERVIENEN EN LA REACCIN. L OS EXPERIMENTOS SELLEVAN A CABO ATEMPERATURAS Y CONCENTRACIONES DE REACTIVOSCONTROLADAS . CON PRECISIN. CONFORMETRANSCURRE LA REACCIN SE PUEDENDETERMINAR LA DISMINUCIN O EL AUMENTO DE UN REACTIVO OPRODUCTO ENFUNCIN DEL TIEMPO TRANSCURRIDO.

E) L A

INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES , JUNTO CONUNA

EXPRESIN MATEMTICA, CONDUCE A UNA MEJOR COMPRENSIN DE LOSMECANISMOS DE REACCIN.

Cintica QumicaCINTICA ES EL ESTUDIO DE LA VELOCIDAD DE REACCIN,DETERMINADA QUE PRODUCTOS SE FORMAN MAS RPIDAMENTE .

LA

LA CINTICA TAMBIN AYUDA A PREDECIR COMO CAMBIA LA VELOCIDAD SISE CAMBIAN LAS CONDICIONES DE REACCIN1. L A CUESTIN RELATIVA A LARAPIDEZ SE ENCUENTRA EN EL CAMPO DE LA CINTICA, UNA RAMA DE LAQUMICA EN LA QUE SE HACEN ESFUERZOS PARA RELACIONAR LAS VELOCIDADESDE LAS REACCIONES CON LAS PROPIEDADES DE LOS REACTIVOS Y ASPECTOSTALES COMO EL VOLUMEN, LA TEMPERATURA Y LA PRESIN; DEBEMOS SUPONERQUE EXISTEN LOS TOMOS Y LAS MOLCULAS Y QUE LA TEORA CINTICA DE LOSGASES , LOS LQUIDOS , LOS SLIDOS Y LAS SOLUCIONES , ESSUSTANCIALMENTE CORRECTA. ANALIZANDO LAS VELOCIDADES DE LASREACCIONES QUMICAS, DE ACUERDO CON LO QUE SE CREE QUE LOS TOMOS YLAS MOLCULAS SON CAPACES DE HACER Y LO QUE SE CREA QUE HACENVERDADERAMENTE . PRIMERO SE INTERPRETAN LOS DATOS , Y ESTOSEXPRESARLOS EN FORMA TIL. ESTE ENFOQUE SE DEBE , EN GRAN PARTE , ENUN CAMBIO QUMICO.

A+ B – C

A B+C

EN EL QUE A REACCIONA CON B C, PARA PRODUCIR A B Y C MEZCLANDOESTE TIPO DE MUESTRA EN CUALQUIER EXPERIMENTO ESTN INVOLUCRADOSDECENAS O CIENTOS DE MILES DE BILLONES DE MOLCULAS DE AMBOS TIPOS .NO TODAS ELLAS SE MUEVEN EN LA MISMA DIRECCIN, YA QUE LADISTRIBUCIN DE LAS DIRECCIONES DE MOVIMIENTOS ES AL AZAR; NI SEMUEVEN TAMPOCO TODAS A LA VELOCIDAD, YA QUE LA DISTRIBUCIN DE LASVELOCIDADES ES TAMBIN AL AZAR.DE UNA REACCIN L A VELOCIDAD DE UNAREACCIN ES LA RAPIDEZ CON LA QUE APARECEN LOS PRODUCTOS YDESAPARECEN LOS REACTIVOS . VELOCIDAD SE PUEDE DETERMINAR MIDIENDOEL AUMENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS PRODUCTOS CON EL TIEMPO,BIEN, LA DISMINUCIN DE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS CON ELTIEMPO. L AS VELOCIDADES DE REACCIN DEPENDEN DE LAS CONCENTRACIONESDE LOS REACTIVOS . CUANTO MAYORES SEAN LAS CONCENTRACIONES , CONFRECUENCIA CHOCARAN LAS MOLCULAS DE LOS REACTIVOS Y MAYOR SER LAPROBABILIDAD DE QUE SE PRODUZCA LA REACCIN. UNA ECUACIN DEVELOCIDAD ( ALGUNAS VECES LLAMADA LEY DE VELOCIDAD) ES LA REACCINENTRE LAS CONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y LA VELOCIDAD DEREACCIN OBSERVADA. C ADA REACCIN TIENE SU PROPIA REACCIN DEVELOCIDAD, DETERMINADA EXPERIMENTALMENTE MODIFICANDO LASCONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS Y MIDIENDO EL CAMBIO EN LAVELOCIDAD.

VELOCIDAD

LA

POR EJEMPLO CONSIDERARSE LA REACCIN GENERAL:

A+B

C + D.

LA VELOCIDAD DE REACCIN GENERALMENTE ES PROPORCIONAL A LASCONCENTRACIONES DE LOS REACTIVOS ([A] Y [B]) ELEVADAS A LOSCOEFICIENTESAYB. SE UTILIZARA UNA EXPRESIN DE VELOCIDAD GENERALPARA REPRESENTAR ESTA RELACIN COMO:

VELOCIDAD= KR [A] A[B]BVELOCIDAD. L OS VALORES DE LOS EXPONENTES( A EXPERIMENTALMENTE . NO SE PUEDE ADIVINAR O CALCULAR LA ECUACINDE VELOCIDAD A PARTIR DE LA ESTEQUIOMETRA DE LA REACCIN. L AECUACIN DE VELOCIDAD DEPENDE DEL MECANISMO DE REACCIN Y DE LAVELOCIDAD DE LOS PASOS INDIVIDUALES EN EL MECANISMO. EN LA ECUACINDE VELOCIDAD GENERAL, EL EXPONENTE A SE CONOCE COMO ORDEN DELAREACCIN CON RESPECTO AL REACTIVO A, Y B ES EL ORDEN DE LA REACCINCON RESPECTO A B. LA SUMA DE LOS EXPONENTES (A + B) SE CONOCE COMOORDEN TOTAL DE LA REACCIN.

DONDEKR ES LA CONSTANTE DE YB) DEBEN SER DETERMINADOS

EJEMPLO: LA SIGUIENTE REACCIN TIENE UNA ECUACIN DE VELOCIDADSENCILLA:

EXPERIMENTALMENTE SE COMPRUEBA QUE CUANDO SE DUPLICA LACONCENTRACIN DE BROMURO DE METILO,[CH3BR] SE DUPLICA LA VELOCIDADDE REACCIN. CUANDO SE DUPLICA LA REACCIN ION HIDRXIDO,[OH-] TAMBINSE DUPLICA LA VELOCIDAD, POR LO TANTO, LA VELOCIDAD ES PROPORCIONALTANTO A LA CONCENTRACIN DE CH3BR COMO A LA DE OH-, POR LO QUE LAVELOCIDAD DE REACCIN TIENE LA SIGUIENTE EXPRESIN:

CINTICA QUMICA OBTENCIN DE CLORURO DE TERBUTILO

MATERIALAGITADOR MAGNTICO BAO DE AGUA ELCTRICO BARRA DE AGITACINMAGNTICA COLECTOR EMBUDO DE SEPARACIN EMBUDO DE FILTRACIN RPIDAESPTULA DE ACERO INOXIDABLE MANGUERAS P/REFRIGERANTE MATRAZ DE BOLA25ML MATRAZ ERLENMEYER 50ML TERMMETRO -10 A 400 C MATRAZ ERLENMEYERDE 125ML PINZAS DE TRES DEDOS CON NUEZ PORTA TERMMETRO PROBETAGRADUADA DE 25ML RECIPIENTE DE PELTRE REFRIGERANTE V ASO DE PP DE250ML T DE DESTILACIN T APN DE CORCHO (NO.5) T APN ESMERILADO14/23

SUSTANCIASACIDO CLORHDRICO CONCENTRADO 18 ML ALCOHOL TERBUTILICO6ML CLORURO DE CALCIO 2GR SOLUCIN DE CARBONATO DE SODIO AL 10% 10ML SULFATO DE SODIO ANHIDRO 1GR

Montaje del equipo

PROCEDIMIENTO1. ENUN MATRAZ ERLENMEYER DE 125 ML CON TAPNCOLOQUE : 6ML DE TERBUTANOL, 18 ML DE ACIDO CLORHDRICO CONCENTRADO,2 GR DE CLORURO DE CALCIO Y MZCLELOS CON AGITACIN VIGOROSA PORMEDIO DE UN AGITADOR MAGNTICO DURANTE 15 MIN. TRANSFIERA ELCONTENIDO DEL MATRAZ A UN EMBUDO DE SEPARACIN. DEJE REPOSAR HASTALA SEPARACIN DE FASES Y ELIMINE LA CAPA INFERIOR ( NOTA 1). LAVEDOS VECES EL CLORURO DE TER-BUTILO FORMADO CON UNA SOLUCIN DECARBONATO DE SODIO AL 10% (5 ML CADA VEZ/NOTA 2). SEQUE EL CLORURODE TER-BUTILO CON SULFATO DE SODIO ANHIDRO Y PURIFQUELO PORDESTILACIN SIMPLE ( NOTA 3). RECOJA LA FRACCIN QUE DESTILA ENTRE 4245 C.

2. 3. 4. 5. 6.

OBSERVACIONES*L A FASE INFERIOR CORRESPONDE AL HCL RESIDUAL.*DURANTE LOS LAVADOS EL CLORURO DE TERBUTILO QUEDA EN LA FASESUPERIOR. *CONSULTE LA DENSIDAD DEL CLORURO DE TERBUTILO. *EMPLE UNSISTEMA DE DESTILACIN SENCILLA, CALIENTE EL MATRAZ SUMERGIDO EN UNBAO M ARA. *RECIBA EL DESTILADO EN UN MATRAZ CON UN BAO DE HIELO.*P ARA OBTENER DATOS CORRECTOS SE NECESITA QUE EL MATERIAL EMPLEADOESTE LIMPIO Y SECO. *DESDE EL MOMENTO QUE AGREGA LA MEZCLA DEETANOL-AGUA EMPIECE A CONTAR EL TIEMPO DEDOS MINUTOS PARA HACER LAPRIMERA TITULACIN. *UTILICE 1 2 GOTAS DE FENOFTALENA. *EL PUNTOFINAL DE LA TITULACIN ES CUANDO SE PRODUCE EL VIRE AL COLOR ROSATENUE Y ESTE PERSISTE POR UN MINUTO. *P ARA OBTENER MEJOR DETECCINDEL PUNTO DE EQUIVALENCIA, SUMERJA EL MATRAZ, QUE CONTIENE LAALCUOTA, EN UN BAO DE HIELO

RESULTADOSLA MEZCLA INICIAL ERA UNA SOLUCIN TURBIA QUE AL SERCALENTADA SE TORNO TRANSPARENTE . RENDIMIENTO.PESO DEL MATRAZ:51.546 GR PESO DEL MATRAZ CON SOLUCIN: 66.643 GR PESO DE MATRAZ CONDESTILADO: 60.788 GR ——————-5.855 GR

ConclucionMEDIO DE ESTA PRCTICA SE LOGR COMPROBAREXPERIMENTALMENTE EL MECANISMO DE UNA REACCIN DE SUSTITUCINNUCLEOFLICAUNIMOLECULAR, MEDIANTE LA DETERMINACIN DE LA CONSTANTEDE LA VELOCIDAD DE REACCIN A

POR

PARTIR DE LAS CONCENTRACIONES OBTENIDAS DEL MISMO AL OBTENER UNPRODUCTO, PARA DESPUS AL MISMO HIDROLIZARLO Y A PARTIR DE ESTEDETERMINAR SU VELOCIDAD DE REACCIN Y AS MISMO SU CONSTANTE ; TAMBINSE DETERMIN EL MISMO MEDIANTE LA DETERMINACIN DEL MTODO GRFICO PARALA COMPROBACIN DEL ORDEN EN EL QUE SE LLEVO A CABO LA REACCIN. PORLO TANTO, SE PUEDE COMPROBAR UNA REACCIN DE SUSTITUCIN NUCLEOFLICAEXPERIMENTALMENTE CON LOS DATOS NECESARIOS PARA LA MISM

BIBLIOGRAFIA- LAIDER K.J., CINTICA DE REACCIONES. VOL. 1,EDITORIAL ALAMBRA, MADRID, ESPAA, 1971, PP 1-10, 19-29. – BREWSTER,R. Q. Y V ANDER, WERF C. ORGNICA, 2 . EDICIN, ALAMBRA, ESPAA, 1970.PP. 82-86. A., C URSO PRCTICO DE QUMICA

– MORRISON, R. T. Y BOYD, R. N., QUMICA ORGNICA, FONDO EDUCATIVOINTERAMERICANO, MXICO, 1976. 41 – MOORE, A. J. Y D ALRYMPLE, D. L.,EXPERIMENTAL METHODS IN ORGANIC CHEMISTRY, 2A. ED., W. B. SAUNDERS, EU, 1976, PP. 271-275.

Practica 4Clculos con constantes de equilibrio.

La CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC) SE CALCULA SABIENDO LASCONCENTRACIONES UNA VEZ QUE SEPAMOS EL VALOR DE LA CONSTANTE DEEQUILIBRIO , SE PUEDE UTILIZAR ESTA ECUACIN PARA RESOLVERCONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO CONOCIDAS.CONOCIDAS EN ELEQUILIBRIO.

Ejemplo del clculo de la constante de equilibrio (Kc) :

SE DA EL SIGUIENTE EQUILIBRIO A 230 C 2NO(g) + O2(g) 2NO2

NECESITAMOS SABER LAS CONCENTRACIONES PARA PODER REALIZAR LAECUACIN:

CONCENTRACIONES: [NO] = 0 0542M [O2] = 0 127 M [NO2] = 15 5M*Resolucin:

Reactivos Kc = [NO2]22NO(g) + O2(g) [NO]2 [O2] 2NO2

Productos

NOTA: LOS CUADRADOS DE LA ECUACIN CORRESPONDEN CON EL NUMERO QUEVAYA DELANTE DE CADA FRMULA. P ARA CALCULAR LA ECUACIN SE SITAN LOSPRODUCTOS ARRIBA DIVIDIDO POR LOS REACTIVOS.

Kc =

(155)2 = 644 105( El resultado se da sin unidades) (00542)2(0127)

KC SOLO SER CONSTANTE SI NO HAY CAMBIO DE TEMPERATURA.

Usos de la constante de equilibrio:AYUDAR A PREDECIR LA DIRECCINDE UNA MEZCLA PARA LOGRAR EL EQUILIBRIO – CALCULAR LASCONCENTRACIONES DE REACTIVOS Y PRODUCTOS UNA VEZ ALCANZADO ELEQUILIBRIO .

Predecir la direccin de una reaccin:EJ : LA CONSTANTE DEEQUILIBRIO PARA LA SIGUIENTE REACCIN ES KC = 543 A 430 C H2(g) +I2(g) 2HI(g)

EN EL EXPERIMENTO SE COLOCAN 0243 MOLES DE H2, 0146 MOLES DE I2Y 198 MOLES DE HI EN UN RECIPIENTE DE 1L A 430C . Se llevar a cabouna reaccin neta que forme mas H2 e I2 , o bien mas HI? – Sesustituyen las concentraciones iniciales en la expresin deequilibrio

[HI]20= [H2]0 [I2]0

(198)2111 (0243)(0146)

Cociente de reaccin (Qc)

El subndice 0 se refiere a las concentraciones iniciales.

Como el cociente

[HI]20es mayor que Kc, este sistema no esta en equilibrio. [H2]0[I2]0

El HI reaccionar para formar H2 e I2, disminuyendo el valor delcociente, por tanto la reaccin tendr la direccin de derecha aizquierda H2(g) + I2(g) 2HI(g)

El cociente de reaccin (Qc) sirve para determinar que direccintomar una reaccin para estar en equilibrio, si se compara con laconstante de equilibrio (Kc).

Hay 3 casos posibles:

Qc>Kc : La relacin de las concentraciones iniciales de losproductos entre los reactivos es demasiado grande. Para alcanzar elequilibrio, los productos se deben compartir en reactivos. Elsistema avanzar de derecha a izquierda, consumiendo productos yformando reactivos, para alcanzar el equilibrio. Qc = Kc : Lasconcentraciones iniciales son concentraciones en equilibrio. Qc

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