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Transcript
Química Orgánica I
Instituto Tecnológico de Celaya
OBTENCIÓN DE HALOGENUROS DE
ALQUILO PRIMARIOS
Bromuro de n-butilo
Introducción:
La manera más adecuada de obtener un bromuro de alquilo primario en el laboratorio
consiste en calentar el alcohol correspondiente con una mezcla de ácido sulfúrico y bromuro
sódico o potásico. La combinación del bromuro con el ácido sulfúrico tiene dos funciones:
primera, liberar el bromuro de hidrógeno necesario para la reacción, y segunda, formar con
el alcohol una mezcla que hierva a una temperatura superior a la requerida, para que la
reacción entre el bromuro de hidrógeno y un alcohol primario transcurra con una rapidez
razonable.
Objetivo:
a) Ejemplificar una reacción de sustitución nucleofílica alifática de segundo
orden ( SN2).
b) Obtener un halogenuro de alquilo a partir de un alcohol primario
empleando ácido sulfúrico y bromuro de sodio.
Propiedades físicas:
n-butanol: p.eb.= 117-8 °C
bromuro de n-butilo: p. eb.= 101-3 °C
densidad 1.286 g/cc a 24 ºC
Experimentación:
Obtención del bromuro de n-butilo
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Material
Matraz de fondo redondo de125 ml
Refrigerante de rosario (30 cm)
Refrigerante recto (30 cm)
2 mangueras (50 cm c/u)
Perlas de ebullición
2 pinzas de tres dedos con nuez
Anillo metálico
Plancha de calentamiento
3 Matraz erlenmeyer de 50 ml con
tapón
Reactivos
 Alcohol n-butílico
 Ácido sulfúrico concentrado
 Bromuro sódico dihidratado
 Solución diluida de hidróxido sódico
 Cloruro cálcico
 Plato poroso
 Nitrato de plata
 Vaselina
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Material adicional que no se les
PRÁCTICA 6 : Obtención de halogenuros de alquilo primarios
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Química Orgánica I
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Matraz erlenmeyer de 250 ml
1 vaso de precipitado 100ml
Embudo de separación de 125 ml
Termómetro (0-130°C)
Matraz de destilación
1 Espátula
3 pipetas de 10 ml
Propipeta
Cuba para baño maría
Instituto Tecnológico de Celaya
entregará en el laboratorio
 Cinta de teflón
 1 frasco de vidrio ámbar con tapón
de rosca (aprox. 15-20 ml)
 Franela
 Etiquetas
 Marcador indeleble
Procedimiento:
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Vierta 12 ml de agua en un matraz de fondo redondo de 125 ml
Añada con precaución y enfriando, mientras hace girar el matraz, primero 12 ml de
ácido sulfúrico concentrado y después 12 ml de alcohol n-butílico.
Haga girar el matraz para que los líquidos se mezclen bien y enfríe la mezcla en baño
de agua fría.
Añada de una vez 11.5 g de bromuro sódico dihidratado (NaBr*2H2O).
Monte el matraz sobre una plancha de calentamiento y ponga un refrigerante de
reflujo. (Fig.1a)
Caliente suavemente, agitando el matraz de vez en cuando, hasta que se disuelva la
mayor parte del bromuro sódico. Entonces caliente la mezcla a su temperatura de
ebullición, en este momento se disolverá rápidamente el poco bromuro sódico que
quedase y comenzará una reacción apreciable porque el líquido se separará en dos
capas. Continúe el reflujo suave* durante veinte minutos, manteniendo una corriente
de agua adecuada en la camisa externa del refrigerante. *(A medida que la reacción
transcurre, el alcohol n-butílico va siendo reemplazado por el bromuro de n-butilo y
puede ser necesario disminuir la temperatura de la plancha de cuando en cuando
para que el reflujo corresponda a la capacidad del refrigerante)
Finalizado el período de reflujo, disponga el aparato para una destilación simple con
un refrigerante recto y con un matraz erlenmeyer de 50 ml como colector (Fig. 1b).
Destile la mezcla de reacción rápidamente. Continúe calentando hasta que sólo
destile la fase acuosa (o sea, hasta que no se observen gotitas aceitosas).
Figura 1. Aparato para la obtención del bromuro de n-butilo a) para reflujo y b) para
destilación
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Química Orgánica I
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Instituto Tecnológico de Celaya
Vierta todo el destilado en un embudo de separación colocando en un soporte con
anillo y saque la capa de bromuro de n-butilo (capa inferior) recogiéndola en un
matraz erlenmeyer pequeño.
Añada lentamente un volumen idéntico de ácido sulfúrico y agite suavemente. Pase
la mezcla a un embudo de decantación pequeño y añada una gota de agua
observando con cuidado su comportamiento para averiguar cuál es la capa de
bromuro de n-butilo y cuál la del ácido sulfúrico. Separe las capas ** y lave el
bromuro de n-butilo, primero con 10 ml de agua, luego con 5 ml de solución diluida
de hidróxido sódico y, por último, con otros 10 ml de agua. ** (Puede que necesite
mirar el embudo desde ángulos diferentes para distinguir la interfase)
Seque el bromuro de n-butilo con unos seis gránulos de cloruro cálcico en un matraz
erlenmeyer pequeño, agitando frecuentemente para acelerar el proceso (La
desaparición de la turbidez indica que el bromuro está seco)
Decante el líquido seco a un matraz de Erlenmeyer de 50 ml (previamente pesado),
pese el matraz con la mustra, para que por diferencia de peso sepa la cantidad de
bromuro de n-butilo obtenida.
Junte su muestra con la de otros compañeros para destilar.
Coloque la muestra en un matraz de destilación de 125 ml. Coloque el termómetro y
un refrigerante seco y destile. Recoja la porción del destilado que salga entre 99-103º
C.
Guarde el producto en un frasco ámbar para utilizarlo posteriormente en la práctica
de Propiedades de halogenuros de alquilo.
Informes:
1.
Describa el mecanismo de la reacción efectuada.
2. ¿Cómo se relacionan el bromuro de n-butilo y el butano? Formule las ecuaciones
ajustadas para sintetizar butano a partir del bromuro de n-butilo.
3. ¿Cómo llevaría a cabo lo inverso de la conversión del bromuro de n-butilo en alcohol
n-butílico?
4.
Explique si sería conveniente emplear exactamente las mismas condiciones de la
experiencia de hoy, al obtener el bromuro de n-butilo, para sintetizar el bromuro de
s-butilo y el bromuro de t-butilo. ¿En qué se diferenciarían las condiciones
recomendables en cada caso de las empleadas, en la práctica de hoy?
5. ¿Cómo explica usted el hecho de que el alcohol n-butílico tenga un punto de
ebullición más alto que el bromuro de n-butilo?
6.
a)
b)
c)
7.
Prediga cual de los siguientes alcoholes reaccionará más rápido frente a HBr
Alcohol becílico
Alcohol p-metil-bencílico
Alcohol p-nitrobencílico
Escriba el mecanismo de la reacción de sustitución nucleofílica entre el n-butanol y
HBr.
8. Escriba un cuadro comparativo de las reacciones tipo SN1 y SN2 respecto a:
a) Orden de reacción
b) Estereoquímica
PRÁCTICA 6 : Obtención de halogenuros de alquilo primarios
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Química Orgánica I
Instituto Tecnológico de Celaya
c)
d)
e)
f)
g)
Condiciones de reacción
Sustrato
Reacciones en competencia.
Subproductos y productos orgánicos colaterales.
¿Dónde se encontraba la fase orgánica cuando la separó de la mezcla de
reacción, y cuando la lavó? ¿Cómo lo supo?
9. ¿Qué sustancias contienen los residuos de este experimento?, ¿ Qué tratamiento
previo se les debe dar antes de desecharlos al drenaje?.
10. Calcule el rendimiento teórico y el rendimiento práctico. Presentar los valores en
moles, % y en gr de producto obtenido.
PRÁCTICA 6 : Obtención de halogenuros de alquilo primarios
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