Reações de Substituição

Reaes de substituionucleoflica: SN1 e SN2Sntese do 1-Bromobutano (SN2) e do Cloreto de tertButilo (SN1)

Laboratrios de Qumica II2013/2014

Turma: PL12Juliane S. RochaLaza A. Almeida

Universidade de CoimbraFCTUC-UC

1. OBJETIVOSntese do 1-Bromobutano e do Cloreto de tert-Butilo, exemplos dereao do tipo SN2 e SN1, respectivamente.

2. INTRODUOAs reaes de substituio eletroflica aliftica podem se processar pordois mtodos distintos com cinticas diferentes (SN1 ou SN2). A comparao dasvelocidades de formao dos produtos em vrias concentraes de reagentespermite estabelecer a equao da velocidade dos processos qumicos.Em reaes SN2, chamada de substituio nucleoflica biomolecular, aequao da velocidade do tipo de segunda ordem, pois a velocidade da reaodepende das concentraes iniciais dos dois reagentes envolvidos. O maissimples tipo de mecanismo de reaes de segunda ordem aquele em que doisreagentes interagem numa nica etapa.O nuclefilo ataca o halogeno-alcano, com expulso simultnea do grupode sada. A formao da nova ligao e a quebra da ligao existente ocorremao mesmo tempo. Como os dois eventos ocorrem em concerto, o processo chamado de reao concertada.Em reaes do tipo SN1, substituio do tipo unimolecular, a cintica dareao de primeira ordem, ou seja, somente uma molcula, o halogeno-alcanoparticipa da etapa controladora da reao, isto , avelocidade da reao nodepende da concentrao do nuclefilo, num mecanismo que envolve trsetapas: dissociao do halogeno-alcano para formar um carboction, ataquenucleoflico do solvente ao carbono deficiente de eltrons e desprotonao.Essas trs etapas so reversveis, e o equilbrio entre elas pode ser deslocadonos dois sentidos pela escolha adequada das condies de reao.

3. RESULTADOS E DISCUSSESa) Sntese do 1-Bromobutano (SN2)Obtivemos 0,156 g do produto. O rendimento da reao foi calculadoatravs do quociente entre a massa obtida e a massa esperada (calculada combase no nmero de moles do reagente limitante da reao). Os clculos estoapresentados a seguir:

24 Fevereiro de 2014, Coimbra

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Tabela 1: Clculo do rendimento da reao do tipo SN2.1-butanol (reagente limitante)Massa esperada do produto*:Massa molar: 74,12g mol-1mesperada = n1-butanol MM1-Bromobutano

Densidade: 0,81g/mL= (0,016 mol) (137,02 g mol-1)d = m/v m = d v= 2,2 g do produto

(0,81g/mL) 1,5mL = 1,2 g de 1butanolRendimento =n1-butanol = m1-butanol/MM1-butanol= 1,2 g/74,12 g mol-1

=

= 0,016 moles do reagente

massa obtidamassa esperada

0,156g2,2g

100

100 = 7,1%

*Como a estequiometria da reao 1:1, o nmero de moles do produto podeser considerado o mesmo que do reagente.O baixo rendimento (7,1%) pode ser atribudo a possveis perdas doprodutodurante o processo de sntese, a erros experimentais cometidos aolongo do trabalho e a um excesso de brometo contido na soluo. Apesar disso,a reao pde ser confirmada atravs do ensaio do iodeto de sdio, com aformao de precipitado aps aquecimento.

b) Sntese do Cloreto de tert-Butilo (SN1)Obtivemos 10,106 g de produto. O rendimento da reao foi calculadosegundo o mtodo descrito acima, e apresentados abaixo:Tabela 2: Clculo do rendimento da reao do tipo SN1.lcool t-butlico (reagente limitante)Massa esperada do produto*:Massa molar: 74,12 g mol-1mesperada = nlcool t-butlico MMCloreto deDensidade: 0,7809 g/mLtert-butilod = m/v m = d v

= (0,2002 mol) (92,568 g mol-1)= 18,53 g do produto

(0,7809 g/mL) 19,00 mL = 14,84 g delcool t-butlico

Rendimento =n lcool t-butlico = mlcool t-butlico/MMlcool t-butlico= 14,84 g /74,12 g. mol-1= 0,2002 moles do reagente

=

massa obtidamassa esperada

10,106g18,53g

100

100 = 54,54%

Embora haja erros experimentais, podemos considerar que o rendimento foisatisfatrio, sendo superior a 50%. A reao pde ser confirmada atravs do


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teste com nitrato de prata em etanol, j que nesta condio, os halogenetos dealquila precipitam halogenetos de prata, o que favorecido por reaes tipo S N1.

4. CONCLUSOConclumos que, com os processos de sntese, foipossvel constatar osmecanismos de reao SN1 e SN2. A sntese do 1-Bromobutano foi mais lentadevido a formao de um carboction primrio, que menos impedidoestericamente que os carboctions secundrio e tercirio. Os lcoois primriosreagem via SN2, pois so mais abertos ao ataque de nuclefilos.Os lcoois secundrios e tercirios reagem via SN1, porque o aumento donmero de substituintes estabiliza os carboctions, fazendo com que somenteos secundrios e tercirios sejam energicamente viveis nas condies dareao SN1.As snteses foram satisfatrias, apesar dos erros experimentais queinfluenciaram nos rendimentos obtidos.

5. QUESTES

Qual o objetivo de lavar os produtos com gua e hidrogenocarbonato desdio?

A lavagem com hidrogenocarbonato de sdio necessria paraneutralizar os cidos (H2SO4 e HCl) em excesso presentes entre os produtos. utilizado o hidrogenocarbonato pois elimina os cidos na forma de HCO3, que decomposto em CO2 (eliminado na forma gasosa) e H2O, no interferindo nareao.H2 O

NaHCO3

H+

Na+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2

Seria possvel transformar o cloreto de tert-butilo em lcool tert-butlico?Escrever o mecanismo da reao.

Sim, porque o nuclefilo no participa da etapa limitante da velocidade,isto significa que nuclefilos pobres como gua e lcoois podem reagir via S N1.



Interpretar os resultados observados nos testes do nitrato de prata e doiodeto de sdio e escrever as equaes das reaes observadas.

Os testes qumicos de identificao de halogenetos de alquila tantoservem para evidenciar a presena de halognio como para decidir qual anatureza do halogenato, se primrio, secundrio ou tercirio.Teste com nitrato de prata alcolico: halogenatos de alquila precipitamhalogenatos de prata quando tratados com soluo de nitrato de prata alcolico.O ction prata favorece a reao via mecanismo S N1, assim a reatividade doshalogenatos crescem na ordem: Primrio < Secundrio < Tercirio.

Teste com iodeto de sdio: o brometo de sdio pouco solvel emacetona e por isso h a formao de precipitado ao reagir o halogenato comiodeto de sdio, evidenciando a reao via SN2.

Interpretar o espectro de RMN de 1H do 1-bromobutano.


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O bromo desblinda a molcula por ser muito eletronegativo, atraindo oseltrons da ligao para ele. Sendo assim, seu sinal no RMN fica desviado. Osinal do tripleto em torno de 1,2 sendo que quanto mais prximo o carbono dobromo, mais desviado o sinal no RMN.

6. BIBLIOGRAFIA(1) VOLHARD, K.Peter C; SCHORE, Neil E. Qumica Orgnica : Estrutura eFuno, 4 et Ed, 2003.


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