Reatividade dos Álcoois: Preparação do cloreto de terc-butila

...

Resultados e discussão

A reação do álcool terc-butílico em meio de ácido clorídrico concentrado se processa a partir de uma substituição nucleofílica do tipo Sn1, conforme a imagem 2 abaixo:

[pic 2]

Imagem 2: Síntese do cloreto de terc-butila

A primeira etapa da reação consiste na protonação da hidroxila do álcool, transformando-a em um bom grupo de saída. Este deve se comportar como uma base fraca, ou então não seria favorável o seu deslocamento, neste caso o H2O é notadamente uma base mais fraca que o OH-. Daí a necessidade de ocorrer em meio ácido.

A presença de terc-butanol + HCl na proporção 1:1 já seria suficiente para garantir a protonação e desidratação de todo o álcool. Entretanto, como podemos ver na segunda etapa (lenta) que consiste na formação do carbocátion, sendo então a determinante da velocidade da reação, envolve a liberação de uma molécula de água. Logo, com uso de HCl concentrado, praticamente não há água no sistema, e o equilíbrio é deslocado favoravelmente no sentido de formação do carbocátion. O uso de HCl diluído faria com que a reação se processasse muito mais lentamente.

O recipiente utilizado para realizar a reação (funil de separação), entretanto, não foi projetado para este fim, fato este que acabou por resultar em problemas durante a execução dos procedimentos. Ao se processar, a reação levou a formação de vapores de HCl que, aumentando a pressão do sistema, não puderam ser devidamente contidos, levando a vazamento de reagentes pela torneira do funil. As consequências que tal acontecimento resultou serão discutidas posteriormente.

Uma vez terminada a reação foram feitas as etapas de elaboração do produto, que consistiram em 3 lavagens sucessivas. A primeira lavagem teve por objetivo diluir e coletar o excesso de HCl concentrado, que porventura não foi totalmente recolhido no escoamento da fase ácida. A segunda lavagem, com NaHCO3, foi utilizada para neutralizar o meio que ainda não estava totalmente isento do ácido. A terceira lavagem, com água, foi utilizada para remover os solutos hidrossolúveis, e também a água restante das lavagens anteriores, que acabaram por ficarem emulsionadas na fase orgânica. No entanto esta lavagem teria sido mais resolutiva se feita com solução saturada de NaCl, pois promoveria a remoção da água por osmose. Talvez, evitaria até o uso posterior de um agente secante da fase orgânica.

Recolhida a fase orgânica, esta foi tratada com CaCl2 foi usado como agente secante, para remover moléculas de água remanescentes, não sendo removido antes de se iniciar a destilação, como seria o correto.

O aquecimento inicial do processo de destilação se processou com o aumento da temperatura até atingir os 47°C, onde se estabilizou. Esta temperatura, que corresponde ao PE do cloreto de terc-butila, permaneceu constante até sua total destilação, e em seguida aumentou.

Ao final do processo de destilação obteve-se um volume de 3,6 mL de cloreto de terc-butila, o que corresponde a um rendimento de 31%, conforme os cálculos abaixo:

Reagente: 10 mL de terc-butanol (limitante); ρ = 0,78 g/mL; MM = 74,12 g/mol; m = 7,8 g.

Produto: 3,6 mL de cloreto de terc-butila; ρ = 0,84 g/mL; MM = 92,57 g/mol; m = 3,02 g.

A proporção estequiométrica regente/produto é de 1:1, logo:

74,12 g de terc-butanol ------------- 92,57 g de cloreto de terc-butila

7,8 g ------------- x

x = 9,74 g de cloreto de terc-butila (rendimento teórico, 100%)

Então:

9,74 g ------------- 100%

3,02 g ------------- R R = 31%[pic 3]

Acredita-se fortemente que o baixo rendimento observado se deu em virtude da perda de material que escoou pelo funil durante a reação, bem como perda associada a transferência do produto de um recipiente para outro, porém esta já era esperada.

A caracterização do produto com AgNO3 é possível pois os íons prata reagem como os íons cloreto, presente no meio devido ao equilíbrio [ (CH3)3C-Cl (CH3)3C+ + Cl- ] , formando um precipitado branco, que corresponde ao AgCl.[pic 4]

Conclusão

A obtenção do cloreto de terc-butila através do álcool terc-butílico foi possível devido a uma substituição nucleofílica unimolecular (SN1).

O rendimento foi de 31%, esse baixo rendimento pode ser explicado por perdas durante a separação das fases no funil de separação.

O teste com nitrato de prata confirmou o sucesso do experimento.

Durante a prática ficou evidente a necessidade de melhorar as suas condições para obter um rendimento maior e realizar o experimento com maior segurança, tais como uso de luvas durante o procedimento, uso adequado das vidrarias etc.

Referências Bibliográficas

PAVIA, D. L.; et.al. Química orgânica experimental: técnicas de escala pequena. 2ª edição. Bookman, 2009 – 877 p.

VIEIRA, H. S.; MUÑOZ, G. D. Química orgânica experimental para farmácia. UFMG, Belo Horizonte, 2017.

Anexo – Questionário

1) Dê a função de todos os reagentes utilizados na prática.

O HCl concentrado é usado para transformar o OH- em um bom grupo abandonador.

A água foi usada para diluir o ácido e coletar o excesso de HCl concentrado e elimina compostos hidrossolúveis.

O NaHCO3 foi usado para neutralizar o meio.

O CaCl2 é usado para eliminar a água restante na solução.

2) Dê a reação química para o teste realizado.

(CH3)C–Cl +