Practica 8 Haluros De Alquilo 714447

UNIVERSIDAD ICESI FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA I

PRÁCTICA No.8

PRUEBAS DE CARACTERIZACIÓN DE HALUROS DE ALQUILO

1. OBJETIVOS: 1.1. Realizar ensayos sencillos con el fin de conocer algunas reacciones básicas de clasificación de los haluros de alquilo. 1.2. Comprobar los efectos de la estereoquímica y la electronegatividad en la reactividad de los haluros de alquilo

2. INTRODUCCIÓN: Los haluros de alquilo se utilizan a nivel industrial y doméstico como disolventes; productos de limpieza y desengrasantes. El diclorometano (CH2Cl2), por ejemplo, se empleó en la extracción de la cafeína del café para obtener café descafeinado. Otros han sido utilizados como anestésicos (cloroformo), como refrigerantes (freones) y agentes espumantes o de expansión en polímeros y como pesticidas; sin embargo, por ser sustancias tóxicas se han sustituido por otras en muchas aplicaciones. Uno de los usos más importantes de los haluros de alquilo ha sido como reactivos en síntesis orgánica, puesto que lo halogenuros (especialmente cloruro, bromuro y yoduro) son bases débiles y buenos grupos salientes, permitiendo su fácil reemplazo por otros grupos.

3. 3.1 3.2 3.3

CONSULTAS PRELIMINARES A LA PRÁCTICA Investigue sobre la teoría de la prueba de Beilstein. Realice el diagrama de flujo de la práctica. Consulte las fichas de seguridad de cada uno de los reactivos empleados en esta práctica.

4. MARCO TEÓRICO Los haluros de alquilo son compuestos orgánicos que presentan un enlace entre un carbono 3 con hibridación sp y un halógeno. La mayor parte de estos compuestos son sintéticos, pero existen algunos que han sido aislados de diferentes especies marinas como esponjas y moluscos. Estas criaturas han adaptado su metabolismo y aprovechan los cloruros y bromuros inorgánicos presentes en su medio. La presencia de un átomo de halógeno modifica de forma apreciable las propiedades físicas de un compuesto orgánico, especialmente su densidad. Estos compuestos se pueden preparar a partir de alcanos (sustitución por radicales libres), alquenos y alquinos (adición electrofílica) y a partir de alcoholes. Los compuestos halogenados son reactivos muy versátiles para la síntesis orgánica. Los halógenos pueden ser reemplazados por una serie de grupos funcionales mediante reacciones de sustitución nucleofílica o pueden convertirse en compuestos insaturados mediante reacciones de eliminación. El mecanismo y la velocidad de la reacción dependerá de la clase de haluro de alquilo empleado (primario, secundario o terciario) y del nucleófilo escogido.

En esta práctica realizaremos pruebas de solubilidad para observar el efecto de la polaridad sobre la solubilidad del compuesto en un solvente polar (agua) y en un solvente apolar (éter de petróleo), así como el efecto del halógeno sobre la densidad y dos pruebas sencillas de clasificación: la del nitrato de plata en etanol y la del yoduro de sodio en acetona. Estas dos pruebas están muy relacionadas y el resultado de las mismas depende de la clase de haluro empleado (impedimento estérico) y del halógeno sustituido (la base).

5.

SEGURIDAD DURANTE LA PRÁCTICA Normas de seguridad

El estudiante debe referirse al manual de seguridad. Equipos de protección personal 5.1 Usar durante todo el desarrollo de la práctica los siguientes elementos de seguridad: Bata de laboratorio Guantes de nitrilo Gafas de seguridad Tapa bocas 5.2 Mantener los elementos personales de seguridad identificados y en buen estado. Está prohibido su intercambio con los demás compañeros de laboratorio. Manejo de Residuos químicos Tanto por razones de seguridad como por respeto al medio ambiente, es importante disponer los residuos generados en las prácticas del laboratorio de química en forma adecuada. Por ello el estudiante debe: 1.

Emplear los recipientes destinados para eliminar los residuos o desechos de laboratorio, los cuales están debidamente identificados según el tipo de sustancia a desechar.

2.

Verter únicamente los residuos en el recipiente correspondiente para evitar reacciones no controladas y potencialmente peligrosas.

3.

No arrojar por el desagüe los desechos o residuos químicos obtenidos durante el desarrollo de la práctica. Si tiene alguna inquietud al respecto comuníquela al responsable del laboratorio, quien le indicará la forma correcta de hacerlo.

6. PROCEDIMIENTO 6.1. MATERIALES 10 Tubos de ensayo pequeños 2 pipetas graduadas (1 mL) 1 pera 1 varilla de vidrio 1 espátula metálica 1 vidrio reloj 1 gradilla 1 gotero 1 beaker de 25 mL 1 frasco lavador 6.2. REACTIVOS Agua destilada Éter de petróleo

Solución de yoduro de sodio en acetona al 15% Solución al 2% de nitrato de plata en etanol al 95% clorobutano 2-clorobutano bromobutano 2-bromobutano Clorobenceno Bromobenceno Cloruro de t-butilo 6.3 EQUIPOS Plancha de calentamiento 6.4 PROCEDIMIENTO 6.4.1 SOLUBILIDAD EN AGUA Marque 2 tubos de ensayo y deposite 0.1 mL de cada uno de los haluros de alquilo asignados en ellos. Adicione 0.5 mL de agua destilada y mezcle suavemente. Observe si el compuesto se disuelve o si se forman dos fases. En esta prueba se utilizarán: 2-clorobutano, bromobutano, cloruro de t-butilo, clorobenceno y bromobenceno. Registre sus resultados en la tabla 1. 6.4.2 SOLUBILIDAD EN ÉTER DE PETRÓLEO Repita las pruebas de solubilidad a microescala, pero ahora utilice como solvente el éter de petróleo. Registre sus resultados en la tabla 1. Tabla 1. Prueba de solubilidad en agua y éter de petróleo Solubilidad en éter de Compuesto Solubilidad en agua petróleo 2-Clorobutano Bromobutano Cloruro de t-butilo Clorobenceno Bromobenceno INSOLUBLE: I SOLUBLE: S 6.4.3 PRUEBA DEL NITRATO DE PLATA Marque 2 tubos de ensayo y deposite 2 mL de una disolución al 2% de nitrato de plata en etanol al 95% en cada tubo. Adicione una gota de cloruro de t-butilo en un tubo y en el otro, una gota de 2-clorobutano. Observe si hay cambios. Si después de 5 minutos no se observa reacción, caliente suavemente la mezcla en un baño Maria. Registre el color de los precipitados y a continuación adicione dos gotas de ácido nítrico al 5%. Registre sus observaciones en la tabla 2.

Compuesto Cloruro de t-butilo

Tabla 2. Prueba de Nitrato de Plata Observaciones

2-clorobutano

6.4.4 PRUEBA DE YODURO DE SODIO EN ACETONA Marque 3 tubos de ensayo y deposite 1 mL de una disolución de yoduro de sodio en acetona al 15% en cada tubo. Adicione 2 gotas de cloruro de t-butilo en el primer tubo, 2 gotas de 2-

clorobutano en el segundo y 2 gotas de 2-bromobutano en el tercero. Agite los tubos y déjelos a temperatura ambiente por 3 minutos. Observe si se ha formado un precipitado y si la solución presenta algún cambio de color. Si no hay ningún cambio después de 3 minutos, caliente la mezcla en un baño Maria a 50º C. Después de 6 minutos, deje a enfriar el tubo hasta temperatura ambiente y note si se ha formado el precipitado. La prueba es positiva sólo si el precipitado dura, para comprobarlo debe agitar bien el tubo y dejarlo reposar por 3 minutos. Registre sus observaciones en la tabla 3.

Compuesto Cloruro de t-butilo

Tabla 3. Prueba de yoduro de sodio en acetona Observaciones

2-clorobutano

2-bromobutano

RECOMENDACIONES Debido a la toxicidad de la mayoría sustancias que se manipulan durante la práctica estas deben manipularse dentro de la campana y empleando los implementos de seguridad.

6.5 PAUTAS PARA EL ANÁLISIS DE RESULTADOS 6.5.1 Plantee las ecuaciones correspondientes a todas las reacciones realizadas. Dibuje la estructura de cada reactivo y producto y nómbrelos de acuerdo con la nomenclatura IUPAC. 6.5.2 Justifique el comportamiento observado con respecto a las pruebas de solubilidad; ¿qué tipos de fuerzas intermoleculares se presentan en cada caso y para cada compuesto? ¿Qué efecto tienen los halógenos sobre la densidad de los compuestos orgánicos? 6.5.3 Plantee un mecanismo para la reacción con yoduro de sodio y explique la diferencia en reactividad de los haluros de alquilo en términos de: (i) estructura y (ii) electronegatividad. 6.5.4 Plantee un mecanismo para la reacción con nitrato de plata y explique la diferencia en reactividad de los haluros de alquilo en términos de: (i) estructura y (ii) electronegatividad. 6.5.5 Consulte y explique cómo se realiza la prueba de fusión con sodio. ¿Es esta prueba específica para haluros de alquilo? ¿Qué otras sustancias pueden dar un resultado positivo?

7. BIBLIOGRAFÍA     

Gilbert J.C., Martin, S.F., “Experimental Organic Chemistry, a miniscale and microscale approach”, 4ª edición, Thomson Brooks/Cole, Belmont, 2006. Pavia D.L., Lampman G.M., Kriz G.S., Engel R.G., “Introduction to organic laboratory techniques, a microscale approach”, 2ª edición, Saunders College Publishing, USA, 1995. Insuasty B., Ramírez A., “Prácticas de química orgánica en pequeña escala”, Universidad del Valle, Cali, 2008. Wade L.G., “Química Orgánica”, 5ª edición, Pearson Prentice Hall, Madrid, 2004. Hart H., Hart D.J., Craine L.E., Hadad C.M., “Química Orgánica”, 12ª edición, McGraw Hill, Madrid, 2007.

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Ramírez A., Argoti J.C., Valderruten N., “Manual de prácticas de laboratorio de química orgánica general (microescala)”, Universidad del Cauca, 2007 Shriner R.L., Fuson R.C., Curtin D.Y., “Identificación sistemática de compuestos orgánicos”, Limusa, Mexico D.F., 2002.

Elaborado por: Profesora Nora Elena Valderruten, e-mail: [email protected]

Fecha: Octubre 2009.

Revisado por: Angélica García, Ph. D. Carlos David Grande, Ph. D. Lynn Usher, Ph. D. Fecha: Agosto 2011