Ontencion De N-butilo

OBTENCIÓN DE BROMURO DE N-BUTILO

OBJETIVOS

a) Obtención de un haluro de alquilo primario a partir de un alcohol

primario medianteunareacción de sustitución nucleofílica.

b) Investigar el mecanismo y las reacciones competitivas que ocurren

durante la reacción.

ECUACIÓN

ANTECEDENTES

a) Obtención de haluros de alquilo.

Los haluros de alquilo pueden ser sintetizados a partir de alcanos, alquenos o alcoholes.

Desde alcanos

Los alcanos reaccionan con halógenos (habitualmente cloro y bromo, ya que con el flúor pueden reaccionar violentamente y el yodo no reacciona) mediante una halogenaciónradicalaria. En esta reacción un átomo de hidrógeno es eliminado del alcano, y a continuación sustituido por un átomo de halógeno a través de una reacción con la molécula diatómica del halógeno. Esto es:

Etapa 1: X2 → 2 X• (Iniciación)

Etapa 2: X• + R-H → R• + HX (1ª etapa de propagación)

Etapa 3: R• + X2 → R-X + X• (2ª etapa de propagación)

Desde alquenos

Un alqueno reacciona con un haluro de hidrógeno (HX) como el cloruro de hidrógeno (HCl) o el bromuro de hidrógeno (HBr) para formar un haloalcano.

El doble enlace del alqueno es reemplazado por dos nuevos enlaces, uno con el halógeno y el otro con el átomo de hidrógeno del hidrácido del halógeno.

La regla de Markonikov establece que en esta reacción lo más probable es que el halógeno quede unido al carbono más sustituido. Por ejemplo:

H3C-CH=CH2 + HCl→ H3C-CHCl-CH3 pero no H3C-CH2-CH2Cl

Los alquenos también reaccionan con halógenos (X2) para formar haloalcanos con dos átomos de halógeno vecinales. Esto a veces se conoce como "decoloración" del halógeno, ya que el reactivo X2 es coloreado y el producto es habitualmente incoloro. Por ejemplo:

H3C-CH=CH2 + Br2 → H3C-CHBr-CH2Br

Desde alcoholes

Los alcoholes terciarios reaccionan con acido clorhídrico directamente para producir el cloroalcano terciario, pero si se usa un alcohol primario o secundario es necesaria la presencia de un ácido de Lewis, un "activador", como el cloruro de zinc. Como alternativa la conversión puede ser llevada a cabo directamente usando cloruro de tionilo (SOCl2). Un alcohol puede también ser convertido a bromoalcano usando ácido bromhídrico o tribromuro de fósforo (PBr3), o a yodoalcanousandofósforo rojo y yodo para generar "in situ" el triyoduro de fósforo. Dos ejemplos:

(H3C)3C-OH + HCl→ (H3C)3C-Cl + H2O

CH3-(CH2)6-OH + SOCl2 → CH3-(CH2)6-Cl + SO2 + HCl

b) Propiedadesfísicas, químicas y toxicidad de los reactivos y productos.

Bromuro de sodio: Sólido, de color blanco, inodoro. Punto de fusión: 755 °C, punto ebullición: 1.390 °C.Toxicidad:efectospeligrosospara la salud:Poringestióncansancio, poringestión de grandescantidades: ataxia (transtornos de la coordinaciónmotriz).Puedeprovocarsensibilización, reacciónalérgica.

Hidroxido de sodio: Sólido de color blanco, densidad: 2100 kg/m3; 2,1 g/cm3, masa molar: 39,99713 g/mol, punto de fusión: 318 °C, punto de ebullición: 1390 °C, Solubilidad en agua: 111 g/10Toxicidad:El hidróxido de sodioesirritante y corrosivo de los tejidos. Los casosmascomunes de accidente son porcontacto con la piel y ojos, asícomoinhalación de neblinas o polvo. Inhalación:

La inhalación de polvo o neblinacausairritación y dañodeltractorespiratorio. En caso de exposición a concentracionesaltas, se presentaulceración nasal.

N-Butanol: Liquido, densidad: 809.8 kg/m3; 0,8098g/cm3, masa molar: 74,121 g/mol, punto de fusión: -89 °C, punto de ebullición: 118 °C, punto de inflamabilidad: 30 °C, solubilidad: en aguaSoluble en una proporción de 79 g porlitro.Toxicidad:líquidoinflamable. Puedecausarirritación ocular, en la piel y en el tractorespiratorio.

Sulfato de sodio anhídrido:SólidocristalinoblancoDensidad: 2.68 g/cm3 Masa molar: 142.04 g/mol Punto de fusión: 1 157 °K (anhidro), Solubilidad en agua: 4.76 g/100 ml (0 °C) Toxicidad:Peligroso en caso de contacto con los ojos (irritante), ligeramentepeligroso en caso de contacto con la piel, ingestión o inhalación.

Acido sulfúrico:Liquidoaceitosoincoloro, densidad: 1800 kg/m3; 1.8 g/cm3, Masa molar: 98,08 g/mol, Punto de fusión: 10 °C, Punto de ebullición: 337 °CAcidez: −3; 1.99 pKaSolubilidad: Miscible. Toxicidad: Corrosivo, causaquemaduras al contacto, ulceras, irritación, espasmos y hasta la muerte.

Bromuro de N-butilo: Gas incoloro e inodoro, densidadlíquido: 1.732 (0 °C)Densidad vapor: 760 mm Hg 0 °C (aire = 1) ~ 3.27, presión de vapor: 1,400 mm Hg (20° C) 2,600 mm Hg (40 °C)Viscosidad: 0.397 cP (0 °C)Punto de fusión: - 94.1°CPunto de ebullición: 3.56 °C, solubilidad en agua: 1.75 g/100 g (20 °C)1.34 g/100g (25 °C)Toxicidad:líquidoinflamable. Puedecausarirritación ocular, en la piel y en el tractorespiratorio.

c) Mecanismo de SN1.

La SN1 tiene un mecanismo por etapas. En el primer paso se ioniza el sustrato por pérdida del grupo saliente, sin que el nucleófilo actúe, formándose un carbocatión. En el segundo paso el nucleófilo ataca al carbocatión formado, obteniéndose el producto final.

Etapa 1. Disociación del sustrato, para formar el carbocatión. Es el paso lento de la reacción.

Etapa 2. Ataque del nucleófilo al carbocatión formado.

Etapa 3. Desprotonación del agua para formar el alcohol

La etapa lenta del mecanismo es la formación del carbocatión, dependiendo la velocidad exclusivamente del sustrato.

d) Mecanismo de SN2.

La SN2 (sustitución nucleófilabimolecular) es una reacción concertada, es decir, transcurre en una única etapa.

El mecanismo consiste en el ataque del nucleófilo al carbono que contiene el grupo saliente. Este carbono presenta una polaridad positiva importante, debida a la electronegatividad del halógeno. Al mismo tiempo que ataca el nucleófilo se produce la ruptura del enlace carbono-halógeno, obteniéndose el producto final.

e) Comparación de los mecanismos de SN1 y SN2.

Sn1 (sustitución nucleofílica unimolecular), sustrato 3 + 2 + 1, nucleófilodébil baja concentración, solvente polar o con agua, estado intermediario carbocatión, se da en dos etapas.

Sn2(sustitución nucleofílica bimolecular); sustrato 1 + 2+ 3, preferible nucleófilo fuerte o en alta concentración,

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