Seminario Practica 8

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BILÓGICAS

SÍNTESIS DE CICLOHEXENO PRACTICA 8 2IM1 EQUIPO: 8 CORONA ESQUIVEL VALERIA CRUZ PACHECO RUBÍ SARAHI 05 DE ABRIL 2018

OBJETIVOS

Objetivo general  sintetizar un alqueno de importancia en la industria química, a partir de un alcohol.

Objetivos particulares  Ilustrar las reacciones de eliminación, efectuando la deshidratación de un alcohol.  Sintetizar un alqueno cíclico.  Aplicar una reacción de adición para identificar el producto.

ANTECEDENTES Deshidratación de un alcohol  Fue observado por primera vez en 1778 mediante una reacción catalítica por Joseph Priestley.  Van Marum en 1776 fue el primero en aplicar los catalizadores metálicos a la deshidratación de un alcohol.

Mecanismos de reacción.  Christopher Kelk Ingold, durante su estudio de los halogenoalcanos, Ingold encontró evidencia de dos posibles mecanismos de reacción para reacciones de sustitución nucleofílica

Alexander William Williamso  Profesornde Química en Londres, hizo las primeras sugerencias sobre el mecanismo de una reacción.

FUNDAMENTO TEÓRICO  Los alquenos son hidrocarburos con enlaces dobles C=C, también llamadas olefinas. Los

alquenos abundan en la naturaleza. Cada uno de los carbonos de la molécula tiene hibridación sp2.  Su geometría es plana, con ángulos de enlace próximos a los 120º.

 Reacción de eliminación: aquellas en los cuales se separan dos grupos de una molécula, sin que sean

reemplazados por otros grupos, con el resultado que se forme un enlace π.

El proceso se domina 1.2 o beta-eliminación a cusa de la disposición relativa de los grupos que se pierden. Si la molécula que se pierde es agua. La reacción se denomina deshidratación.

La deshidratación de alcoholes es un método común para preparar alquenos. En las reacciones de deshidratación , los elementos del agua se eliminan de carbonos adyacentes de un alcohol. Los ácidos  utilizados  en general son  reactivos   deshidratantes eficaces. Cuando los alcoholes se calientan en presencia de cantidades catalíticas de ácidos experimentan una reacción de deshidratación que los convierte en alquenos.

El paso que determina la velocidad del proceso es el de la formación del carbocatión y por tanto la facilidad de deshidratación de alcoholes en medio ácido sigue el mismo orden que el estabilidad de los carbocationes. Esta reactividad se relaciona directamente con la estabilidad del carbocatión intermediario formado en la reacción. La deshidratacíon de alcholes involucra la eliminación E1 del alcohol protonado.

ELIMINACIÓN

 Una eliminación involucra la pérdida de dos átomos o grupos del sustrato, generalmente

con la formación de un enlace pi. Las reacciones de eliminación con frecuencia acompañan y compiten con las de sustitución nucleofílica. Al modificar los reactivos y las condiciones podemos modificar una reacción para favorecer una de las dos.  De acuerdo con los reactivos, y las condiciones involucradas, una eliminación podría se un proceso de primer orden E1, o de segundo orden, E2.

ELIMINACIÓN DE PRIMER ORDEN: REACCIÓN E1  El mecanismo se conoce como unimolecular porque involucra a una sola molécula, en

lugar de una colisión entre dos moléculas. Paso 1: ionización unimolecular para formar un carbocatión (lento).

 Paso 2: desprotonación mediante una base débil (generalmente el disolvente) genera el

alqueno.

 Como el paso limitante de la rapidez involucra la ionización unimolecular del

sustrato, la ecuación de rapidez es de primer orden. La rapidez depende solo de la concentración del sustrato y no de la fuerza o concentración de la base.   

COMPETENCIA CON LA REACCIÓN SN1

 La reacción E1 casi siempre compite con la reacción SN1. Siempre que se forma un

carbocatión éste puede experimentar una sustitución nucleofílica o una eliminación y el resultado generalmente es una mezcla de productos.  Paso 1: ionización para formar un carbocatión.

 Paso 2: (a través de mecanismo E1): ataque básico mediante el cual el disolvente abstrae

un protón para generar un alqueno.

 Paso 2 (a través del mecanismo SN1): ataque nucleofílico del disolvente al carbocatión.

ELIMINACIÓN DE SEGUNDO ORDEN: REACCIÓN E2 Una eliminación también puede ocurrir bajo condiciones de segundo grado cuando está presente una base fuerte. Este es un proceso bimolecular en el que la base y el sustrato participan en el estado de transición.  La reacción concertada E2 ocurre en un solo paso. Una base fuerte abstrae un protón de un

carbono cercano al grupo saliente y este ultimo sale. El producto es un alqueno.

  

MECANISMO DE REACCIÓN

 Protonación del ciclohexanol (rápido).

 Eliminación de una molécula de agua para formar un carbocatión (lento).

 Despronotación del carbono adyacente al carbocatin (rápido).

PRUEBA DE IDENTIFICACIÓN  Adición de halógenos a alquenos:

Paso 1: el ataque electrófilo forma un ion halonio.

Paso 2: el ion haluro abre el ion halonio

 El ion intermediario está cargado positivamente y es de alta energía. La reacción se

completa con el ataque de un nucleófilo.  Un Br cargado negativamente no puede atacar el carbono del intermediario punteado por

la parte de arriba; entonces el Br ataca del lado opuesto intermediario. El resultado es una anti-adición del Br2 al doble enlace.

PROCEDIMIENTO

Adaptar un aparato de destilación fraccionada con el matraz colector sumergido en hielo

Colocar 5ml de ciclohexanol, 2ml de Ácido Fosfórico y 3 o 4 cuerpos de ebullición en el matraz balón

Calentar el sistema hasta alcanzar una temperatura entre 110 y 120° C y destilar el liquido hasta que quede 1ml de residuo en el matraz.

Adicionar al destilado NaCl hasta que desaparezca la turbidez. Pasar a un embudo de separación.

Agregar carbonato de sodio (Na2Co3) al 10% al ciclohexano obtenido hasta alcanzar un pH alcalino

Eliminar la capa acuosa inferior y pasar el ciclohexeno a un vaso de precipitado de 50ml

Adicionar Sulfato de sodio (Na2SO3) anhídrido hasta que desaparezca la turbidez

Destilar el ciclohexeno a 80°C en un aparato de destilación fraccionada.

Identificar el producto colocando 0.5 ml de ciclohexeno a un tubo de ensaye y adicionar una gota de Bromo en CCl4. Observar si la disolución roja cambia de coloración.

CICLOHEXANOL C6H12O Estado

Liquido, Incoloro

Densidad

0.962 g/cm3

Masa molar

100.16 g/mol

Punto de ebullición

161.84 °C

Punto de fusión

25.93 °C

Acidez

16 pKa

CICLOHEXENO C6H10 Estado

Liquido, Incoloro

Densidad

0.811 g/cm3

Masa molar

82.143 g/mol

Punto de ebullición

82.98 °C

Punto de fusión

-103.5 °C

ACIDO FOSFÓRICO H3PO4 Estado

Liquido, Incoloro

Densidad

1.685 g/cm3

Masa molar

98 g/mol

Punto de ebullición

158 °C

Punto de fusión

42 °C

Acidez

12.67 pKa

CARBONATO DE SODIO Na2CO3 Estado

Solido,blanco

Densidad

2.54 g/cm3

Masa molar

105.98 g/mol

Punto de ebullición

1600°C

Punto de fusión

851 °C

Acidez

10.33 pKa

CLORURO DE SODIONaCl Estado

Incoloro

Densidad

2.16 g/cm3

Masa molar

58.4 g/mol

Punto de ebullición

1465°C

Punto de fusión

1074 °C

SULFATO DE SODIO ANHIDRO Na2SO4 Estado

Solido cristalino

Densidad

2.66 g/cm3

Masa molar

142.04 g/mol

Punto de ebullición

1429°C

Punto de fusión

1157 °C

BIBLIOGRAFÍA

 Wade, L.G. . (2016). Química orgánica. México: Pearson.  Brown, William H. (2002). Introducción a la química orgánica. México: Grupo patria cultural.  Merck & Co., Inc. (2001). The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals,

Ralway, N.J., 13th. ed.