Preparação dos alcenos à partir de ciclohexanol ou 2-metil-2-butanol e a
realização de testes para insaturação.
(HART, H., CRAINE, L. E., HART, D. J., Organic Chemistry – Laboratory Manual, Houghton Mifflin Company;
New York; USA; 1999; pp.85-93.)
1. Introdução
Um método geral utilizado para preparar os alcenos envolve a desidratação de um
álcool.
Um ácido forte e com alto ponto de ebulição, como o ácido sulfúrico ou o ácido
fosfórico, é o catalisador para a reação. O ácido protona o álcool e na seqüência, a molécula
de água e um próton são eliminados.
Se um álcool é terciário ou tem um outro fator estrutural que possa estabilizar o
carbocátion correspondente, a eliminação normalmente acontece em etapas (mecanismo E1).
Alternativamente, se o álcool é primário, a perda de água e h+ normalmente acontece em
um único passo (mecanismo E2). Se o álcool for secundário, ambos os mecanismos são
possíveis. Se os grupos alquila ligados ao carbono que contém a hidroxila, forem diferentes
entre si, é possível obter diferentes alcenos. Nesse experimento, o álcool simétrico
ciclohexanol (parte A) produz um único alceno, enquanto o assimétrico 2-metil-2-butanol
(parte B) produz uma mistura de dois alcenos.
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Parte A. Ciclohexeno à partir do ciclohexanol.
Nesse experimento, o álcool secundário ciclohexanol será desidratado a ciclohexeno:
Experimentalmente, toma-se vantagem do fato de que os alcenos entram em ebulição
a temperaturas mais baixas que os álcoois à partir dos quais eles são preparados. O álcool é
aquecido (com o ácido) à temperatura acima do ponto de ebulição do alceno mas abaixo da
temperatura de ebulição do álcool. O alceno e a água são retirados do balão por destilação
assim que são formados, enquanto o álcool não reagido permanece no balão para
posteriormente, sofrer a ação do ácido. No caso presente, a desidratação é conduzida
entre 130-140°C, que é a faixa de temperatura acima do ponto de ebulição do ciclohexeno
(83°C) porém abaixo do ponto de ebulição do ciclohexanol (161°C).
Cuidado : 1. Ácidos sulfúrico e fosfórico são líquidos corrosivos. Evitar o contato
desses ácidos com sua pele ou roupa. Utilizar luvas de borracha. Caso
haja algum respingo acidental, lave imediatamente com grande
quantidade de água.
2. Ciclohexanol e ciclohexeno são inflamáveis. Não utilizar próximo a
chamas abertas; usar preferencialmente uma manta de aquecimento.
Procedimento em
Macroescala :
Prepare uma montagem simples de destilação conforme figura 1.
Adicione 16g (16,7 mL) de ciclohexanol (d = 0,96 g/mL) e 4 mL de
ácido sulfúrico concentrado* para um balão de 50 mL com fundo
redondo. Misture o conteúdo vigorosamente com agitação antes
de conectar o balão ao equipamento de destilação. Adicione 2 ou 3
pérolas de aquecimento e aqueça o balão com cuidado para que a
temperatura não exceda 100°C. Continue a destilação até que
apenas poucos mililitros de resíduo com alto ponto de ebulição
permaneçam no balão. CASOS FUMOS (FUMAÇA BRANCA)
APAREÇAM AO TÉRMINO DA DESTILAÇÃO, INTERROMPA
IMEDIATAMENTE O AQUECIMENTO: ESSES FUMOS SÃO
ÓXIDOS DE ENXOFRE.
*
Ao invés de ácido sulfúrico, pode-se utilizar o ácido fosfórico. O meio reacional será menos agressivo, porém um maior
tempo de reação será necessário.
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Figura 1: Equipamento utilizado para destilação simples.
Disposição dos resíduos: Depois de resfriado, desconecte o balão de destilação e
coloque o resíduo ácido num béquer contendo 50 mL de água, e neutralize cuidadosamente
pela adição de uma solução 10% de bicarbonato de sódio até que o meio esteja básico
frente ao papel de tornassol. Despeje o conteúdo do béquer na pia, juntamente com muita
água da torneira. Lave o balão com água destilada e depois, enxágüe com acetona. Coloque o
resíduo de acetona num frasco para solventes não halogenados.
O destilado consiste de duas camadas. Transferir o destilado para um pequeno funil
de separação a adicionar 4 mL de solução saturada de cloreto de sódio (para reduzir a
solubilidade do ciclohexeno na camada aquosa). Adicionar então 4 mL de solução 10% de
carbonato de sódio em água, para neutralizar eventuais traços de ácido. Agite a mistura
vigorosamente. Permita a separação das fases, retire e descarte a fase inferior (aquosa).
Coloque a fase superior (ciclohexeno bruto) num erlenmeyer de 50 mL. Adicione 0,5g de
cloreto de cálcio anidro, tampe o frasco e deixe a mistura em repouso até que se torne
límpida.
Preparar o equipamento para destilação fracionada, conforme a figura 2.
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Figura 2: Equipamento para destilação fracionada.
Decante o ciclohexeno seco no interior do balão. Adicionar 2 ou 3 pérolas de
aquecimento para iniciar o aquecimento.
Coletar a fração que destila entre 79-84°C num recipiente de peso conhecido.
Pesar a massa coletada e calcular o rendimento. Para uma boa síntese a massa obtida
de destilado deve ser 8-9g.
Disposição dos resíduos: Lavar o resíduo do balão de destilação já frio, com uma
pequena porção de acetona, coletando o resíduo acetônico no recipiente para solventes
orgânicos não halogenados.
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