Actividad Nº 5 HIDROCARBUROS Y DERIVADOS HALOGENADOS

Transcripción

1 Actividad Nº 5 FCAyF - UNLP QUÍMICA GÁNICA HIDCABUS Y DEIVADS HALGENADS Bibliografía para la Actividad: Autino, J.C.; omanelli, G.P.; uiz, D.M. Introducción a la Química rgánica, Edulp, Capítulos: 6; 7, 8, 10. Hart, H.; Craine, L.E.; Hart, D.J.; Hadad, C.M. Química rgánica, Mc Graw Hill, Contenidos desarrollados en la clase teórica. Temario: Halogenación de alcanos, alquenos y alquinos. eacciones de adición y de sustitución. Sustitución electrofílica aromática. Sustituyentes activantes y desactivantes del anillo aromático. eactivos de Grignard, eacciones de sustitución nucleofílica y de eliminación en haluros de alquilo. Parte Experimental EACCINES DE LS HIDCABUS 1. eacción con el Bromo Importante: No lleve a cabo las reacciones a la luz solar directa, salvo que explícitamente se indique hacerlo. En sendos tubos de ensayo coloque 0,3 ml (10 gotas) de: b) Disolución de alquenos en éter de petróleo c) Benceno o tolueno A cada tubo así preparado, agregue 3 gotas de solución de bromo en tetracloruro de carbono (Br 2 en C 4 ). Agite, observe. Exponga los tubos a) y c) a la luz solar directa durante unos minutos. bserve. Interprete los resultados, escribiendo con ecuaciones. Conserve el tubo en que practicó la reacción b), lo usará para estudiar los halogenuros de alquilo. d) En otro tubo coloque 5 gotas de solución de bromo en tetracloruro de carbono. Haga burbujear acetileno en el líquido durante 1 minuto. bserve e interprete la reacción producida. Conserve esta mezcla de reacción (d). El acetileno (y todos los hidrocarburos gaseosos) forma con el aire mezclas explosivas. Por lo tanto evite encender la llama en las proximidades de los equipos generadores de gas. 2. eacción con reactivo de Baeyer (solución de permanganato de potasio) En sendos tubos de ensayo coloque 0,3 ml (10 gotas) de : b) Disolución de alquenos en éter de petróleo. c) Benceno o tolueno 42

2 A cada tubo así preparado, agregue 2 gotas de solución de Baeyer (KMn 4 al 0,5 %). Agite enérgicamente por unos segundos. bserve cualquier cambio en la coloración. d) En otro tubo coloque 3 gotas de solución de KMn 4 al 0,5 %, y agregue 0,5 ml de agua destilada. Haga burbujear acetileno en el líquido durante 1 minuto. Tape el tubo y agite vigorosamente el contenido. bserve cualquier cambio e interprete la reacción producida mediante ecuaciones. 3. eacción con cloruro cuproso amoniacal (Cu(NH 3 ) ) (Anote el aspecto del reactivo. De qué color debe ser? Por qué se presenta azulado?) En cuatro tubos de ensayo coloque 0,5 ml (10 gotas) de solución de cloruro cuproso amoniacal. A tres de ellos agregue, respectivamente 4 gotas de:. b) Disolución de alquenos en éter de petróleo c) Benceno Agite enérgicamente por unos segundos. bserve cualquier cambio producido. d) En el cuarto tubo haga burbujear acetileno en el líquido, durante 1 minuto. bserve cualquier cambio e interprete las reacciones producidas mediante ecuaciones. Lave muy bien los tubos una vez finalizada la serie de experimentos. 4. eacción con nitrato de plata amoniacal. Prepare el reactivo agregando (en cada tubo), 0,5 ml de solución de AgN 3 al 2%, solución acuosa de amoniaco (NH 3 ) al 1%, gota a gota hasta que el precipitado inicialmente formado se redisuelva. En cuatro tubos de ensayo coloque 0,5 ml (10 gotas) de solución de nitrato de plata amoniacal. A tres de ellos agregue, respectivamente 4 gotas de : b) Disolución de alquenos en éter de petróleo c) Benceno Agite enérgicamente por unos segundos. bserve cualquier cambio en la coloración. d) En el cuarto tubo, haga burbujear acetileno en el líquido, durante 1 minuto. bserve cualquier cambio e interprete las reacciones producidas mediante ecuaciones. Lave muy bien los tubos una vez finalizada la serie. EACCINES DE LS HIDCABUS HALGENADS (HALUS DE ALQUIL) 1. Ensayo de Beilstein : Caliente a la llama oxidante de un mechero un alambre de cobre, hasta que la llama deje de colorearse. Déjelo enfriar e introdúzcalo en la muestra problema. Vuelva a llevarlo a la llama y observe si se desarrolla o no color verde-azulado. Esta coloración es el indicio de probable presencia de halógeno en la muestra de estudio. (Además de los compuestos halogenados, colorean la llama (interfieren) los nitrilos, la urea (H 2 N-C()-NH 2 ) algunas amidas, etc.) Practique el ensayo de Beilstein con: b) Solución de alquenos en éter de petróleo 43

3 c) Benceno d) Solución de p-diclorobenceno al 2% en etanol. 2. eacción con solución de nitrato de plata ( N 3 Ag) en etanol: Los distintos tipos de enlaces C-halógeno presentan diferente reactividad frente al AgN 3 en solución alcohólica. Esta diferencia puede ser incluso utilizada para clasificar los derivados halogenados: (X = o Br) Para ilustrar esta reacción, veamos una ecuación típica: C X + Ag + - N 3 AgX + C N 2 Dependiendo del entorno y las condiciones de la reacción, la sustitución ocurrirá más o menos fácilmente; por ejemplo, con la mayoría de los haluros de alquilo se produce la reacción rápidamente, mientras que en el caso de los haluros aromáticos, esta reacción no se produce. Sobre los tubos b) y d), reservados al estudiar las reacciones de hidrocarburos, y en un tercer tubo que contenga 0,5 ml de solución de p-diclorobenceno al 2% en etanol, agregue 2 ml de solución de nitrato de plata ( N 3 Ag ) al 1% en etanol. Si a los 5 minutos a temperatura ambiente no se observan cambios (reacción), caliente suavemente la mezcla hasta ebullición. Si se forma un precipitado, anote el color. Interprete con ecuaciones. esumen: En base a lo observado en las experiencias realizadas completar los siguientes cuadros indicando si cada compuesto de la primera fila reacciona o no con cada uno de los reactivos de la primera columna. En caso afirmativo mencione los cambios observados: Br 2, luz Br 2, oscuridad KMn 4 / H - Benceno Hexano Propeno Acetileno 2-Pentino Cu 2 2 / NH 3 AgN 3 / NH 3 44

4 oroetano hexano p-diclorobenceno Alambre de Cu a la llama AgN 3 / etanol 45

5 Cuestionario 1) epresente el mecanismo de la reacción entre CH 4 y Br 2 en presencia de luz. 2) epresentar el mecanismo de la reacción entre el propeno y el HBr Qué productos espera obtener cuando se hace reaccionar 1,3-butadieno con H? Justifique. 3) Completar las siguientes reacciones de propeno con: a) H 2 /Pt, b) H, c) Br 2, d) KMn 4 en medio alcalino y en frío e) KMn 4 en medio ácido. 4) Explique por qué el 1-butino y el 2-butino reaccionan de diferente manera con AgN 3 amoniacal. Escriba las ecuaciones que correspondan. 5) Complete las siguientes reacciones: a) + 2 Fe 3 b) + CH3 -C Al 3 c) + HN 3 + H 2 S 4 6) Complete el siguiente cuadro: Sustituyente del anillo aromático carácter: activante o desactivante rientación Efectos electrónicos responsables -H -C H -N -CH 3 7) epresente las estructuras contribuyentes de resonancia correspondientes para los dos primeros ejemplos. 8) a) epresente el mecanismo de la reacción de Sustitución Nucleofílica para la reacción de cloroetano con NaH acuoso. b) epresente el mecanismo de eliminación E 2 para la reacción de bromuro de t-butilo con NaH acuoso. 46

6 9) El p-diclorobenceno es un plaguicida muy utilizado en el hogar como matapolillas y en pastillas para inodoro. Para dicho compuesto: a) epresentar y nombrar sus isómeros de posición. b) Predecir si el anillo aromático del benceno está activado o desactivado para una SEA. c) epresentar (si ocurre) la reacción del mismo frente al Bromo en presencia y en ausencia de bromuro de aluminio. 10) Dada las siguientes reacciones en solución alcohólica: X + AgN 3 X + AgN 3 a) Compare la reactividad de los haluros de alquilo respecto de los de fenilo. Complete la/s reaccione/s cuando ocurra/n. b) Qué tipo de reactivo es el nitrato de plata? c) Cuál es el mecanismo de reacción? 11) Complete los posibles productos en cada una de las siguientes reacciones de sustitución nucleofílica: a) CH 3 -CH KH b) Bromuro de t-butilo + KH c) CH 3 -CH CH 3 -CH 2 -Na 47

7 HIDCABUS Y DEIVADS HALGENADS Ejercicios Adicionales 1) El análisis de un compuesto arrojó que posee la fórmula C 2 H 4 Br 2 a) epresentar todas las estructuras posibles para dicha fórmula. Qué tipo de isómeros son todos ellos entre sí? Alguno de ellos presenta isomería óptica?. b) De todas esas estructuras, se conoce que la menos polar es la correspondiente a un fumigante insecticida. Cuál será dicha estructura?. 2) Calcular el número de oxidación de c/u de los átomos de carbono en los reactivos y productos de las reacciones del propeno con: a) Permanganato de potasio en medio alcalino. b) oro. c) Agua d) Hidrógeno. Indicar en cada caso si el propeno se oxida o se reduce en cada caso. 3) El "Aldrin" y el "clordano" son hidrocarburos policíclicos halogenados que antiguamente se utilizaban como insecticidas efectivos contra termitas e insectos del suelo, cuyos estados larvales se alimentan de las raíces de las plantas. Aldrin ordano epresentar, para c/u de ellos, sus reacciones frente a 2 y a Mn 4 K (en medio alcalino). 6) El siguiente compuesto posee varios isómeros geométricos, de los cuales uno solo (el llamado isómero gamma) posee propiedades isecticidas, con una gran actividad fumigante contra un amplio espectro de insectos. Sus nombres comerciales son "Lindano" y "Gammexane": a) Nombrarlo según IUPAC. b) Proponga un ensayo mediante el cual podría diferenciarlo del ciclohexano. 48