Halogenacion y Sulfonacion
7
DATOS Y RESULTADOS Bromacion del benceno. Reactivos Cantidad utilizada en (mL+ 0.1 mL ) Agua de bromo 5 Benceno 0.5 Tabla 1. Cantidad de reactivos utilizados en la bromacion del benceno Observaciones: no hubo reacción quedando dos fases en la solución. Bromacion fenol Reactivos Cantidad utilizada en (mL+0.1 mL) Cantidad utilizada en (g+0.01 g) Agua de bromo 5 ------- Fenol ------- 0.1 Tabla 2. Cantidad de reactivos utilizados en la bromacion del fenol Observaciones: si hubo reacción formándose un precipitado blanco en una solución incolora Bromacion del ciclo hexeno. Reactivos Cantidad utilizada en (mL+0.1 mL) Agua de bromo 5 ciclo hexeno 1 Tabla 3. Cantidad de reactivos utilizados en la bromacion del ciclo hexeno Observaciones: si hubo reacción la solución paso de amarillo intenso a incolora Bromacion benceno catalizada por acido. Reactivos Cantidad utilizada en (mL+0.1 mL) Cantidad utilizada en (g+0.01 g) Agua de bromo 5 ------- Benceno 2 -------- Hierro ------------ 0.8 Tabla 2. Cantidad de reactivos utilizados en la bromacion del benceno catalizada. Observaciones: si hubo reacción y la solución se decoloro Formación del ácido bencensulfonico Reactivos Cantidad utilizada en (mL+0.1 mL) Cantidad utilizada en (g+0.01 g) Ácido sulfúrico 0.8 DISCUSIÓN La sustitución electrofónica aromática es la reacción más importante de los compuestos aromático atreves de esta es posible introducir al anillo muchos sustituyentes distintos. Si se elige el reactivo apropiado pueden efectuarse reacciones de bromación, cloración, nitración, sulfonación, alquilación y acilación, estas seis son reacciones directas, y a partir de ellas se pueden introducir otros grupos [1] .
Transcript of Halogenacion y Sulfonacion
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 1/7
DATOS Y RESULTADOS
Bromacion del benceno.
Reactivos Cantidad utilizada en
(mL+ 0.1 mL) Agua de bromo 5Benceno 0.5Tabla 1. Cantidad de reactivos utilizados en la
bromacion del benceno
Observaciones: no hubo reacciónquedando dos fases en la solución.
Bromacion fenol
Reactivos Cantidadutilizada en
(mL+0.1 mL)
Cantidadutilizada en
(g+0.01 g) Agua debromo
5 -------
Fenol ------- 0.1Tabla 2. Cantidad de reactivos utilizados en la
bromacion del fenol
Observaciones: si hubo reacciónformándose un precipitado blanco en unasolución incolora
Bromacion del ciclo hexeno.
Reactivos Cantidadutilizada en(mL+0.1 mL)
Agua debromo
5
ciclohexeno
1
Tabla 3. Cantidad de reactivos utilizados en la
bromacion del ciclo hexeno
Observaciones: si hubo reacción lasolución paso de amarillo intenso aincolora
Bromacion benceno catalizada poracido.
Reactivos Cantidad
utilizada en(mL+0.1 mL)
Cantidad
utilizada en(g+0.01 g) Agua debromo
5 -------
Benceno 2 --------Hierro ------------ 0.8Tabla 2. Cantidad de reactivos utilizados en la
bromacion del benceno catalizada.
Observaciones: si hubo reacción y lasolución se decoloro
Formación del ácido bencensulfonicoReactivos Cantidad
utilizada en(mL+0.1 mL)
Cantidadutilizada en(g+0.01 g)
Ácidosulfúrico
0.8
DISCUSIÓN
La sustitución electrofónica aromática esla reacción más importante de loscompuestos aromático atreves de estaes posible introducir al anillo muchossustituyentes distintos. Si se elige el
reactivo apropiado pueden efectuarsereacciones de bromación, cloración,nitración, sulfonación, alquilación yacilación, estas seis son reaccionesdirectas, y a partir de ellas se puedenintroducir otros grupos [1].
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 2/7
En la práctica se hizo reaccionar elbenceno con agua de bromo en dondeno hubo reacción ya que el benceno esnormalmente inerte en presencia dehalógenos, debido a que los halógenos
no son lo suficientemente electrófilospara destruir su aromaticidad por otraparte se hizo reaccionar el hexeno conagua de bromo en donde hubo unadecoloración de la sustancia por tanto sihubo reacción. Después se hizoreaccionar el fenol con agua de bromo endonde se formó un precipitado blanco yla solución se tornó incolora y unaliberación de HBr gaseoso.
El hecho de que el ciclohexeno sea másreactivo que le benceno ya que este noreacciono y el ciclohexeno si se puedeexplicar partiendo de la estructura deKekulé para el benceno ésta presentatres dobles enlaces que nos presentaríanal benceno como un trieno cíclicoconjugado, por lo cual cabría esperar quereaccionase de forma similar en lasreacciones típicas de los polienos. Sinembargo, sus reacciones son muydiferentes y en condiciones donde los
alquenos reaccionan rápidamente, elbenceno no reacciona, o solo lo hacemuy lentamente [1]. Como podemosobservar en las siguientes reaccionesque se presentan en el esquema 1,donde se compara la reactividad debenceno con la reactividad delciclohexeno.
Esquema 1. Reactividad del bencenosfrente a la del ciclohexeno
Esta gran estabilidad que presenta elbenceno viene confirmado por el hechode que su calor de hidrogenación esmenor que el del 1,3-ciclohexadieno. Siconsideramos que la energía dehidrogenación del ciclohexeno es de –
28,6 kcal/mol teóricamente la energía delbenceno partiendo de la estructura de
Kekulé debería ser –75,8 kcal/mol,cuando en realidad es de –49,8 kcal/mol,lo indica que presenta una energía deresonancia de 36 kcal/mol. Todo elloindica que el anillo de benceno esexcepcionalmente inerte, ya que parahidrogenarlo se requieren presiones ytemperaturas altas además de que laestructura real del benceno no esninguna de las de Kekulé presento sinola del híbrido de resonancia que se
representa con un hexágono con uncírculo[1]. Figura 1.
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 3/7
Figura 1. Representación de las estructurasde resonancia del benceno
Finalmente, la estabilidad “excepcional”del benceno no tiene nada deexcepcional: ya que esta es la que seespera de un hibrido de estructuras
equivalentes. Las 36 kcal de energía queel benceno no contiene comparado conel ciclohexatrieno es energía deresonancia, Estas 36 kcal de energía deestabilización de resonancia son lasresponsables del conjunto depropiedades llamadas propiedadesaromáticas.
Las reacciones típicas del anillobencénico son aquellas tales que elanillo sirve de fuente electrónica parareactivos electrofllicos (ácidos). Debido ala estabilización por resonancia del anillobencénico. Esas reacciones llevan a lasustitución, en la cual se conserva elcarácter aromático del anillo mientrasque la reacción característica de losalquenos es la adición electrofilica comose muestra en el mecanismo de laraccion de agua de bromo con elciclohexeno
Esquema 3. Mecanismo de reacción dela bromacion del ciclohexeno
En donde el producto principal es eltrans-1,2-dibromociclohexano [2]
Anteriormente se dijo que el bencenoes normalmente inerte en presencia dehalógenos, debido a que los halógenos
no son lo suficientemente electrófilospara destruir su aromaticidad, sinembargo, los halógenos puedenactivarse mediante ácidos de Lewiscomo los haluros de hierro o de aluminiopara dar electrófilos más potentes. Pararealizar en la práctica la bromacion delbenceno se utilizó el hierro comocatalizador en donde se sigue elsiguiente mecanismo [1]
1. Activacion de bromo:
2. Ataque electrófilo sobre el benceno
3. El FeBr 4 formado en la etapa anterioractúa como base abstrayendo el protóndel catión hexadienilo
Esquema 2. Mecanismo de bromacion delbenceno catalizada por hierro
En donde la primera etapa es unaactivación del bromo por parte de hierropara asi hacerlo un electrófilo más
potente capas de abstraer un electrónde anillo bencénico formando así unintermediario de adición electrofilicacomo se puede ver en la segunda etapa.En la tercera etapa El FeBr 4 formado enla etapa anterior actúa como baseabstrayendo el protón del catiónhexadienilo para asi formar el anillo
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 4/7
aromático y como resultado un productode sustitución en donde elbromobenceno es el producto mayoritarioen esta reacción.El diagrama de energía de la bromaciondel benceno muestra que el primer paso
es endotérmico y el segundo paso esfuertemente exotérmico, la reacciónglobal es exotérmica, pero el ataqueelectrófilo es el paso limitante por que elanillo pierde su aromaticidad
Figura 2. Esquema de energía en la bromaciondel benceno.
Como se observó en la práctica el fenoles mucho más reactivo que el bencenoeste hecho se debe a que el grupohidroxilo presente en el anillo aromáticoes un grupo fuertemente activador del
anillo bencénico debido a estos losfenoles son sustratos muy reactivos a lasustitución aromática electrófila. El grupohidroxilo del fenol es un activante muyfuerte y dirige hacia las posiciones orto ypara. El ataque en estas posiciones a uncarbono que lleva a un sustituyentehidroxilo da como resultado un catiónestabilizado por efecto de resonancia porel par de electrones no compartidos deloxígeno.En las posiciones orto y para tiene lugar
la forma de resonancia más estable yaque, todos los átomos participantestienen el octeto de electrones. Estaestabilidad produce que se formenrápidamente el producto, obteniendo elfenol una velocidad más rápida en lasustitución aromática electrófila que elbenceno [1]
Por tanto al adicionarle agua de bromo alfenol, la bromacion ocurre rápidamenteya que el grupo hidroxilo activa al anillohasta el punto que esta reacción ocurresin necesidad de un catalizador .
Esquema 4. Reacción de bromacion delfenol
En donde el mecanismo de esta reacciónes:
Esquema 5. Mecanismo de bromacion delfenol
PREGUNTAS
1. ¿cuáles productos se obtienen en lasulfonación del fenol?
Los productos que se forman son elacido o-fenolsulfonico y acido p-
fenolsulfonico [1].
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 5/7
Figura 1. Acido o-fenolsulfonico
Figura 2. Acido p-fenolsulfonico
Figura 3.
Figura 4.
Figura 5.
Figura 6.
Las estructuras resonantes que se danen el intermediario electrofilico son lasmismas para la posición orto y para.
2. si los anteriores experimentos serealizaran con tolueno, ¿cualesproductos se obtendrían? Escriba lasecuaciones correspondientes.
Para la primera reacción con bromo solono se presenta reacción.
En la segunda reacción cuando se leadiciona el hierro en polvo comocatalizador la reacción procede de lasiguiente manera:
Figura 7.
Para la ultima reacción con acido
sulfúrico se lleva a cabo una sulfonacióncomo lo muestra la siguiente ecuación [1].
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 6/7
Figura 8.
3. la alquilación de friedel crafts esuna importante reacción para laformación de alquilbencenos, sinembargo tiene sus limitacionessintéticas. Para la formación de n-butilbenceno, se puede pensar enemplear cloruro de butilo, ybenceno, sin embargo, durante lareacción se forman isómeros del n-butilbenceno, siendo el sec -butilbenceno uno de ellos.
a) ilustre con mecanismos como seformaría el sec -butilbenceno,explicando la transposición de
carbocation que se da.En la alquilación de friedel crafts con n-BuCl no se forma el n-butilbenceno si noque por el contrario se forma de sec-
butilbenceno esto sucede por que en elmomento en que el grupo alquilo serompe su enlace con e cloro se forma uncarbocation primario, pero debido a unatransposición de hidruro se forma lacarga positiva queda en el carbono
vecino el cual forma un carbocationsecundario el cual es mas estable que elprimero y por lo tanto este es el quereacciona con el doble enlace delbenceno para dar el sec-butilbenceno[1].
Figura 9.
b) se conoce que la acilacion defriedel crafts resuelve algunos de losproblemas de la alquilación de friedelcrafts, segun esto, proponga laformación del n -butilbenceno desde laacilacion de friedel crafts. Recuerdeque en la acilacion de friedel crafts
debe usar un haluro de acilo.
El haluro de acilo reacciona con elbenceno para formar una cetona,después se trata el grupo carbonil de lacetona y se trasforma en un con unareducción de clemmensen, para asígenerar el n-butilbenceno, el cual es elproducto deseado [1].
Figura 10.
4. explique los siguientes hechos:
El bromuro de bencillo ()reacciona con etoxido de sodio(NaOEt) en etanol para dar el bencil
etil éter (). Lavelocidad de la reacción dependetanto de la concentración de bromurode bencilo como de la concentraciónde etoxido de sodio. Sin embargo, encondiciones idénticas, el bromuro dep- metoxibencilo genera el p-
7/21/2019 Halogenacion y Sulfonacion
http://slidepdf.com/reader/full/halogenacion-y-sulfonacion 7/7
metoxibencil etil éter (p- ) presenta unavelocidad de reacción mayor a la delbromuro de bencilo.
Para Las dos reacciones se podríapresumir que su mecanismo de reacciónes , esta sospecha radica en que lareacción depende de la concentracióndel compuesto halogenado y del etoxido,pero es claro que debe haber algunadiferencia que permita mayor velocidaden la segunda reacción. la diferencia enlas velocidades de reacción es productoprimero de que el disolvente es etanol elcual es polar y favorece pero no es
un efecto tan marcado para hacer que lasegunda reacción proceda por estemecanismo, por lo que la razónfundamental esta en el metoxi ubicadoen posición para, este es un liberadorpoderoso de electrones y estabiliza elcatión bencílico este efecto produce uncambio en el mecanismo de reacción yhace que reaccione a través de conformación de un carbocation segundarioen el anillo bencílico, producto de latransposición de hidruro al metiloatacado en la reacción y este por laestabilidad que le confiere el metoxi haceque la reacción sea más veloz[1].
Conclusiones
Los anillos aromático son muchomás estables que los polienos(trienos conjugados cíclico) y ciclo
alquenos debido a suaromaticidad
La adición de un grupo funcionalal anillo bencénico cambia sureactividad la cual depende delas propiedades del grupo si esactivante (orto, para) odesactivante (meta)
el fenol tiene un grupo hidroxiloen el anillo bencénico el cual lohace mucho mas reactivo que elbenceno debido a que este grupohidroxilo es fuertemente activador
orto y para
Referencia
[1]. Morrison, R; Boyd, R. quimica
organica; 5ta ed., Boston, E.U.A. 1998; pp457-460, 490-500, 980-995
[2]. MACY, R. química orgánicasimplificada. 3ra ed., editorial reverte. S.
A., 1992 pp 163- 165
