ACTIVIDADES PREVIAS






1.- METODOS DE OBTENCION DE ALQUENOS Y SUS MECANISMOS



• DESHIDROHALIGENACION



Es la formación de un alqueno por eliminación de un átomo de hidrogeno y uno de halógeno en un halogenuro de alquilo. La deshidrohalogenacion se puede llevar a cabo mediante dos mecanismos: el mecanismo E2 o el E1.

La deshidrohalogenacion por el mecanismo E2 se lleva a cabo mediante un mecanismo de un solo paso, cuando una base fuerte sustrae un protón de un átomo de carbono mientras el grupo saliente se aleja del átomo de carbono adyacente.

La deshidrohalogenacion por el mecanismo E1 se realiza en un buen disolvente ionizante (como el alcohol o agua) sin que haya nucleofilo o base fuerte presente para forzar la cinética de segundo orden. El substrato es un halogenuro de alquilo secundario o terciario. La eliminación de primer orden implica la ionización para formar un carbocatión que cede un protón a una base débil, por lo general el solvente.



• DESHALOGENACION DE DIBROMUROS VECINALES



Un compuesto que tiene dos halógenos en el mismo carbono se llama dihalogenuro geminal; el que tiene dos halógenos en carbonos adyacentes se llama dihalogenuro vecinal.

Los dibromuros vecinales se convierten en alcanos por reducción, ya sea con ion de yoduro o zinc en acido acético. Una molécula de Br2 (agente oxidante) se separa del dihalogenuro para formar el alqueno. El Zinc trabaja como agente reductor en la deshalogenacion por Zinc y acido acético. La reacción con yoduro se verifica mediante el mecanismo E2, con las mismas limitaciones geométricas que la deshidrohalogenacion E2.



• DESHIDRATACION DE ALCOHOLES



La palabra deshidratación significa literalmente eliminación de agua. La deshidratación es reversible, y en la mayor parte de los casos no es grande la constante de equilibrio. La deshidratación se lleva a término eliminando los productos de la mezcla de reacción a medida que se forman. El alqueno hierve a menor temperatura que el alcohol porque las moléculas del alcohol participan en enlaces de puentes de hidrogeno. Una destilación controlada cuidadosamente elimina el alqueno y deja el alcohol en la mezcla de reacción. Con frecuencia se usan el acido sulfúrico concentrado, y el acido fosfórico concentrado como reactivos para la deshidratación, ya que actúan tanto como catalizadores ácidos como agentes deshidratantes. La hidratación de estos ácidos es muy exotérmica.

El mecanismo de deshidratación se parece al mecanismo E1, el grupo hidroxilo del alcohol es un mal grupo saliente (-OH), pero la protonación por el catalizador acido lo convierte en un buen grupo saliente (H2O). La ionización del alcohol protonado da un carbocatión que pierde un protón para dar el alqueno. Una base débil como H2O o HSO+4 puede sustraer el protón en el paso final.



• DESINTEGRACION CATALITICA



El método menos costoso para fabricar alquenos en gran escala es la DESINTEGRACION CATALITICA del petróleo, o sea el calentamiento de una mezcla de alcanos en presencia de un catalizador. Uno de los métodos para formar los alquenos es mediante una ruptura de enlace para dar un alqueno y un alcano de menor peso molecular.

La desintegración se emplea principalmente para fabricar alquenos de hasta seis átomos de carbono. El valor de este método depende del mercado para los diferentes alquenos y alcanos que se producen. El peso molecular promedio y las cantidades relativas de alcanos y alquenos se pueden controlar variando la temperatura, el catalizador y la concentración de hidrogeno en el proceso de desintegración. Una destilación cuidadosa en una columna muy grande separa la mezcla en sus componentes puros, listos para empaque y venta.



• DESHIDROGENACION DE ALCANOS



Es la eliminación de H2 de una molécula, y es el proceso inverso a la hidrogenación. La deshidrogenación de un alcano da un alqueno. Esta reacción tiene un cambio de entalpia desfavorable, pero uno favorable de entropía. La deshidrogenación es endotérmica y tiene un valor positivo de Hº; a temperatura suficientemente grande se favorece la deshidrogenación.

La deshidrogenación es semejante a la desintegración catalítica. En ambos casos se usa un catalizador para disminuir la energía de activación, y ambas reacciones emplean altas temperaturas para aumentar el término favorable de entropía y compensar el término desfavorable de entalpia. Pero también la deshidrogenación y la desintegración catalítica comparten la misma tendencia a producir mezclas de productos, y ninguna de las reacciones se adapta para la síntesis de alquenos en el laboratorio.



• ELIMINACION DE SAYTZEFF



Eliminación que da el producto de Saytzeff (el alqueno más sustituido que se obtiene como producto de una reacción).





2.- CONCEPTO DE DESHIDRATACION EN QUIMICA ORGANICA



Eliminación de agua de un compuesto, generalmente catalizada por acido



3.- REACCIONES QUE PRESENTAN LOS COMPUESTOS INSATURADOS



• REACCIONES DE ADICIÓN ELECTRÓFILA



La reacción característica de los alquenos es la adición de sustancias al doble enlace,







La primera etapa de la reacción es la adición del protón al alqueno nucleófilo, para formar el carbocatión. En la segunda etapa, el carbocatión reacciona con el nucleófilo.







La adición de electrófilos a alquenos hace posible la síntesis de muchas clases de compuestos:



• HIDROGENACIÓN DE ALQUENOS



La hidrogenación es la adición de hidrógeno al doble enlace para formar alcanos.

Platino y paladio son los catalizadores más comúnmente usados en la hidrogenación de alquenos. El paladio se emplea en forma de polvo absorbido en carbón (Pd/C). El platino se emplea como PtO2 (Catalizador Adams)







• ADICIÓN DE HX



Los haluros de hidrógeno se adicionan a alquenos, formando haloalcanos. El protón actúa como electrófilo, siendo atacado por el alqueno en la primera etapa. En esta reacción se pueden utilizar como reactivos HF, HCl, HBr, HI.













La adición de HBr al 2-metil-2-buteno puede generar dos productos, dependiendo de que el hidrógeno se adicione al carbono del metilo o al vecino. Experimentalmente se observa que se obtiene 2-bromo-2-metilbutano y no aparece el 2-bromo-3-metilbutano como producto de la reacción. ¿Cómo se puede explicar este hecho experimental? La respuesta está en el mecanismo de la reacción, que vamos a especificar a continuación.







La etapa limitante de este mecanismo es el ataque electrófilo al protón (primer paso), en esta etapa se forma un intermedio de reacción muy inestable, llamado carbocatión.





• REGLA DE MARKOVNIKOV - REGIOSELECTIVIDAD



Cuando un alqueno no tiene los mismos sustituyentes en sus carbonos sp2 puede formar dos tipos de productos en reacciones de sustitución electrófila. El producto mayoritario es el que se obtiene por adición del protón al carbono sp2, que genera el carbocatión de mayor estabilidad.





Si el protón se une al carbono 2, se obtiene un carbocatión primario sobre el carbono 1. La estabilidad del carbocatión primario es muy inferior a la del secundario y se formará más lentamente, dando lugar a un pequeño porcentaje del 1-bromopropano.













En 1865, el químico ruso Vladimir Markovnikov, publicó un trabajo en el que predecía la posición que ocupaba el protón cuando se adicionaba a alquenos asimétricos. El mérito de Markovnikov está en predecir mediante una sencilla regla, la regioselectividad de las adiciones electrófilas, en una época en la que aún no se conocía la existencia de los carbocationes.



• HIDRATACIÓN DE ALQUENOS



El agua es un ácido muy débil, con una concentración de protones insuficiente para iniciar la reacción de adición electrófila. Es necesario añadir al medio un ácido (H2SO4) para que la reacción tenga lugar.



Esta reacción también es conocida como hidratación de alquenos y genera alcoholes.











El mecanismo transcurre con formación de un carbocatión previa adición del protón al doble enlace. La hidratación de alquenos es Markovnikov, es decir, el protón se adiciona al carbono menos sustituido del alqueno (carbono con más hidrógenos).





• ADICIÓN DE HALÓGENOS



El cloro y el bromo se adicionan a alquenos para dar 1,2-dihaloalcanos. Por ejemplo, el 1,2-dicloroetano es sintetizado por la adición de cloro a eteno.







El F2 y el I2 no se emplean como reactivos en esta reacción. El Fluor reacciona de forma explosiva con alquenos y la adición de I2 es termodinamicamente desfavorable.



• OXIMERCURIACIÓN - DESMERCURIACIÓN

Los alquenos pueden hidratarse con acetato de mercurio acuoso seguido de reducción con borohidruro de sodio. Esta reacción produce alcoholes y sigue la regla de Markovnikov.









• FORMACIÓN DE HALOHIDRINAS



Los alquenos reaccionan con halógenos en medio acuosos para formar halohidrinas, compuestos que contienen un halógeno y un grupo hidroxilo en posiciones vecinas.





• HIDROBORACIÓN DE ALQUENOS



La hidroboración es una reacción en la cual un hidruro de boro [2] reacciona con un alqueno [1] para dar un organoborano [3].









• DIHIDROXILACIÓN DE ALQUENOS



La dihidroxilación de un alqueno consiste en añadir un grupo -OH a cada carbono para formar dioles vecinales. Esta reacción se puede realizar con tetraóxido de osmio en agua oxigenada, o bien con permanganato de potasio en agua.











• OZONÓLISIS DE ALQUENOS



Los alquenos reaccionan con ozono para formar aldehídos, cetonas o mezclas de ambos después de una etapa de reducción.













• POLIMERIZACIÓN DE ALQUENOS



Los alquenos, en presencia de ácido sulfúrico concentrado, condensan formado cadenas llamadas polímeros. Veamos un ejemplo con el 2-Metilpropeno















4.- ¿COMO SE OBTIENE EL CICLOHEXENO INDUSTRIALMENTE?



• La deshidratación del ciclohexanol para obtener Ciclohexeno, empleando un acido como catalizador. Se puede utilizar acido sulfúrico, acido fosfórico o un acido de Lewis como Al2O3 (Alúmina) con la cual se obtienen los mejores rendimientos





5.- ¿CUAL ES LA FUNCION DE LA COLUMNA DE FRACCIONAMIENTO QUE SE UTILIZA EN ESTA PRACTICA?



• Permite realizar una destilación fraccionada realizar una serie completa de destilaciones simples en una sola operación sencilla y continua se utiliza fundamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos.









6.- PRINCIPALES PROIEDADES DEL CICLOHEXENO Y SUS APLICACIONES



• El ciclochexeno es usado para la fabricación de otros químicos, en la extracción de aceites y como solvente.



• Además, para usos de laboratorio, para cristalizar un compuesto o purificarlo, análisis, investigación y química fina. También puede formar peróxidos explosivos.





• Normalmente estable aún bajo exposiciones al fuego; no reacciona con agua.



• El vapor es más pesado que el aire y puede viajar a través del piso; si se inflama, alejar todo lo que pueda encenderse.

• Debido a la baja conductividad eléctrica, la sustancia puede generar cambios electrostáticos como un resultado de la agitación fluida.



































OBSERVACIONES





• ESCRIBIR EL MECANISMO Y LA REACCIÓN QUE SE EFECTUÓ DURANTE LA DESHIDRATACIÓN DEL CICLOHEXANOL





-OH H2SO4

+ + H2O





• RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACION





 En la primera experimentación de Br2/H2O con 2 gotas de Ciclohexeno: La solución aclaro su color, se saturo.





 En la segunda prueba de KMnO4 con 2 gotas de Ciclohexeno: Cuando a los cristales se les agrego las gotas de Ciclohexeno tuvo que pasar un tiempo para que esta mezcla cambiara su color de morado a negro, presento una oxidación.





 En la tercera reacción de identificación de H2SO4 con 2 gotas de Ciclohexeno: No presento ninguna reacción visible solamente la mezcla se torno a un amarillo más intenso y hubo la formación de una sal





 Por último en la cuarta reacción de identificación de Br2/CCl4 con 2 gotas de Ciclohexeno: Solo hubo un cambio en la coloración pues paso de ser un café intenso a un color rojizo.



















• REALIZAR CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS





-OH H2SO4

+ + H2O



M.C. 100.16 g 82.14 g 18.02 g



Lo que alimentamos para destilar Volumen = 15 mL

Lo que yo obtuve de Ciclohexeno Volumen = 8 mL



 Calculando Masa de Ciclohexanol alimentada

m = *v m= (0.962 g/mL) * (15 mL)

m= 14.43 g de Ciclohexanol alimentada



 Calculamos la Masa Teórica del Ciclohexeno









Por lo tanto la masa teórica del Ciclohexeno es = 11.83 g de Ciclohexeno



 Calcular la Masa Experimental del Ciclohexeno



m = *v m= (0.811g/mL) * (8 mL)

m= 6.488 g de Ciclohexeno



 Calculamos la Masa que reacciona del Ciclohexanol para poder obtener la Eficiencia de la Reacción



=





mreacciona del Ciclohexanol = 7.9113 g de Ciclohexanol



Como último paso procedemos a calcular la Eficiencia de la Reacción













 = 54.825 %





• DETERMINAR EL RENDIMIENTO DEL PRODUCTO A OBTENER













Por lo tanto nuestro Rendimiento obtenido es

Rend = 44.9618 %



• MENCIONAR LOS USOS MAS IMPORTANTES DEL CICLOHEXENO





 Es usado para la fabricación de otros químicos.



 En la extracción de aceites y como solvente.



 Puede formar peróxidos explosivos.



 Usos de laboratorio, análisis, investigación, etc.



 Puede servir para muchos tipos de síntesis, para cristalizar un compuesto o purificarlo



































CONCLUSIONES





• Mencionaremos que al destilar el producto el residuo quedo de color café

• Cuando se le agrego 5 mL de agua para la separación del Ciclohexeno se dividió en 2 fases una clara y una opaca



Podemos decir que esta destilación que realizamos nos ayudo a observar experimentalmente como la deshidratación de un alcohol nos da como producto un alqueno, comprobando así lo que teóricamente hemos visto en clase. Por lo general, si la reacción se lleva a cabo en medio ácido (como lo fue en nuestro caso con H2SO4) el proceso sigue un mecanismo E1. La protonación del grupo hidroxilo lo convierte en un buen grupo saliente. La eliminación de agua en el alcohol protonado genera un carbocatión que pierde un protón para dar lugar al alqueno.



Pero también vimos como para poder tener el Ciclohexeno debemos separarlo, purificarlo y hacer una serie de reacciones de prueba para ver cómo funciona nuestro destilado. Cuando se realizaron las reacciones de pruebas en donde se le tenía que agregar 2 gotas de Ciclohexeno a ciertas sustancias, una de ellas en solución de bromo en tetracloruro de carbono, nos ayudo a ver que si es alqueno se observa cómo lo decolora, otra fue cuando se le agrego a permanganato de potasio, si es un alqueno observa cómo lo decolora y se forma un precipitado café; esto nos aporta la seguridad de que nuestra experimentación fue correcta pues esto ocurrió con nuestra practica.



Finalizamos diciendo que se obtuvo un porcentaje aceptable en la eficiencia de la reacción y un rendimiento un poco bajo, dejándonos en claro que nuestro error fue no recolectar mas destilado.









PROPIEDADES FISICAS DE REACTIVOS Y PRODUCTOS







PROPIEDADES FISICAS

SUSTANCIAS



CICLOHEXANOL

CICLOHEXENO

H2SO4

KMnO4



EDO. FÍSICO Y COLOR

Liquido incoloro, olor a alcanfor

Liquido incoloro

Liquido viscoso, incoloro

Cristales violetas



PESO MOLECULAR

100.16

82.14

98.08

158.04



PUNTO DE EBULLICION

161 ºC

83 ºC

338 ºC

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PUNTO DE FUSION

------------

-103.5 ºC

10.36 ºC

240 ºC



DENSIDAD

0.962 g/mL

0.811 g/mL

1.841 g/mL

2.70 g/mL



SOLUBILIDAD EN AGUA

Soluble

Insoluble



Muy soluble en agua caliente y en fría

Ligeramente soluble



SOLUBILIDAD EN DISOLVENTES

Miscible en solventes orgánicos

Ligeramente Soluble en Etanol

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Soluble en Etanol, éter y otros solventes orgánicos





TOXICIDAD

Irritante por ingestión y contacto cutáneo, acción narcótica

Por ingestión, inhalación e irritante de la piel

Corrosivo por contacto e ingestión

Por ingestión y contacto