Por

INTRODUCCIÓN

La deshidratación de alcoholes tiene gran importancia dentro del estudio de la química orgánica, ya que se trata de una reacción de eliminación, en la que el enlace carbono-oxigeno sufre una ruptura heterolítica para de este modo formar alqueno o sea compuestos insaturados.

Con el objeto de ejemplificar el tema se ha seleccionado para la experimentación en el laboratorio, la deshidratación del ciclohexanol para obtener ciclohexeno, empleando un ácido como catalizador. Se puede utilizar ácido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido de Lewis (alúmina) con la cual se obtiene los mejores rendimientos, pero las condiciones de reacción de éstos dos últimos son muy drásticas por lo que es difícil realizarlas en el laboratorio, y se opta por el ácido sulfúrico.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

Obtener el ciclohexeno por deshidratación del ciclohexanol

Aplicar los conceptos teóricos de deshidratación de alcoholes en síntesis orgánicas, y desarrollar el mecanismo de la reacción.

Efectuar reacciones que demuestren que el ciclohexeno es un compuesto insaturado

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Controlar en forma adecuada los parámetros que intervienen en el proceso de deshidratación, para obtener un mejor rendimiento del producto

Identificar mediante pruebas específicas, el producto obtenido

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.

• 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

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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.

• DESINTEGRACION CATALITICA

El método menos costoso para fabricar alquenos en gran escala es la DESINTEGRACION CATALITICA del petróleo, o sea el

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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.

• 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.

2. CONCEPTO DE DESHIDRATACION EN QUIMICA ORGANICA

Eliminación de agua de un compuesto, generalmente catalizada por acido.

3. REACCIONES QUE PRESENTAN LOS COMPUESTOS INSATURADOS

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REACCIONES DE ADICIÓN ELECTRÓFILA

HIDROGENACIÓN DE ALQUENOS

ADICIÓN DE HX

REGLA DE MARKOVNIKOV - REGIOSELECTIVIDAD

HIDRATACIÓN DE ALQUENOS

ADICIÓN DE HALÓGENOS

OXIMERCURIACIÓN - DESMERCURIACIÓN

FORMACIÓN DE HALOHIDRINAS

HIDROBORACIÓN DE ALQUENOS

DIHIDROXILACIÓN DE ALQUENOS

OZONÓLISIS DE ALQUENOS

POLIMERIZACIÓN DE ALQUENOS

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

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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.

DIAGRAMA DE BLOQUES

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DESARROLLO

Propiedades Físicas de los reactivos y producto.

Montar el equipo de acuerdo con la

figura 35 del manual

Colocar en un matraz de redondo de fondo plano 15mL de ciclohexanol, agregar 1mL de ácido

sulfúrico concentrado.La adición debe ser gota por

gota.

Agregar dos o tres núcleos porosos para regular la ebullición,

calentar el matraz con el mechero, a travez de

la tela de asbesto y destilar la mezcla

El destilado se coloca en un embudo de

separación y se le agregan 5mL de

solución al 10% de carbonato de sodio,

agitar, dejar separar las capas y eliminar la capa

inferior.

La capa superior, que es el ciclohexeno, se

lava en el mismo embudo con 5mL de agua, dejar separar la capa y eliminar

agua.

Transferir la parte orgánica a un matraz

Erlenmeyer de 125mL y agragar 2g de sulfato de sodio anhidro, se agita el matraz y se calienta ligeramente en baño maria hasta que el ciclohexeno esté

transparente.

Medir el volumen y sacar

rendimiento.

Agregar dos gotas de ciclohexano a cada uno de los

3 reactivos, previamente contenidos en un tubo de ensaye, agitar los tubos y

observar que sucede en cada uno de ellos anotando la

posible reacción.

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Propiedades

Físicas

Reactivos Productos Observacione

s

CICLOHEXANOL  H2SO4 KMnO4 CICLOHEXENO 

Edo. Físico y Color

Liquido incoloro, olor a

alcanfor 

Liquido viscoso, incoloro 

Cristales violetas

Liquido incoloro 

Peso Molecular 100.16  82.14  98.08  158.04

Punto de Ebullición 161 ºC 

338 ºC  ---- 83 ºC 

Punto de Fusión 25.1°C 10.36 ºC 240 ºC -103.5 ºC 

Densidad 0.962 g/mL  1.841 g/mL  2.70 g/mL 0.811 g/mL 

Solubilidad

Agua Soluble  Muy soluble en agua

caliente y en fría 

Ligeramente soluble

Insoluble

Solventes

Miscible en solventes orgánicos 

----------  Soluble en Etanol, éter y

otros solventes orgánicos

Ligeramente Soluble en

Etanol 

Toxicidad Irritante por ingestión y contacto

cutáneo, acción narcótica 

Corrosivo por

contacto e ingestión 

Por ingestión y contacto

Por ingestión, inhalación e

irritante de la piel 

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Observaciones sobre el desarrollo experimental

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

2) RESULTADOS DE LA EXPERIMENTACION

Cómo primer punto podemos especificar que el alcohol se convierte en un alqueno por deshidratación, o en otras palabras podemos decir que se lleva a cabo una eliminación de la molécula del agua, y como la deshidratación solo se lleva a cabo en la presencia de agua y calor, logramos llevarlo a cabo en nuestra experimentación al colocar una mezcla de ciclohexanol y ácido sulfúrico, al colocar en la columna de destilación, ya q necesitábamos moderar de igual manera la temperatura de salida del destilado.

Como conocemos previamente que el ciclohexeno es fácilmente inflamable, y logramos observar claramente cómo se comenzaron a formar humos blancos por la falta de agua en la mezcla y el comienzo de la combustión del ácido que actualmente eran ya los únicos componentes de la mezcla contenida en el matraz, por lo cual el alcohol paso a ser un alqueno por proceso de eliminación, ya que generamos una carga positiva en el carbono del cual fue extraído el OH, el cual tiene una interacción eléctrica con

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los electrones más cercanos que formaron un doble enlace en reemplazo.

3) REALIZAR CALCULOS ESTEQUIOMETRICOS

Ciclohexanol Ciclohexeno

V= 15 mL V= 3mL

Densidad= 0.962 g/mL Densidad= 0.811 g/mL

PM= 100.16 g/mol PM= 82.14 g/mol

m= (densidad)*(volumen)

m= (0.962 g/mL)*(15 mL) m= (0.811 g/mL)*(3 mL)

m= 14.43 g m= 2.433 g

(14.43 g)*(1 mol ÷ 100.16 g/mol)

(2.433 g)*(1 mol ÷ 82.14 g/mol)

(0.1440 mol ciclohexeno)*(82 g/mol ÷ 1 mol ciclohexeno)= 11.8281 g ciclohexeno

4) DETERMINAR EL RENDIMIENTO DEL PRODUCTO A OBTENER

%Rendimiento = (2.433 g ÷ 11.8281 g) * (100)

%Rendimiento = 20 .5697 %

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PRUEBAS DE SATURACIÓN

1. Permanganato de Potasio

Mezcla heterogénea con dos fases que formo un precipitado café.

2. Bromo

Mezcla heterogénea con dos líquidos inmiscibles como aceite y agua.

3. Ácido Sulfúrico

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Mezcla heterogénea con 2 fases una amarilla y otra rojiza obtenida por una agitación previa.

USOS MÁS IMPORTANTES DEL CICLOHEXENO

• Es utilizado en la fabricación de otros químicos, en la extracción de aceites y como solvente.

• Su consumo esta mayormente relacionado con la manufactura de nylon y caprolactama de nylon.

• Se utiliza también como solvente de lacas y resinas, pinturas, plastificantes y barnices.

• En la extracción de aceites naturales, como insecticida y en síntesis orgánicas.

CONCLUSIÓN

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. 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.

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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.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.cbh.org.bo/archivos/docs/metodos- quimica-organica.pdf

http://quimicalibre.com/ciclohexeno/

http://es.scribd.com/doc/10519/

http://neetescuela.com/metodo-prepparacion- alquenos/

http://www.oni.escuelas.edu.ar/2008/reacciones- alquenos.htm

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