4026 Σύνθεση του 2-χλωρο-2-µεθυλοπροπάνιο (tertβουτυλοχλωρίδιο) από tert-βουτανόλη OH + HCl Cl + H 2 O C 4 H 10 O C 4 H 9 Cl (74.1) (36.5) (92.6) Ταξινόµηση Τύποι αντιδράσεων και τάξεις ουσιών Πυρηνόφιλη υποκατάσταση Χλωροαλκάνιο, αλκοόλη Μέθοδοι εργασίας Ανάδευση µε µαγνητική ράβδο, απόσταξη µε κλασµατική στήλη, διήθηση, χρήση παγόλουτρου, θέρµανση σε ελαιόλουτρο. Οδηγία (κλίµακα 10 mmol) Εξοπλισµός ίλαιµη φιάλη των 10 ml, ψυκτήρας επαναρροής, µετρητής φυσσαλίδων, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, παγόλουτρο, διαχωριστικό χωνί, συσκευή απόσταξης, στήλη Vigreux 10 cm, ελαιόλουτρο. Ουσίες tert-βουτανόλη (bp 82-83 C) υδροχλωρικό οξύ (πυκνό., 36%) χλωριούχο νάτριο θειϊκό νάτριο για ξήρανση 741 mg (0.950 ml, 10.0 mmol) 3.04 g (2.56 ml, 30.0 mmol) Αντίδραση Σε µια δίλαιµη φιάλη των 10 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, ψυκτήρα επαναρροής µε µετρητή φυσσαλίδων (περιέχοντα παραφινέλαιο) φέρονται 3.0 g (2.6 ml, 30 mmol) πυκνό υδροχλωρικό οξύ. Το µίγµα ψύχεται σε παγόλουτρο και προστίθενται υπό περαιτέρω ψύξη και ισχυρή ανάδευση 741 mg (0.950 ml, 10.0 mmol) tert-βουτανόλης. Το µίγµα αναδεύεται για µια νύχτα σε θερµοκρασία περιβάλλοντος. Επεξεργασία Στο µίγµα προστίθεται χλωριούχο νάτριο µέχρι κορεσµού της υδατικής φάσης. Οι δύο φάσεις διαχωρίζονται σε διαχωριστικό χωνί και η οργανική φάση ξηραίνεται µε θειϊκό νάτριο. Το 1
ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση και το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται υπό κανονική πίεση µέσω µιας στήλης Vigreux 10 cm, οπότε παραλαµβάνεται ένα µοναδικό κλάσµα. 20 Απόδοση: 639 mg (6.90 mmol, 69%); bp 50 52 C, άχροο υγρό; n D = 1.384. Σχόλια Στο ακατέργαστο προϊόν µπορεί να ανιχνευτεί ένα µικρό ποσό από αναλλοίωτη tertβουτανόλη. Μετά την απόσταξη είναι ανιχνεύσιµα µόνο λίγα παραπροϊόντα (<5 %). Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηµατίζεται σε µικρά ποσά ισοβουτένιο. ιαχείρηση αποβλήτων Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατική φάση Υπόλειµµα από την απόσταξη Θειϊκό νάτριο Απόρριψη Μίγµατα νερού διαλύτη, περιέχοντα αλογόνο Οργανικοί διαλύτες, περιέχοντες αλογόνο Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Χρόνος 4 ώρες. ιακοπή Πρίν την απόσταξη. Βαθµός δυσκολίας Εύκολη. Οδηγία (κλίµακα 100 mmol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 100 ml, ψυκτήρας επαναρροής, µετρητής φυσσαλίδων, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, παγόλουτρο, διαχωριστικό χωνί, συσκευή απόσταξης, στήλη Vigreux 10 cm, Ουσίες tert-βουτανόλη (bp 82-83 C) υδροχλωρικό οξύ (πυκνό., 36%) χλωριούχο νάτριο θειϊκό νάτριο για ξήρανση 7.41 g (9.50 ml, 100 mmol) 30.4 g (25.6 ml, 300 mmol) Αντίδραση Σε µια τρίλαιµη φιάλη των 100 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, ψυκτήρα επαναρροής µε µετρητή φυσσαλίδων (περιέχοντα παραφινέλαιο) φέρονται 30.4 g (25.6 ml, 300 mmol) πυκνό υδροχλωρικό οξύ. Το µίγµα ψύχεται σε παγόλουτρο και προστίθενται υπό περεταίρω ψύξη και ισχυρή ανάδευση 7.41 g (9.50 ml, 100 mmol) tert-βουτανόλης. Το µίγµα αναδεύεται για µια νύχτα σε θερµοκρασία περιβάλλοντος. 2
Επεξεργασία Στο µίγµα προστίθεται χλωριούχο νάτριο µέχρι κορεσµού της υδατικής φάσης. Οι δύο φάσεις διαχωρίζονται σε διαχωριστικό χωνί και η οργανική φάση ξηραίνεται µε θειϊκό νάτριο.το ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση και το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται υπό κανονική πίεση µέσω µιας στήλης Vigreux 10 cm,οπότε παραλαµβάνεται το προϊόν σε ένα µοναδικό κλάσµα. 20 Απόδοση: 7.60 g (82.1 mmol, 82%); bp 50 52 C, άχροο υγρό; n D = 1.3858. Σχόλια Στο ακατέργαστο προϊόν µπορεί να ανιχνευτεί ένα µικρό ποσό από αναλλοίωτη tertβουτανόλη. Μετά την απόσταξη είναι ανιχνεύσιµα µόνο λίγα παραπροϊόντα (<5 %). Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηµατίζεται σε µικρά ποσά ισοβουτένιο. ιαχείρηση αποβλήτων Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατική φάση Υπόλειµµα από την απόσταξη Θειϊκό νάτριο Χρόνο. Απόρριψη Μίγµατα νερού διαλύτη, περιέχοντα αλογόνο Οργανικοί διαλύτες, περιέχοντες αλογόνο Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου ιακοπή Πρίν την απόσταξη. Βαθµός δυσκολίας Εύκολη. Οδηγία (κλίµακα 1 mol) Εξοπλισµός Τρίλαιµη φιάλη των 500 ml, ψυκτήρας επαναρροής, µετρητής φυσσαλίδων, θερµαινόµενος µαγνητικός αναδευτήρας, µαγνητική ράβδος ανάδευσης, παγόλουτρο, διαχωριστικό χωνί, συσκευή απόσταξης, στήλη Vigreux 10 cm, Ουσίες tert-βουτανόλη (bp 82-83 C) υδροχλωρικό οξύ (πυκνό., 36%) χλωριούχο νάτριο θειϊκό νάτριο για ξήρανση 74.1 g (95.0 ml, 1.00 mol) 304 g (256 ml, 3.00 mol) 3
Αντίδραση Σε µια τρίλαιµη φιάλη των 500 ml εφοδιασµένη µε µαγνητική ράβδο ανάδευσης, ψυκτήρα επαναρροής µε µετρητή φυσσαλίδων (περιέχοντα παραφινέλαιο) φέρονται 304 g (256 ml, 3.00 mol) πυκνό υδροχλωρικό οξύ. Το µίγµα ψύχεται σε παγόλουτρο και προστίθενται υπό περεταίρω ψύξη και ισχυρή ανάδευση 74.1 g (95.0 ml, 1.00 mol) tert-βουτανόλης. Το µίγµα αναδεύεται για µια νύχτα σε θερµοκρασία περιβάλλοντος. Επεξεργασία Στο µίγµα προστίθεται χλωριούχο νάτριο µέχρι κορεσµού της υδατικής φάσης. Οι δύο φάσεις διαχωρίζονται σε διαχωριστικό χωνί και η οργανική φάση ξηραίνεται µε θειϊκό νάτριο.το ξηραντικό αποµακρύνεται µε διήθηση και το ακάθαρτο προϊόν αποστάζεται υπό κανονική πίεση µέσω µιας στήλης Vigreux 10 cm,οπότε παραλαµβάνεται το προϊόν σε ένα µοναδικό κλάσµα. 20 Απόδοση: 78.1 g (843 mmol, 84%); bp 50 52 C, άχροο υγρό; n D = 1.384. Σχόλια Στο ακατέργαστο προϊόν µπορεί να ανιχνευτεί ένα µικρό ποσό από αναλλοίωτη tertβουτανόλη. Μετά την απόσταξη είναι ανιχνεύσιµα µόνο λίγα παραπροϊόντα (<5 %). Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηµατίζεται σε µικρά ποσά ισοβουτένιο. ιαχείρηση αποβλήτων Απόρριψη αποβλήτων Απόβλητο Υδατική φάση Υπόλειµµα από την απόσταξη Θειϊκό νάτριο Απόρριψη Μίγµατα νερού διαλύτη, περιέχοντα αλογόνο Οργανικοί διαλύτες, περιέχοντες αλογόνο Στερεό απόβλητο, ελεύθερο υδραργύρου Χρόνος 5 ώρες. ιακοπή Πρίν την απόσταξη. Βαθµός δυσκολίας Εύκολη. Analytics Ελεγχος της πορείας της αντίδρασης µε φασµατοσκοπία υπερύθρου Παρασκευή δείγµατος: Παραλαµβάνεται 1 g από την οργανική φάση και αποστάζεται σε µικροσυσκευή απόσταξης. Το απόσταγµα χρησιµοποιείται για τη λήψη φάσµατος IR χωρίς διαλύτη. Η εξαφάνιση της κορυφής για την οµάδα ΟΗ στα 3400 cm -1 είναι ένδειξη ότι η αντίδραση έχει ολοκληρωθεί. 4
Φάσµα 1 H NMR ακάθαρτου προϊόντος (300 MHz, CDCl 3 ) Φάσµα 1 H NMR καθαρού προϊόντος (300 MHz, CDCl 3 ) Cl δ (ppm) Πολλαπλότητα Αριθµός H Απόδοση 1,62 s 9 CH 3 Στο φάσµα 1 H NMR του ακάθαρτου προϊόντος τη κορυφή που εµφανίζεται στα 1.27 ppm ανήκει στις µεθυλο οµάδες της tert-βουτανόλης. 5
Φάσµα 13 C NMR το ακάθαρτου προϊόντος (75.5 MHz, CDCl 3 ) Φάσµα 13 C NMR το καθαρού προϊόντος (75.5 MHz, CDCl 3 ) Cl δ (ppm) Απόδοση 67.25 C-CH 3 34.43 CH 3 76.5-77.5 ιαλύτης Στο φάσµα 13 C NMR του ακάθαρτου προϊόντος τη κορυφή που εµφανίζεται στα 31.3 ppm ανήκει στις µεθυλο οµάδες της tert-βουτανόλης. 6
Φάσµα IR καθαρού προϊόντος (film) cm -1 (cm -1 ) Απόδοση 2982, 2868 εσµός C-H, αλκάνιο 1457 εσµός C-H, παραµόρφωσης 811 εσµός C-Cl 7