Pruebas de caracterización de haluros de alquilo

Resumen

Se realizaron pruebas de solubilidad en éter y agua para los haluros de alquilo 1-clorobutano, 2-clorobutano, 1-bromobutano, 2-bromobutano, clorobenceno, bromobenceno y cloruro de t-butilo. Además, se utilizó nitrato de plata en etanol y yoduro de sodio en acetona para determinar la influencia de la electronegatividad y los efectos estéricos en la reactividad de estos compuestos. Se encontró que los haluros de alquilo son solubles en éter de petróleo y se halló que el tiempo y la efectividad de reacción para estos compuestos son mejores si el carbono unido al halógeno esta más sustituido.

PALABRAS CLAVE: Solubilidad, haluros de alquilo, electronegatividad, efectos estéricos, reactividad.

Abstract

Solubility tests were performed on ether and water for alkyl halides 1-chlorobutane, 2-chlorobutan, 1-bromobutane, 2-bromobutane, chlorobenzene, bromobenzene and t-butyl chloride.  In addition, silver nitrate was used in ethanol and sodium iodide in acetone to determine the influence of electronegativity and steric effects on the reactivity of these compounds. Alkyl halides were found to be soluble in petroleum ether and the reaction time and effectiveness for these compounds were found to be better if the halogen-bound carbon is more substituted.

KEY WORDS: Solubility, alkyl halides, electronegativity, steric effects, reactivity.

1. Introducción

Los haluros de alquilo son compuestos derivados de los alcanos en los cuales un carbono sp3 se encuentra enlazado de manera covalente a un halógeno. A pesar de ser derivados de los alcanos, los haluros de alquilo presentan propiedades muy diferentes debido a que los enlaces carbono-hidrógeno son casi apolares; mientras que, los enlaces carbono-halógeno presentan un momento dipolar permanente ocasionado por la mayor electronegatividad de los halógenos.  

En este tipo de compuestos, los haluros pueden ser de tres categorías: haluros primarios, secundarios y terciarios. Esta categorización se basa en el numero de sustituyentes del carbono unido al halógeno, tal como se muestra en la Figura 1. 

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Figura 1. Categorización de los haluros de alquilo

Debido a la electronegatividad de los halógenos, el carbono que esa enlazado directamente mantiene una carga parcial positiva, por lo tanto, este tipo de carbonos son centros electrofílicos. Como centros electrofílicos sufren dos tipos de reacciones químicas: reacciones de sustitución y eliminación.

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Figura 2. Reacciones de haluros de alquilo. Sustituciones nucleofílicas y eliminaciones.

Los haluros de alquilo son muy usados en síntesis orgánica como precursores muy versátiles para obtener compuestos con otros grupos funcionales, esto se debe a que son bases débiles y buenos grupos salientes. Por ejemplo, los cloruros de alquilo se suelen emplear como disolventes; los fluoruros de alquilo como refrigerantes y los bromuros de alquilo como pesticidas. Su versatilidad también los hace negativos, ya que son sustancias muy peligrosas, de hecho, muchos de estos compuestos causan daño a la capa de ozono por lo que su uso se ha limitado.

1. Resultados

1.  Pruebas de solubilidad

Tabla 1. Solubilidad de los haluros de alquilo en agua y éter de petróleo

1.  Influencia de los efectos estéricos y electronegatividad de los haluros

En primer lugar, se reaccionó en 4 recipientes bromobutano 1, 2-bromobutano 5, 2-clorobutano 7 y cloruro de t-butilo 9 con 0,25 mL de nitrato de plata al 2% en etanol al 95%, de acuerdo a la posición del halógeno se forma 1-etoxibutano 2, 2-etoxibutano 6 o 2-etoxi-2-metilpropano 10 y sales 3,8 y ácido nítrico 4.

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El etanol actúa como un solvente polar protico, lo que dirige la reacción hacia una sustitución nucleofílica de primer orden (Sn1). El átomo de plata del nitrato atrae al átomo de halógeno y se da la formación de un carbocatión 11. Luego, el etanol como nucleófilo ataca al carbocatión y forma el intermediario 12. Por último, el anión nitrato ataca al protón y se da la deprotonación de la molécula, dando paso a la formación del éter 13. Lo anterior ocurre en todos los recipientes. (Esquema 1).

Esquema 1.

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Tabla 2. Prueba de nitrato de plata en etanol

Para terminar, se reaccionó en 4 recipientes bromobutano 1, 2-bromobutano 5, 2-clorobutano 7 y cloruro de t-butilo 9 con 0,25 mL de nitrato de plata al 2% en etanol al 95%. En estas reacciones se forma yodopentano 14, 2-yodopentano 15 o yoduro de t-butilo 16.

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