Deshidratación del ciclohexanol

Objetivo

La producción de un alqueno (ciclohexeno) mediante la reacción de deshidratación de un alcohol catalizado por ácido (ciclohexanol).

deshidratacion del ciclohexanol a ciclohexeno acido fosforico

Antecedentes

Un alcohol secundario como el ciclohexanol, se deshidrata a través de un mecanismo E1, donde el intermedio clave es el catión ciclohexilo. Este catión puede reaccionar mediante una reacción de eliminación o bien de sustitución. Para obtener el alqueno con un buen rendimiento, es necesario suprimir la reacción secundaria de sustitución competitiva. En este experimento, la reacción de eliminación se favorece mediante el uso de ácidos fuertes (con aniones que son nucleófilos relativamente débiles), altas temperaturas de reacción y destilación del ciclohexeno a medida que se forma.

La reacción de deshidratación de un alcohol catalizada por ácidos es una reacción de eliminación unimolecular reversible que sigue la regla de Saytzev. Como agente deshidratante, se puede utilizar cualquier ácido fuerte (ácido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido oxálico). Tradicionalmente, esta reacción se ha realizado por el método del ácido sulfúrico, pero aquí se describe el método del ácido fosfórico, ya que tiene ciertas ventajas con respecto al método del ácido sulfúrico, como la no carbonización de los reactivos y el riesgo reducido de manipulación.

Mecanismo de reacción

En primer lugar, se produce la protonación del hidroxilo por parte de un protón del ácido fosfórico. Esta primera etapa es un paso que se da muy rápido.mecanismo deshidratacion del ciclohexanol a ciclohexeno acido fosforico

Posteriormente, se da una segunda etapa de formación del carbocatión, ya que se rompe el enlace C-O muy debilitado. Este segundo paso, es la etapa limitante de la reacción, y se produce lentamente.mecanismo carbocation deshidratacion del ciclohexanol a ciclohexeno acido fosforico

Una vez que el carbocatión se ha formado, con ayuda de una molécula de agua se produce una abstracción de un protón. Este es un proceso rápido, donde se obtiene el ciclohexeno.mecanismo carbocation deshidratacion del ciclohexanol a ciclohexeno acido fosforico

Al mismo tiempo y, también, de manera rápida, el catión hidronio (H3O) cede un protón al fosfato, para dar ácido fosfórico y agua.cation hidronio desprotonacion agua acido fosforico

Procedimiento experimental

Colocar 20 g (21 ml) de ciclohexanol y 5 ml de ácido fosfórico (85 %) en un matraz de fondo redondo de 100 ml. Prepare un montaje de destilación simple. Mantenga el matraz colector de 50 ml sumergido en un baño de agua helada, ya que el ciclohexeno obtenido es muy volátil e inflamable. La destilación debe realizarse lentamente.

Detenga la destilación cuando aparezcan aproximadamente 8 ml en el matraz de destilación. Antes de desechar el residuo de la destilación en el contenedor de desechos, vierta en un vaso de precipitados con agua helada. Transferir el destilado a un embudo de decantación y agregar 10 ml de agua, seguidos de 10 ml de solución saturada de NaCl (salmuera). Se recomienda hacer los lavados lo más rápido posible. Separar la capa orgánica junto con ciclohexeno del embudo de decantación. Secar en Erlenmeyer con 2 g de cloruro cálcico (CaCl2) anhidro, separando el desecante del ciclohexeno por decantación. Debido a la volatilidad del ciclohexeno no se recomienda en este caso la filtración. Recoger rápidamente el ciclohexeno en un matraz seco de fondo redondo de 50 ml y agregar 2 o 3 trozos de platos porosos.

Realice una destilación simple y recolecte la fracción después de destilar a 78–83 ºC. Al finalizar el proceso de destilación el residuo se vuelve color amarillento/marron oscuro y la temperatura de destilación se acerca a 83 ºC. El matraz colector debe sumergirse en un baño de agua helada. El rendimiento estimado es del 75 %.

 

¡PELIGRO! «Realizar la destilación en campana extractora.»

 

International Chemical Identifier

Se aportan los identificadores InChI key de la IUPAC para, los compuestos principales utilizados en la práctica a fin de facilitar la nomenclatura y formulación de compuestos químicos y la búsqueda de información en internet de dichos compuestos.

ácido fosfóricoNBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N
ciclohexanolHPXRVTGHNJAIIH-UHFFFAOYSA-N
ciclohexenoHGCIXCUEYOPUTN-UHFFFAOYSA-N
cloruro cálcicoUXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L
cloruro sódicoFAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M

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