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    Comparison of the 
    SN2 preparation of 
    Nitriles at Primary 
     and  Secondary 
         Positions
                Reena Dev
1) INTRODUCTION:
Background:
• Nitriles have widely been used as intermediates 
  for the synthesis of fine chemicals such as 
  agricultural chemicals, dyes and medicines.


• The most general methods for the synthesis of 
  nitriles is the nucleophilic substitution reaction 
  of alkyl halides with metal cyanides that 
  follows the reactivities from an SN2 reaction.
INTRODUCTION(CONT…)

• The SN2 reaction is fastest with unhindered 
  halides.
• As the number of R groups on the carbon with 
  the leaving group increases, the rate of an SN2
  reaction decreases.
• The steric hindrance caused by bulky R 
  groups makes nucleophilic attack from the 
  backside more difficult, thus slowing the 
  reaction rate.
2) HYPOTHESIS:

Ø If the primary and secondary haloalkane is 
  reacted with the metal cyanide, then the rate 
  of reaction (SN2 reaction) in formation of 
  cyanoalkane is faster in primary position 
  than the secondary.
3) CHEMICALS REQUIRED:
Ø 1- Bromobutane
Ø 2-Bromobutane
Ø Sodium Cyanide
Ø Dimethyl Sulfoxide (DMSO)
Ø Saturated Aqueous Sodium Chloride
     (NaCl) solution
Ø Dichloromethane
ØCalcium Chloride ( 4 Mesh)
4) REACTIONS INVOLVED:
5) PROCEDURE:
q1-Bromobutane/ 2-bromobutane, Sodium 
cyanide (grounded and then dried), dried DMSO 
were heated to about 600 C with continuous 
magnetic stirring.
qAt this point the heat is removed; and since the 
reaction is exothermic, a rapid rise in temperature 
is seen.
qAt about 700 C, the reaction is cooled in an ice 
water bath to hold the temperature.
PROCEDURE (CONT…)
qThe cooled reaction mixture is then poured 
into a seperatory funnel containing water and 
saturated aqueous NaCl.
qThe product is extracted with a portion of  
dichoromethane, a part of which is used to rinse 
the reaction flask.
qThe mixture is well shaken and  two layers are 
formed in the funnel.
PROCEDURE (CONT…)

qSince the desired product is denser i.e 
cyanobutane, it resides the bottom layer.

qAfter the separation is made, drying is 
accomplished by using 4 mesh Calcium chloride 

qFinally, the Infrared Spectroscopy(IR) and Gas 
chromatography(GC) of the product are taken.
6) RESULTS:
Both the IR and GC showed that there was a 
presence of nitrile group in the product.
        From Infrared Spectroscopy
§ Nitriles appear just above 2200 cm-1. 
§ A sharp peak was seen at about approximately 
  2300 cm-1 in the IR of the product from both 
  the reactants that makes the presence of nitrile 
  group evident in the product.
RESULTS (CONT…)

§ The area under the nitrile peaks was almost 
  similar in both the IRs so it was hard to 
  compare the rate of reaction between primary 
  and secondary bromobutane.
 RESULTS (CONT…)
         From Gas Chromatography
§ Three peaks were seen in the GC of the product, 
  of which the first one from above was from the 
  solvent i.e dichloromethane.
§ The second one was from the reactant i.e 1-
  bromobutane and 2- bromobutane respectively. 
§ And the third peak was from the nitriles. 
 RESULTS (CONT…)

§ The ratio of 1-bromobutane to the cyano group 
  was found to be  3.


§ Similarly, the ratio of 2-bromobutane to the 
  cyano group was found to be 2.8.


§ The ratios were almost similar so, it was hard 
  to tell that which one had a faster rate of 
  reaction.
RESULTS (CONT…)
§ Theoretically, the ratio of yield should have 
  been more in primary bromobutane than in 
  the secondary one, but while doing the 
  experiment we found it to be almost similar.


§ The rate of reaction was found to be the same 
  in both the primary and secondary 
  bromobutane.
7) CONCLUSION :

o The IR shows that there was a presence of 
  cyano group in the product, thus we were 
  successful in preparing the nitrile.

o SN2 reactions are generally favored in primary 
  alkyl halides than secondary alkyl halides and 
  occur at a negligible rate in tertiary alkyl 
  halides due to steric hindrance.
CONCLUSION (CONT…..)
o There might be a possibility of SN1 reaction 
  taking place at the side in 2-bromobutane that 
  probably got collided with the SN2 reaction and 
  hence made the reaction as fast as in 1-
  bromobutane.
o Due to limited time, the experiment was not 
  performed enough number of times to get a 
  perfect IR or GC from the product nor the 
  product was pure.
8) REFERENCE:
• Cason , J. ;Rapoport , H. Laboratory Text in Organic Chemistry,3rd ed. 
  ;Prentice-Hall, Inc. ,New Jersey,1950; pp 358-365.


• Smith, J. Organic Chemistry, 2nd ed. ;McGraw Hill , Singapore, 2008; pp 
  250.

				
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posted:3/30/2014
language:Latin
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