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FARMÁCIA QUÍMICA ORGÂNICA E EXPERIMENTAL RELATÓRIO DE AULAS PRÁTICAS EVELISE DE FÁTIMA DE ALMEIDA RA.: 2193792 BOITUVA 2022 INTRODUÇÃO Os compostos orgânicos podem ser produzidos naturalmente (carboidratos, proteínas e lipídios, etc) ou sinteticamente (plásticos, gasolina e medicamentos, etc), mas nem sempre foi assim (Portal: Educa Mais Brasil). Em 1777, Torbern Bergam estabeleceu que a Química Orgânica era a química dos compostos presentes nos seres vivos e que a Química Inorgânica era a química dos minerais. Já em 1807, Jöns Berzeluis defendeu a Teoria da Força Vital, onde apenas seres vivos eram capazes de produzir os compostos orgânicos (Portal: Educa Mais Brasil). A Teoria da Força Vital foi derrubada, quando em 1828, Friedrich Wöhler produziu um componente da urina, a ureia, a partir de um composto mineral, o cianato de amônio. Com essa descoberta, Wöhler fez outros experimentos e sintetizou também o metanol e o acetileno (Portal: Educa Mais Brasil). Com a derrubada da Teoria da Força Vital, atualmente aceita-se a definição de compostos orgânicos como compostos do elemento carbono. Sendo assim, a Química Orgânica estuda os compostos de carbono e suas características, propriedades, comportamento e variadas funções (Portal: Educa Mais Brasil). A Química Orgânica é responsável pelo estudo dos compostos de carbono. Contudo, é importante saber que nem todos os compostos com carbono são orgânicos. Esse é o caso do dióxido de carbono (CO2) e do ácido cianídrico (HCN), que são compostos minerais (Portal: Educa Mais Brasil). Em sua maioria, os compostos orgânicos também podem ser formados por elementos químicos como oxigênio, hidrogênio e nitrogênio e, alguns poucos, contêm fósforo e enxofre. Tais átomos, dentro da Química Orgânica, são chamados de elementos organógenos (Portal: Educa Mais Brasil). Os seres vivos, de maneira geral, produzem compostos orgânicos naturais como carboidratos, proteínas e lipídios. Enquanto materiais como plásticos, gasolina e medicamentos são compostos orgânicos sintéticos, produzidos pelas indústrias e pelos laboratórios (Portal: Educa Mais Brasil). https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/quimica-inorganica https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/elementos-quimicos https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/biologia/seres-vivos O elemento químico carbono é importante para vida animal e vegetal, além de compor os minerais. Ele está localizado na família 4A da Tabela Periódica, possui massa atômica igual a 12,01u, número atômico 6 e representado simbolicamente pela letra C (Portal: Educa Mais Brasil). O carbono possui quatro elétrons na camada de valência, por esse motivo ele é tetravalente, ou seja, pode realizar quatro ligações covalentes: quatro simples, duas simples e uma dupla, uma simples e uma tripla ou duas duplas (Portal: Educa Mais Brasil). Em relação ao número de ligações com outro átomo de carbono há quatro tipos: • Carbono primário: liga-se a um átomo de carbono; • Carbono secundário: liga-se a dois átomos de carbono; • Carbono terciário: liga-se a três átomos de carbono; • Carbono quaternário: se liga a quatro átomos de carbono. A união do carbono com elementos químicos como hidrogênio, oxigênio e nitrogênio dá origem às estruturas estáveis chamadas de cadeias carbônicas. Essas cadeias formam o esqueleto das moléculas dos compostos orgânicos e podem ser classificadas como: • Abertas, alifática ou acíclica: possuem duas extremidades ou pontas livres; • Fechadas ou cíclica: não possuem extremidades livres e os átomos ligados formam um ciclo; • Mistas: cadeias abertas e fechadas simultaneamente. As funções orgânicas agrupam os compostos orgânicos que possuem características químicas semelhantes. Os principais são: Hidrocarbonetos - apresentam apenas carbono e oxigênio em sua composição. São exemplos: https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/tabela-periodica • Alcanos • Alcenos • Alcinos • Alcadienos • Ciclanos • Ciclenos • Aromáticos Compostos orgânicos nitrogenados – apresentam o nitrogênio em sua composição. São exemplos: • Aminas • Amidas • Nitrocompostos • Nitrilos • Isonitrilos • Sais de amônio quaternário Compostos orgânicos oxigenados – apresentam o oxigênio em sua composição. São exemplos: • Álcoois • Fenóis • Enóis • Aldeídos • Cetonas • Ácidos carboxílicos • Sais de ácidos carboxílicos • Anidridos • Éteres • Ésteres Compostos orgânicos sulfurados – possuem o elemento enxofre em sua composição. São exemplos: • Tiocompostos • Ácidos sulfônicos Na Química Orgânica, os compostos orgânicos são nomeados seguindo um estrutura nominal de prefixos, infixos e sufixos: 1) Prefixo: indica o número de átomos de carbono da cadeia principal; 2) Infixo: indica o tipo de ligação principal na cadeia principal; 3) Sufixo: indica a função orgânica do composto. Exemplos: Butano (CH3–CH2–CH2–CH3) ou (C4H10) Número de carbonos: 4 carbonos = But– Tipo de ligação entre os carbonos: simples = -an- Função química do composto: hidrocarboneto = –o Propenal (CH2=CHCOH) ou (C3H4O) Número de carbonos: 3 carbonos = Prop– Tipo de ligação entre os carbonos: dupla = –en– Função química do composto: aldeído = –al Nas aulas práticas realizadas nos dias 14 e 21 de Maio de 2022, ministradas pelos professores Aline Rodrigues, João Silva, Daiane Rangel e Michelle Barão, foram realizados os seguintes procedimentos experimentais: Síntese de Acetanilida, Síntese da p-nitro-acetanilida e Síntese do Salicilato de Metila. AULA 1 Roteiro 2 Título de Aula: Síntese de Acetanilida A acetanilida é uma amida secundária, podendo ser sintetizada através de uma reação da anilina, a partir do ataque nucleofílico do grupo amino sobre o carbono carbonílico do anidrido acético, seguido de eliminação de ácido acético, formado como um sub-produto da reação (AMARAL, 1980). Objetivo Promover uma reação de acetilação do grupo amina. Materiais e Métodos Com o auxílio de uma proveta, foi adicionado 100 mL de água destilada em um béquer de 250 mL. O béquer, contendo água destilada, foi levado para capela de exaustão. Na capela de exaustão, foi pipetado 4,0 mL de anilina, acrescentado ao béquer e misturado com auxílio de um bastão de vidro. Ainda na capela de exaustão, foi pipetado 3,7 mL de ácido clorídrico concentrado e acrescentado aos poucos, sob agitação constante, à mistura contida no béquer, com água destilada, anilina e ácido clorídrico. Após, na bancada, foi medido em uma proveta, 10 mL de solução saturada de acetato de sódio 33%, acrescentado à mistura contida no béquer e, após, foi realizado agitação vigorosa com auxílio de um bastão de vidro. O béquer, contendo todos os ingredientes, foi levado para resfriamento em um recipiente contendo água e gelo. Após banho de gelo a mistura contida no béquer foi colocada em um funil de büchner, acima do kitassato em uma bomba de filtração a vácuo para separação dos cristais de acetanilida. Após a finalização da filtração, os cristais separados, foram colocados em um vidro relógio e, após, transferido para um béquer de 250 mL. Em uma proveta, foi medido 100 mL de água destilada, adicionado em um béquer de 100 mL e levado para uma chapa de aquecimento. Foi colocado a água fervida sob o béquer contendo os cristais de acetanilida, agitado vigorosamente para a dissolução da acetanilida e, após, foi realizado nova filtração a vácuo, recolhendo a acetanilida pura dissolvida. A acetanilida pura, foi levada para resfriamento em banho de água e gelo por 30 minutos para recristalização da acetanilida purificada. Após, foi realizada nova filtração a vácuo, para separação dos cristais de acetanilida.Os cristais foram colocados em um vidro relógio e levados para secar em uma estufa a 105ºC por 1 hora. Após, foi retirado e mantido no dessecador até o resfriamento. Os cristais de acetanilida foram pesados após o processo. Substância Massa exata (g) Anilina (d = 1,02 g/mL) 4,08 Acetanilida (teórica) 5,41 Acetanilida (real) 1,17 Resultados e Discussões Na síntese da acetanilida, os reagentes reagem rápido entre si; ocorre uma reação exotérmica. A acetanilida sintetizada é solúvel em água quente, mas pouco solúvel em água fria. AULA 2 Roteiro 1 Título da Aula: Síntese da p-nitro-acetanilida Nitração é uma reação orgânica de substituição em que um ou mais átomos de hidrogênio do composto orgânico é substituído por um grupo nitro do ácido nítrico (Portal: Brasil Escola). As reações de nitração são reações de substituição que ocorrem por meio do ácido nítrico (HNO3). Esse tipo de reação ocorre especialmente com alcanos e com o benzeno e seus derivados, onde um dos átomos de hidrogênio ligados à cadeia ou ao núcleo aromático é substituído pelo grupo NO2, originando um nitrocomposto e água (Portal: Brasil Escola). Objetivo Promover uma reação de nitração de composto aromático (reação de substituição eletrofílica aromática SEAr). Materiais e Métodos Em um béquer de 100 mL, foi pipetado 5,0 g de acetanilida. O béquer, contendo acetanilida, foi levado para a capela de exaustão, foi pipetado 5,0 mL de ácido acético e acrescentado ao béquer contendo acetanilida. Em seguida, foi pipetado 10 mL de ácido sulfúrico concentrado e acrescentado à mistura contida no béquer mantendo agitação constante com auxilio de um bastão de vidro. Após, foi possível observar o aumento da temperatura e a limpidez da mistura. Em seguida, o béquer foi levado para um banho de água, gelo e sal (-10ºC). Para o preparo da solução nitrante, foi pipetado e adicionado em um béquer de 100 mL, 2,5 mL de ácido nítrico concentrado e 1,5 mL de ácido sulfúrico concentrado. A solução nitrante foi adicionada lentamente à mistura contida no béquer (acetanilida, ácido acético e ácido sulfúrico) previamente acomodado no banho de água/gelo/sal e, após a adição completa, a solução foi deixada em repouso no interior da capela de exaustão por cerca de 1 hora e em temperatura ambiente. Após o repouso, foi adicionado 4 pedras de gelo, com 13 g cada, à mistura contida no béquer. A mistura foi deixada em repouso para haver a precipitação da p- nitroacetanilida. Após repouso, o béquer, contendo p-nitroacetanilida foi retirado da capela de exaustão e mantido por 15 minutos na bancada. Após, foi passado, várias vezes, por filtração na bomba a vácuo. Resultados e Discussões A reação de síntese da p-nitroacetanilida é uma reação de substituição eletrofilica. O ion nitrônio é formado quando o ácido nitrico recebe um próton de um ácido mais forte como o ácido sulfúrico e irá se ligar, preferencialmente, na posição para porque o -NHCOCH3 é um grupo doador de elétrons. As nitroanilinas podem ser preparadas por este tipo de reações porque a nitração da anilina não é possível, o grupo amino é oxidado com a mistura nitrante. A fim de proteger o grupo amino da oxidação, a acetanilida é primeiro nitrada obtendo-se p-nitroacetanilida e depois é hidrolisada para dar p-nitroanilina que é difícil de obter por nitração direta. 1ª etapa: formação do ion nitrônio. AULA 3 Roteiro 1 Título da Aula: Síntese do Salicilato de Metila O salicilato de metila é um éster orgânico ou óleo produzido naturalmente por várias espécies de plantas, com forte odor de menta, usado como aditivo farmacêutico, alimentício e cosmético. O óleo aromático é produzido pelas plantas como parte de seu mecanismo de defesa contra insetos herbívoros e patógenos (Portal: São Francisco). Objetivo Promover uma reação de esterificação entre o ácido salicílico e o metanol para a obtenção do éster salicilato de metila. Materiais e Métodos Foi medido em uma proveta 15mL de metanol e adicionado em um frasco erlenmeyer de 250mL. Após, foi pesado 5,035g ácido salicílico e acrescentado ao erlenmeyer com metanol e agitado para total dissolução. A mistura de metanol e ácido salicílico foi levado para a capela de exaustão. No interior da capela de exaustão foi pipetado 5mL de ácido sulfúrico concentrado e acrescentado gota a gota. A mistura contida no erlenmeyer com metanol e ácido salicílico foi agitado para mistura completa. O erlenmeyer foi acoplado a um condensador de refluxo, aquecido a temperatura de 105ºC por 45 minutos. O procedimento não foi satisfatório, não sendo possível a realização das demais etapas do procedimento, devido a possível contaminação da vidraria. Referências Bibliográficas • Química Orgânica- Química Enem. Educa Mais Brasil, 2019. Disponível em: <https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/quimica- organica?gclid=cjwkcajwyryubhbseiwagn5ocowrz5i9n1k6_4smdgqnyito90v- 4qvwwxn97nqp-cp5u4ay1rtclhochzoqavd_bwe>. Acesso em: 23 de Maio de 2022. • AMARAL, Luciano Franscisco Pacheco et al. Fundamentos de química orgânica. São Paulo: Edgard Blücher, 1980. 606p. • FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Reações Orgânicas de Nitração"; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes- organicas-nitracao.htm>. Acesso em 28 de maio de 2022. • Salicilato de Metila. Portal São Francisco, 2020. Disponível em: <https://www.portalsaofrancisco.com.br/quimica/salicilato-de-metila/amp>. Acesso em 28 de Maio de 2022. https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/quimica-organica?gclid=cjwkcajwyryubhbseiwagn5ocowrz5i9n1k6_4smdgqnyito90v-4qvwwxn97nqp-cp5u4ay1rtclhochzoqavd_bwe https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/quimica-organica?gclid=cjwkcajwyryubhbseiwagn5ocowrz5i9n1k6_4smdgqnyito90v-4qvwwxn97nqp-cp5u4ay1rtclhochzoqavd_bwe https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/quimica-organica?gclid=cjwkcajwyryubhbseiwagn5ocowrz5i9n1k6_4smdgqnyito90v-4qvwwxn97nqp-cp5u4ay1rtclhochzoqavd_bwe https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-organicas-nitracao.htm https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-organicas-nitracao.htm https://www.portalsaofrancisco.com.br/quimica/salicilato-de-metila/amp Objetivo Objetivo