Relatório IX

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL
FARMÁCIA - NOTURNO / TURMA: PT5
OBTENÇÃO DA p-NITRO-ANILINA E PREPARAÇÃO DE TECIDO
PARA TINGIMENTO
PROFESSOR: HENRIETE DA SILVA VIEIRA
ALUNOS: JOÃO PEDRO REIS E PAULA RODRIGUES DE ANDRADE
BELO HORIZONTE
Introdução:
De maneira geral, a obtenção da p-Nitro-Anilina e preparação de tecido para
tingimento fazem jus a um assunto único, a síntese de corantes e o seu emprego no
tingimento - nesse caso, de tecidos -.
Podemos caracterizar os corantes como substâncias que ao serem aplicadas em
solução a um material, se fixam, conferindo cor. Essas substâncias são amplamente
utilizadas na indústria têxtil, nas indústrias que envolvem a produção de peças de
couro, papéis, alimentos, cosméticos, tintas e polímeros. Dentre os diversos tipos
existentes, os corantes derivados da anilina são utilizados para tingir produtos
(tecidos, madeira e outros).
Dentre os vários tipos de corantes que existem, os corantes azóicos se destacam
por dois motivos: eles podem ser sintetizados a partir de compostos relativamente
de baixo custo e porque eles podem ser formados diretamente no tecido o que
aumenta sua aderência.
A síntese desses corantes será iniciada a partir de um composto comercialmente
disponível, a anilina. A 4-nitroanilina é o intermediário de diversos fármacos
veterinários, principalmente para aves, e na formação de corantes e oxidantes, além
de ser usado como inibidor de formação de goma na gasolina. Um dos corantes
sintetizados é o Magneson II, sendo este um dos primeiros corantes azóicos, ou
seja, contendo um nitrogênio de hibridização sp, utilizados pelo homem
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Objetivos:
Sintetizar a p-nitroanilina através da p-nitroacetanilida por meio de hidrólise.
Descrição do experimento:
Colocou-se 4 g de p-nitro-acetanilida e 20 mL de solução aquosa de ácido sulfúrico
a 50 % em uma balão de fundo redondo esmerilhado de 125 mL. Montou-se a
aparelhagem para aquecimento sob refluxo, aquecendo a solução até a ebulição
durante 20 minutos. Em sequência, o líquido quente foi derramado lenta e
continuamente, em um béquer de 500 mL previamente preenchido com água fria.
Agitou-se com o auxílio de um bastão de vidro. Foi adicionada então uma solução
aquosa de hidróxido de sódio a 40% (20 mL) até constatar reação com o papel de
tornassol. Resfriou-se a solução em banho de gelo e seguiu-se para a filtração a
vácuo com o funil de büchner. Realizada a desproteção do grupo amino, seguiu-se
com uma etapa de recristalização (em etanol/água) do produto obtido, a fim de
retirar possíveis substâncias indesejáveis e purificar a substância de interesse, a
p-nitroanilina. A escolha dessa mistura como solvente para a recristalização foi feita
com base na baixa solubilidade do soluto no solvente à frio, mas boa solubilidade à
quente. Assim, como a p-nitroanilina apresenta solubilidade muito baixa em água e
boa solubilidade em etanol, a combinação destes fornece um solvente adequado. Já
quanto à proporção utilizada, a adição de etanol foi realizada de forma que a mistura
não ultrapassasse os 50% de etanol, o que levaria à uma alta solubilidade da
p-nitroanilina mesmo à frio e, portanto, perda do material, que permaneceria solúvel
no solvente durante a recristalização. Assim, a p-nitroanilina foi transferida para um
erlenmeyer de 250 mL adicionando-se uma mistura de 50% água e etanol,
aquecendo a solução até a dissolução. Com o resfriamento a p-nitroanilina se
separa em cristais amarelados. Com o filtrado frio, os cristais foram filtrados com
sucção e lavados com água fria. Recolheu-se os cristais em um vidro de relógio
previamente tarado.
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Aparelhagens e montagens:
A prática fez uso de duas montagens, uma para a reação de hidrólise da
p-nitro-acetanilida, com a liberação de ácido acético e subsequente formação da
p-nitro-anilina, e outra para a filtração sob pressão reduzida do produto obtido ao
final da transformação química. Ambas foram representadas a seguir:
Figura I: Aquecimento sob refluxo
Fonte: Autor desconhecido
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Figura II: Montagem para filtração à vácuo
Fonte: Jennifer Fogaça
Em relação a preparação do tecido, de maneira bem simplificada, é necessário tratá-lo com
uma solução de 2-naftol, água e hidróxido de sódio. Para isso, em um béquer, realiza-se a
suspensão de 0,25g de 2-naftol em 50 mL de água. Após esse procedimento, necessita-se
adicionar Hidróxido de sódio, de maneira controlada, até que haja a dissolução de todo o
material. Por fim, o tecido a ser utilizado será embebido e deixado para secar, em ambiente,
até a aplicação do corante obtido numa atividade prática posterior.
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Resultado e Discussão:
Neste experimento da síntese da p-nitroanilina utilizou-se como reagentes a
p-nitroacetanilida, ácido clorídrico e água.
Realizada a nitração da molécula, ocorreu a desproteção do grupo amina, através
da reação de hidrólise ácida da p-nitroacetanilida conforme exemplificado pelo
mecanismo abaixo. Nesta reação, o H2SO4 atua como catalisador ao protonar o
oxigênio da carbonila, o que diminui a densidade eletrônica no carbono da carbonila
e facilita o ataque nucleofílico pela molécula de água que está no meio. Além disso,
ao sofrer o ataque pela água, o carbono rompe a ligação pi com o oxigênio, que, por
estar protonado, é capaz de receber estes elétrons sem, no entanto, ficar carregado
negativamente. Em seguida, o nitrogênio ligado ao carbono captura um hidrogênio,
ficando com carga positiva. Dessa forma, a ligação entre esse nitrogênio e o
carbono se rompe através de uma quebra de ligação heterolítica, resultando na
p-nitroanilina.
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Figura: Mecanismo da reação de síntese da p-nitroanilina a partir da
p-nitroacetanilida.
Após a adição de hidróxido de sódio 40% observou-se a formação de um sólido
amarelo. A alcalinização do meio com leve excesso de NaOH provocou a
precipitação de p-nitroanilina (sólido de coloração amarelo intenso) pois, por ser
uma base mais forte, o hidróxido de sódio reage preferencialmente com o ácido
sulfúrico e, ao neutralizá-lo totalmente, faz com que a p-nitroanilina, antes protonada
em meio ácido (logo, solúvel em meio aquoso), retorne ao seu estado sem
protonação, que é insolúvel em água. Os cristais formados foram filtrados à vácuo.
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Cálculos
de modo geral, determinamos o rendimento da nossa reação da seguinte maneira:
Em primeiro lugar, sendo m{a} = massa do vidro + composto e m{b} = massa do
vidro de relógio seco, tem-se que:
m{a} - m{b} = Massa de composto obtida
Massa de composto obtida = 98,64g - 98,23g
Massa de composto obtida = 0,41g
Adiante, devemos calcular o resultado teórico da reação, para comparar,
efetivamente, o rendimento da nossa execução prática. Temos assim a seguinte
regra comparativa:
180,16 p-nitro-acetanilida g - 138,12 p-nitro-anilina g
4,00 p-nitro-acetanilida g - x
x = Massa obtida teoricamente de p-Nitro-Anilina = 3,07g
Por fim, mas não menos importante, levamos em consideração a obtenção prática
em relação a obtenção teórica, através da seguinte relação:
(0,41 g obtido na prática/ 3,066 g teórico) x 100 =
13,36%
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Conclusão:
Observando os valores obtidos com a prática de obtenção da p-Nitro-Anilina,
podemos inferir que o nosso rendimento foi de aproximadamente 15% em relação
ao que era esperado, teoricamente, o que é um rendimento um tanto quanto baixo
em relação à síntese do composto.
Depois de seguir todos os procedimentos acima descritos, foi possível obter os
compostos objetivo da prática. A utilização da p-Nitro-Anilina se dará
posteriormente, numa prática seguinte, objetivando a obtenção de Vermelho de
Monolite e Magneson II.
Todavia, podemos concluir que a obtenção de um corante precede de uma correta
execução laboratorial. Nesse caso, a obtenção da p-Nitro-Anilina só foi possível por
conta da preparação prévia. Foi um resultado obtido através de diversas etapas,
que, por sua vez, possuem cada uma suas particularidadese detalhes.
Foi possível também aprender sobre a aplicação química laboratorial, envolvendo
principalmente sínteses orgânicas e suas particularidades que permeiam a
execução desse tipo de serviço na prática. É de suma importância a experiência,
uma vez que essa é determinante para a formação de um melhor profissional, além
de melhor preparado para lidar com os impasses profissionais no futuro.
Com a prática pode-se conhecer os processos de produção da p-nitroanilina e
recristalização e sua purificação Também é possível concluir que o rendimento
experimental da reação nem sempre será equivalente ao rendimento teórico, por
isso é preciso atenção em todas as etapas da prática para se obter um pleno
resultado.
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Bibliografia:
MUNÕZ, G. D; VIEIRA, H. S. Química Orgânica Experimental para Farmácia.
Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, 2022, p. 46-47.
RAGASSI, M.V. Universidade Tecnológica Federal Do Paraná. Redução e
acetilação de nitroaromáticos como proposta de reações na água vermelha
(red water).
<http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/15341/3/PB_DAQUI_2016_1_4.
pdf>. Acesso em 30 de setembro de 2022.
VOGEL, A.I. Química Orgânica, Vols. 1, 2 e 3, Livro Técnico S.A., Rio de Janeiro,
1971. SOLOMONS, T. W. G.; Química Orgânica. 8. ed.(ou 9ª). Vol. 1 e 2. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2005 (ou 2009).
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