SÍNTESE DO IODOFÓRMIO

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS GERAIS
CAMPUS SALINAS – MG
LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA II
PRÁTICA 6: SÍNTESE DO IODOFÓRMIO
Discentes: Eliesio Lucas Souza Santos
João Paulo Costa Ribeiro
Docente: Bruno Vilachã
Salinas-MG
Setembro/2022
1- RESUMO
O presente trabalho vem mostrar a realização de uma aula experimental que
contou com a utilização do formaldeído, do etanol e da cetona, como substratos, e
do lugol como reagente, a fim de abordar o assunto “Síntese do Iodofórmio”. O
experimento foi realizado por discentes do Curso de Licenciatura em Química, no
período noturno, no Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, localizado na cidade
de Salinas/MG.
O iodofórmio é uma substância orgânica obtida a partir de uma síntese
orgânica. A síntese orgânica tem como objetivo o estudo dos comportamento das
reações que utilizam moléculas orgânicas menos complexas, geralmente
disponíveis comercialmente, para sintetizar-se moléculas de interesse, seja a partir
de uma transformação química de uma etapa, ou em um processo mais complexo,
envolvendo várias reações sequenciais.Com isso, adotou-se uma metodologia em
que buscou mostrar qual função orgânica, a partir dos substratos utilizados, forma o
produto final.
Ademais, foi possível observar como acontece na prática os seguintes
processos: halogenação na posição alfa (ⲁ) em cetonas, mecanismos da reação do
halofórmio a fim de entender o processo total da síntese do iodofórmio.
2- REFERENCIAL TEÓRICO
A química orgânica segundo Ferreira et al (2009) é a parte da química que
estuda os compostos do elemento carbono, os também chamados compostos
orgânicos, que possuem propriedades características. Dentro da química orgânica
tem-se outras subáreas muito importantes para o estudo dos compostos orgânicos.
A síntese orgânica, por exemplo, é uma subárea muito importante dentro da química
orgânica.
Segundo Sanseverino (2000) a síntese orgânica é a subárea responsável por
estudar o comportamento das reações que dispõem-se de moléculas orgânicas
menos complexas, em maior quantidade nos comércios, para sintetizar-se
moléculas de interesse, seja a partir de uma transformação química de uma etapa,
ou em um processo mais complexo, envolvendo várias reações sequenciais.
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Como visto a síntese orgânica, tem papel fundamental na formação de novos
compostos orgânicos. Na área terapêutica não é diferente visto que, segundo
Marquardt (2001) a descoberta de novas substâncias com atividade terapêutica há
alguns anos eram descobertas através de abordagens empíricas e básicas, uma
vez que os compostos foram sintetizados, ou obtidos muitas vezes a partir de fontes
naturais, e eram testados, tanto in vitro como in vivo, de forma randomizada. Esta
abordagem necessita de quantidades significativas de produtos para os testes
biológicos, levando à necessidade da realização de sínteses repetidas vezes,
tornando todo o processo demorado e muito trabalhoso.
Com o tempo, a síntese orgânica desenvolveu-se de acordo com as
necessidades e a curiosidade humana. Dentre os descobrimentos que marcaram
época, a síntese da uréia por Frederich Wöhler em 1828, a partir do cianato de
amônio marcou o fim da teoria da força vital, fervorosamente defendido por vários
químicos influentes da época, como também o nascimento da Química Orgânica
Sintética como ramo da Química Orgânica (CORREIA et al, 2002)
Dentre os compostos terapêuticos obtidos a partir de uma síntese destaca-se
o iodofórmio que segundo Oliveira et al (2020) é uma substância de fórmula
molecular CHI3 que é utilizada como antisséptico nos hospitais, e bastante utilizado
na área da odontologia. O iodofórmio encontra-se, em geral, na forma de cristais de
coloração amarelo-pálido e brilhante . Ele se assemelha ao clorofórmio, mas com
ação de átomos de iodo. Sua aplicação vai além de antisséptico, pois é utilizado
também como agente antiinfeccioso de uso tópico e possui uso veterinário como
antisséptico e como desinfetante para lesões superficiais.
A obtenção do CHI3 se dá a partir de uma reação de halogenação com iodo,
esse processo foi descrito pela primeira vez em 1829 por Serullas, teve sua
terapêutica introduzida por Boucharadt em 1836, ou seja, é utilizado há mais de 170
anos (DANIEL et al, 1999).
O CHI3 é sintetizado segundo Solomons e Fryhle (2012) a partir da reação do
iodo com a propanona, em meio alcalino, constitui um exemplo de reação
halofórmica, ou seja, uma reação entre C-X (Br-Cl,I), em que X se caracteriza um
halogênio. No momento em que as metil-cetonas reagem com os halogênios na
presença de uma base, as halogenações múltiplas sempre ocorrem no carbono do
grupo metila. Tais halogenações ocorrem em decorrência da introdução do primeiro
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halogênio que por ser, altamente eletronegativo, torna os demais hidrogênios do
carbono do grupo metila mais ácidos, facilitando a sua retirada.
Em uma reação de síntese orgânica até se obter um produto final ocorre se
os conhecidos “Mecanismos das Reações” que segundo Marvila et al (2021) é
definido como caminho pelo qual a reação se processa, ele descreve as várias
etapas pelas quais ela passa. Alguns processos que ocorrem durante o esse
“percurso” são ,por exemplo, a ruptura das ligações, os ataques eletrofílicos e
nucleofílicos ao reagente orgânico, a formação de novas ligações e de compostos
intermediários. É importante lembrar, que um mecanismo é proposto quando
baseado em experimentos, mas é apenas um modelo, não sendo um caminho
obrigatório para a reação.
No mecanismo da reação influem vários fatores, como a natureza do
solvente, polaridade das ligações, troca de elétrons, etc. Portanto, um determinado
mecanismo nem sempre é a única maneira de se explicar a formação de
determinado produto (MARVILA et al, 2021).
Se tratando da síntese do CHI3, em que se objetiva o detectar os grupos
CH3CO- (acetila), e também fazer a distinção entre cetonas e metil -cetonas é
mostrado abaixo, na figura 1, os mecanismos da reações até obtenção do CHI3
(PALMEIRA, 2021).
Figura 1: mecanismo de reação de obtenção do iodofórmio. Fonte: Palmeira,2021.
Ao sintetizar o CHI3 obtém segundo Barbosa (2004) um sólido amarelo que
possui um teor alto de iodo na forma de cristais hexagonais. Ademais, caracteriza
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como tendo odor persistente que não é agradável, não é muito solúvel em água,
possui solubilidade relativa na função orgânica álcool e alta solubilidade, por
exemplo, em óleo de oliva e éter.
3- OBJETIVO
Sintetizar o iodofórmio
4- MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Aparatos
Pera e conta-gotas.
4.2 Vidrarias
Pipeta de Pasteur, 1 proveta 10 mL e 3 tubos de ensaio e 3 béqueres 50 mL.
4.3 Reagentes
Solução de iodo molecular a 1% e iodeto de potássio a 2% (Lugol) e Solução de
hidróxido de sódio (NaOH) a 5%.
4.4 Substratos
acetona (C3H6O), formaldeído (CH2O) e etanol (C2H5OH).
4.5 Metodologia
O primeiro procedimento da prática foi ligar a capela de exaustão em que
colocou-se, em três béqueres distintos de 50 mL, uma quantidade de cada substrato
que foram utilizados em cada uma das três etapas do presente trabalho.
Na primeira etapa, em um tubo de ensaio, dissolveu-se 5 gotas do CH2O em
2 mL de água destilada e 2 mL de NaOH e adicionou-se 7 gotas de lugol. Após isso,
agitou-se a mistura observando-a e anotou-se as observações.
Nas segundas e terceiras etapas repetiu-se o procedimento, porém ao invés
de se utilizar o CH2O, utilizou-se, respectivamente, a acetona e o etanol como
substratos.
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Ao final do experimento, foram descartadas as soluções utilizadas,cada uma
descartada da maneira correta. Logo após, higienizou-se a bancada e as vidrarias
organizando, assim, o espaço utilizado para o pratica.
5- RESULTADOS E DISCUSSÃO
A partir da metodologia adotada, observou-se que após agitação dos tubos
de ensaios apenas as misturas contendo os substratos etanol e acetona, como
mostra a imagem 1, apresentaram uma mudança de coloração.Com isso,
apresenta-se positivo o resultado positivo na síntese do iodofórmio. A imagem 2
mostra que para a mistura contendo o formaldeído como substrato não teve uma
mudança de coloração, ou seja, não teve-se a formação do CHI3.
Imagem 1: Formação do iodofórmio no etanol (E) e na acetona (A). Fonte: Autor, 2022.
Imagem 2: Não formação do iodofórmio com utilização do formaldeído (F). Fonte: Autor,
2022.
Na primeira etapa a não formação do precipitado amarelo , ou seja, a não
formação do CHI3 é justificado segundo Rosenbrock et al (2016) pelo fato
formaldeído não possuir hidrogênios beta para desprotonar, ou seja, ambos os
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hidrogênios estão diretamente ligados ao carbono carbonil, consequentemente eles
não irão desprotonar e portanto não sintetizando o CHI3. Ademais, Freitas (1971)
destaca que na reação do CH2O com o iodo forma-se ácido iodídrico e ácido
fórmico, como mostrado abaixo na equação 1:
Equação 1: Reação do formaldeído com o iodo formando ácido iodídrico e ácido fórmico. Fonte: Freitas, 1971.
Para os substratos: acetona e etanol verificou-se a precipitação do sólido
amarelo, ou seja, a síntese do iodofórmio foi alcançada, Para o resultado obtido
Melo e Peres (2015) explica que para a C3H6O e para o CH3CH2OH com tintura de
iodo, na presença de solução aquosa de (NaOH), ocorre a formação do iodofórmio
(CHI3). A figura 2, vem mostrar a reação com os, respectivos substratos:
Figura 2: Formação do CHI3 utilizando acetona e álcool. Fonte: Melo e Peres, 2015.
A partir da figura 2 é possível explicar os mecanismos que ocorrem para
essas duas funções orgânicas até a formação completa do CHI3. Para isso, Oliveira
et al (2020) mostra e explica cada uma das etapas que ocorrem. Ela diz que a
síntese do iodofórmio é resultante da oxidação da acetona na presença de solução
aquosa de hidróxido de sódio. A seguir seguem as etapas da síntese completa do
CHI3 baseados em Oliveira et al (2020).
A primeira etapa consiste no ataque nucleofílico da hidroxila ao hidrogênio da
acetona, liberando água e o íon resultante sofre ressonância:
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Na segunda etapa o carbono , que está negativo, ataca um dos átomos de
iodo, liberando o íon iodeto. A hidroxila ataca o hidrogênio, liberando água. A
estrutura resultante sofre ressonância:
Na terceira etapa o carbono está negativo, portanto, ataca um dos átomos
de iodo, liberando o íon iodeto. A hidroxila ataca hidrogênio liberando água. Com
isso ocorre a ressonância da estrutura.
Na quarta etapa, o carbono ataca novamente o iodo e libera o iodeto. Na
sequência, a hidroxila ataca o carbono. O par eletrônico antes compartilhado entre o
oxigênio e o carbono são atraídos pelo oxigênio e o carbono é atraído pelo oxigênio,
que fica negativo. O oxigênio, portanto, ataca o carbono, restabelecendo a ligação.
Nessa etapa a estrutura divide -se em ácido acético e um íon.
A quinta e última etapa, o carbono que está negativo , ataca o hidrogênio.
Forma - se, então o CHI3
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De acordo com as etapas aqui debatidas com base em Oliveira et al (2020) e
demais autores discutidos no presente trabalho é possível entender na prática como
se dá a síntese do CHI3 a partir da acetona, do lugol e do NaOH.
Para o terceiro substrato utilizado, ou seja o CH3CH2OH, Melo e Peres (2015)
explicam as reações que ocorrem para que haja a formação do CHI3. A equação 2,
mostra a reação que ocorre:
𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻 (𝑎𝑞) + 4 𝐼2 (𝑎𝑞) + 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 (𝑎𝑞) → 2 𝐶𝐻𝐼3 (𝑠) + 2 𝑁𝑎𝐼 (𝑎𝑞) + 3 𝐻2𝑂 (𝑎𝑞)
Equação 2: reação que ocorre entre etanol, solução de iodo e NaOH formando CHI3
A formação do CHI3 a partir da reação acima aborda sobre os estudos de
Serulla em 1822. Segundo UFRN (2018), Serulla, acidentalmente, verificou que o
tratamento de etanol com hipoiodito, formado a partir de iodo em solução básica de
hidróxido, levava à obtenção de iodofórmio e íon formado, por reação de oxidação
do álcool a acetaldeído, seguida da tri-iodo metilação e finalizada por hidrólise
básica da respectiva cetona via substituição do ânion CX3 (X = I, Br, Cl), ou seja, um
halogênio.
6- CONCLUSÃO
A partir das informações abordadas neste experimento é possível adquirir
uma melhor compreensão sobre as propriedades físicas e químicas presentes no
iodofórmio. Ademais, conclui-se que as reações empregadas na obtenção do
iodofórmio como a do iodeto de potássio com acetona e o etanol e suas
subsequentes etapas que darão origem ao produto esperado. Com isso o resultado
foi satisfatório.
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7- REFERÊNCIAS
BARBOSA, L.C.A.; ALMEIDA, P.G.V. Introdução à química orgânica. 2. ed.
São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004.
CORREIA, Carlos Roque D.; COSTA, Paulo RR; FERREIRA, Vitor F. Vinte e cinco
anos de reações, estratégias e metodologias em química orgânica. Química nova,
v. 25, p. 74-81, 2002.
DANIEL, Rosângela Lustosa; JAEGER, Márcia Martins Marques; MACHADO,
Manoel Eduardo de Lima. Emprego do iodofórmio em Endodontia: revisäo da
literatura. RPG rev. pos-grad, p. 175-9, 1999.
FERREIRA, Maira et al. Química orgânica. Bookman Editora, 2009.
FREITAS, R.G., Problemas e exercicios de quimica ; "para o curso cientifico e
exames vestibulares as escolas superiores". 9. Ed. Editora Ao Livro Tecnico, 1971,
293 p.
MARQUARDT, Marcos; EIFLER-LIMA, Vera Lucia. A síntese orgânica em fase
sólida e seus suportes poliméricos mais empregados. Química Nova, v. 24, p.
846-855, 2001.
MARVILA, Markssuel Teixeira; AZEVEDO, Afonso Rangel Garcez de; VIEIRA,
Carlos Maurício Fontes. Mecanismos de reação de materiais álcali ativados.
Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 14, 2021.
MELO, G.B. de; PERES, V .“Síntese e caracterização do iodofórmio obtido a
partir do etanol”. Centro Universitário de Patos de Minas. Perquirere, 12 (2):
158-171, dez. 2015
OLIVEIRA, D.B.; MANGABEIRA,D; FILHO,E.S.T. “Relatório Síntese do
Iodofórmio”. Universidade Estadual Do Sudoeste da Bahia: Curso de Fármacia.
Jéquie - BA, 2020.
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PALMEIRA, R.L. “Relatório do experimento 2 - Síntese do Iodofórmio”.
Universidade Federal de Alagoas. Maceió - AL, 2021.
ROSENBROCK, Ligia Cleia Casas et al. Estudo da degradação de formaldeído
por processo fenton. 2016.
SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23,
p. 102-107, 2000.
UFRN. “Química Orgânica Experimental II: Roteiro de práticas”. Instituto de
Química, 2018. Disponível em:
<http://www.quimica.ufrn.br/quimica/download/ORG_II_2018.1.pdf>. Acesso em: 22
set. de 2022
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http://www.quimica.ufrn.br/quimica/download/ORG_II_2018.1.pdf
RESPOSTAS
1) Foi observado, nos referidos experimentos, a precipitação de um sólido
amarelo, caracterizando a síntese do iodofórmio. Para os substratos
utilizados, ou seja, a acetona e o etanol, para isso tem-se as seguintes
equações:
As equações acima mostram que o iodofórmio pode ser obtido a partir da
acetona e também a partir do álcool, duas funções distintas da química orgânica.
Verifica-se, entretanto, que a formação de subprodutos é menor na segunda síntese
demonstrando, assim, um maior rendimento de reação.
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https://www.infoescola.com/quimica/quimica-organica/
2) Encontra-se na forma de cristais hexagonais brilhantes, de cor amarela.
Possui odor persistente e desagradável. Tem ponto de fusão de 121-123 ºC,
massa molar 393,73 g/mol e estrutura tetraédrica.
3) Haleto de Alquila, ou seja, composto orgânico que possui um halogênio
ligado a um carbono saturado de um hidrocarboneto de cadeia aberta. Para o
iodofórmio, tem-se o iodo ligado ao carbono do grupo metil (CHI3<).
4) Sim, após a reação identificou um odor persistente que não é agradável.
5) Os mecanismos que ocorre entre a acetona, tintura de iodo e o NaOH está
listado abaixo:
A primeira etapa consiste no ataque nucleofílico da hidroxila ao hidrogênio da
propanona e do etanol, liberando água e o íon resultante sofre ressonância:
Na segunda etapa o carbono , que está negativo, ataca um dos átomos de
iodo, liberando o íon iodeto. A hidroxila ataca o hidrogênio, liberando água. A
estrutura resultantesofre ressonância:
Na terceira etapa o carbono está negativo, portanto, ataca um dos átomos
de iodo, liberando o íon iodeto. A hidroxila ataca hidrogênio liberando água. Com
isso ocorre a ressonância da estrutura.
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Na quarta etapa, o carbono ataca novamente o iodo e libera o iodeto. Na
sequência, a hidroxila ataca o carbono. O par eletrônico antes compartilhado entre o
oxigênio e o carbono são atraídos pelo oxigênio e o carbono é atraído pelo oxigênio,
que fica negativo. O oxigênio, portanto, ataca o carbono, restabelecendo a ligação.
Nessa etapa a estrutura divide -se em ácido acético e um íon.
A quinta e última etapa, o carbono que está negativo , ataca o hidrogênio.
Forma - se, então o CHI3
6)
𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻 (𝑎𝑞) + 4 𝐼2 (𝑎𝑞) + 2 𝑁𝑎𝑂𝐻 (𝑎𝑞) → 2 𝐶𝐻𝐼3 (𝑠) + 2 𝑁𝑎𝐼 (𝑎𝑞) + 3 𝐻2𝑂 (𝑎𝑞)
Equação 2: reação que ocorre entre etanol, solução de iodo e NaOH formando CHI3
A partir da equação acima, é possível explicar os estudos de Serrula em
1822, pois ele verificou que o tratamento de etanol com hipoiodito, formado a partir
de iodo em solução básica de hidróxido, levava à obtenção de iodofórmio e íon
formado, por reação de oxidação do álcool a acetaldeído, seguida da tri-iodo
metilação e finalizada por hidrólise básica da respectiva cetona via substituição do
ânion CX3 (X = I, Br, Cl).
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