RELATÓRIO AULA PRÁTICA - sínteses orgânicas: acetanilida, p-nitroacetanilida e p-nitroanilina

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INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CÂMPUS LAGES 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
SÍNTESE E ANÁLISE ORGÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: ROTA DE SÍNTESES ORGÂNICAS: 
ACETANILIDA, P-NITROACETANILIDA E P-NITROANILINA 
 
 
 
 
 
 
 
MARIA EDUARDA SANTOS E SILVA 
NATÁLIA CRISTINA RAMOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LAGES, SC 
2023 
 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 3 
2. MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................... 3 
2.1. Materiais e Reagentes .............................................................................. 3 
2.2. Métodos .................................................................................................... 4 
2.2.1. Síntese da acetanilida ........................................................................... 4 
2.2.2. Preparo da p-nitroacetanilida ................................................................ 7 
2.2.3. Preparo da p-nitroanilina ....................................................................... 9 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................... 11 
4. QUESTIONÁRIO ....................................................................................... 15 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................ 17 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A acetanilida é uma amida secundária com a fórmula molecular C8H9NO, permitindo ser 
sintetizada a partir da reação de acetilação da anilina. A acetanilida tem a mesma função 
do paracetamol, agindo como analgésico. Além disso, é encontrada na indústria 
farmacêutica como um intermediário sintético para a obtenção de corantes. Em 
temperatura ambiente tem como forma um sólido branco em formato de flocos. 
Segundo Silva (2018), os métodos mais frequentemente usados na nitração de 
compostos aromáticos são: i) uma mistura de ácido nítrico concentrado e ácido sulfúrico; 
ii) ácido nítrico fumegante com anidrido acético; iii) ácido nítrico com ácido acético e iv) 
ácido nítrico diluído. 
A acetanilida é reagente de partida para a preparação de p-nitroacetanilida, através da 
nitração da acetanilida. A nitração da acetanilida é feita com ácido nítrico, em presença 
da mistura ácido acético glacial/ácido sulfúrico, de forma a manter no meio uma mistura 
do agente nitrante com força média (MERAT e GIL, 2003). A p-nitroacetanilida 
apresenta a fórmula molecular C8H8N2O3, e é o isômero formado em maior quantidade 
quando se mantém a temperatura do sistema da reação inferior a 15°C. 
A p-nitroanilina, por sua vez, é preparada através da hidrólise da p-nitroacetanilida, com 
o uso de ácido como catalisador. Apresenta-se como um composto amarelo e sólido em 
temperatura ambiente, com a fórmula molecular C6H6N2O2, e é utilizada como 
intermediário na síntese de corantes, fármacos e como inibidor de corrosão. 
O objetivo desta prática foi realizar uma rota de sínteses: sintetizar a acetanilida a partir 
da anilina, utilizando a reação de acetilação; sintetizar a p-nitroacetanilida a partir da 
acetanilida utilizando a reação de nitração; e, por fim, preparar a p-nitroanilina a partir 
da p-nitroacetanilida, utilizando a reação de desacetilação. 
Com a realização dessas sínteses, foi possível realizar o estudo dos mecanismos de 
cada uma das reações desenvolvidas no laboratório, bem como determinar o 
rendimento de cada produto obtido, através da estequiometria das reações. 
 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1. Materiais e Reagentes 
 
 
4 
 
Materiais Quantidade Reagentes 
Agitador magnético 1 Ácido Clorídrico 
Balança analítica 1 Acetato de Sódio anidro 
Becker 3 Ácido Acético glacial 
Balão de fundo redondo 1 Anidrido Acético 
Barrinha magnética 1 Anilina 
Barbante 1 Ácido Sulfúrico 
Capilar 2 Ácido Nítrico 
Erlenmeyer 3 Carvão Ativado 
Funil de Buchner 1 Água destilada 
Papel Pregueado 2 P-nitroacetanilida 
Suporte universal 1 Acetanilida 
 
 
2.2. Métodos 
 
2.2.1. Síntese da acetanilida 
 
Através de uma acetilação foi feito o preparo da acetanilida. Primeiro, pesou-se em um 
erlenmeyer 1,0 g de acetato de sódio anidro, em seguida foi adicionado ao mesmo 
recipiente 3,0 mL de ácido acético glacial. Após o preparo da suspensão, ela foi 
direcionada a um agitador magnético, sem o aquecimento, juntamente a uma barrinha 
magnética a fim de ser homogeneizada. 
Em meio à agitação manual, foi adicionado primeiramente 3,0 mL de anilina na capela 
de exaustão e posteriormente adicionou-se 3,5 mL de anidro acético, ainda na capela. 
Em seguida, a mistura no erlenmeyer foi coberta com plástico filme e direcionada 
novamente no agitador magnético, agora ligado por 5 minutos. Passados os 5 minutos, 
a mistura foi despejada sobre um becker contendo 100 mL de água destilada e logo 
levada ao banho de gelo. Agora, com a possibilidade de visualizar as palhetas de 
acetanilida, estas foram filtradas sob vácuo com o auxílio de um funil de buchner e 
lavadas com água gelada. 
5 
 
Para a recristalização da acetanilida, as palhetas formadas foram transferidas para um 
erlenmeyer de 250 mL juntamente com água destilada e em seguida, agitada com 
barrinha magnética. Ainda, foi adicionado 0,2 g de carvão ativado, agitado e depois 
levado para ebulição por alguns minutos. A solução foi filtrada com auxílio de um papel 
pregueado e deixada em repouso para a formação de cristais. Por fim, foi filtrada 
novamente com auxílio de um funil de buchner e seca em temperatura ambiente. 
A fim de se observar a eficácia do processo de purificação da amostra, determinou-se 
o ponto de fusão da acetanilida antes e depois da recristalização. O ponto de fusão foi 
determinado com o auxílio de um termômetro, manta de aquecimento, óleo, barbante, 
becker e um capilar. Primeiramente, o capilar foi fechado com o auxílio da chama de um 
bico de Bunsen. Foi colocado dentro do capilar uma pequena quantidade da amostra, 
nesse caso, a acetanilida. É importante ressaltar que a amostra foi pulverizada antes 
deste procedimento. Além disso, utilizou-se óleo para imergir a amostra, pois a 
substância em questão possui o ponto de fusão maior do que 100°C, então não seria 
possível utilizar água nesse processo, já que esta começaria a entrar em ebulição antes 
que o processo fosse concluído. O capilar foi anexado a um termômetro com auxílio de 
um barbante, garra e suporte universal e posicionado dentro de um becker contendo 
óleo, imergindo a amostra completamente. Assim, o processo da determinação do ponto 
de fusão da amostra iniciou-se. A manta de aquecimento foi ligada e a temperatura 
variava entre 55 a 60°C. Anotou-se a temperatura quando a primeira gota de líquido se 
formava e quando havia a fusão completa do material. 
Fonte: as autoras (2023) 
Figura 1: preparo da acetanilida 
6 
 
 Fonte: as autoras (2023) 
 
 
Fonte: as autoras (2023) 
Figura 2: sistema para determinação do 
ponto de fusão 
Figura 3: quantidade de acetanilida obtida 
na síntese, após a purificação 
7 
 
2.2.2. Preparo da p-nitroacetanilida 
 
Para sintetizar a p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, pesou-se a acetanilida obtida 
na aula anterior, e obteve-se 0,63 g. Ela foi transferida para um balão de 250 mL e, na 
capela, adicionou-se 0,63 mL de ácido acético glacial. Então, o balão foi colocado em 
banho de gelo até que a temperatura do sistema estivesse inferior a 10°C. Na capela, 
adicionou-se 1,05 mL de ácido sulfúrico. E, após preparar uma mistura de 0,42 mL de 
ácido nítrico e 0,315 mL de ácido sulfúrico, ela foi adicionada ao balão, cuidadosamente, 
para não aquecer o sistema. A mistura foi agitada manualmente e de forma ocasional 
durante 15 minutos,transferida para um béquer com água gelada, obtendo-se um 
precipitado amarelo, e, então, filtrada em vácuo. 
Para purificar a p-nitroacetanilida, adicionou-se 15 mL de etanol ao produto obtido, que 
foi aquecido de forma branda até completa dissolução do material. Foi, então, resfriado 
em banho de gelo até ocorrer a formação de cristais. Por fim, filtrou-se o material obtido 
em vácuo, utilizando o funil de Buchner. 
 
 
Fonte: as autoras (2023) 
 
Figura 4: p-nitroacetanilida, insolúvel em 
água gelada 
8 
 
Fonte: as autoras (2023) 
 
Fonte: as autoras (2023) 
 
Figura 5: produto sendo filtrado a vácuo 
Figura 6: quantidade de p-nitroacetanilida obtida, 
após a purificação e secagem da amostra 
9 
 
2.2.3. Preparo da p-nitroanilina 
 
Para o preparo da p-nitroanilina foi pesado 0,3125 g de p-nitroacetanilida preparada na 
aula anterior. O composto foi transferido para um balão de 125 mL e adicionou-se 4,7 
mL de água e 1,6 mL de ácido clorídrico concentrado, em seguida foi aquecido sob 
refluxo por 20 minutos. Como a mistura não obteve nenhum sólido, prosseguimos com 
a etapa seguinte. 
A mistura foi transferida para um erlenmeyer e adicionou-se 0,2 g de carvão ativado, foi 
aquecida por ebulição e passados 10 minutos, filtrada a vácuo com dois papéis filtro. 
Em seguida, o carvão foi lavado com água destilada e o filtrado foi colocado em um 
becker. Com agitação manual, foi adicionado 1,25 g de bicarbonato de sódio e o pH da 
mistura era testado. Caso estivesse ácida, era necessário adicionar mais bicarbonato 
de sódio até neutralizá-la. O pH da solução estava entre 6 e 7, então não foi preciso 
adicionar mais bicarbonato de sódio. Por fim, a suspensão era resfriada em banho de 
gelo e então, filtrada a vácuo. Foi lavada com água gelada a fim de se obter os cristais. 
Foi deixada secar em temperatura ambiente, pesada e calculado o seu rendimento. 
 
Fonte: as autoras (2023) 
Figura 7: reagentes sendo aquecidos 
em refluxo 
10 
 
 
Fonte: as autoras (2023) 
 
 
Fonte: as autoras (2023) 
 
 
 
 
Figura 8: adição de bicarbonato de sódio ao sistema. 
Formação de CO2 
Figura 9: quantidade de p-nitroanilina obtida na 
síntese 
11 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
A acetanilida foi sintetizada através de uma reação de acetilação: adição de um grupo 
acetila, obtido do anidrido acético, à molécula de anilina. Como meio reacional, 
preparou-se uma solução tampão de ácido acético e acetato de sódio; e, para 
recristalizá-la, utilizou-se carvão ativado. 
 
Fonte: Merat e Gil (2003) 
 
 
O mecanismo para a formação da acetanilida consiste na adição da anilina ao grupo 
carbonílico do anidrido acético, formando um intermediário tetraédrico. O par de elétrons 
do oxigênio é responsável por deslocar o grupo de saída, gerando a acetanilida 
protonada. Por fim, o íon acetato remove o próton, e obtém-se como produtos a 
acetanilida e o ácido acético. 
 
Fonte: Souza (2018) 
 
 
Figura 10: reação de acetilação para se obter acetanilida. Na prática em questão, 
utilizou-se a rota A: meio reacional constituído por uma solução tampão de ácido acético 
e acetato de sódio 
Figura 11: mecanismo de formação da acetanilida 
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Através do cálculo do rendimento, observou-se que, após todas as etapas concluídas, 
obteve-se um rendimento de 14,16% de acetanilida. Tal resultado se deve, dentre outras 
circunstâncias, à perda de material durante a filtração com o carvão ativado. 
 
Ao determinar o ponto de fusão da acetanilida, antes do processo de purificação, assim 
que o termômetro marcou 106°C a primeira gota se formou e logo em seguida, com 
114ºC chegou ao ponto de fusão completo. Isso demonstra que a amostra obtida não 
continha apenas acetanilida, visto que essa substância apresenta o ponto de fusão igual 
a 114°C, e substâncias puras mudam de um estado físico para outro em uma pequena 
faixa de temperatura (entre 1 e 2°C). 
Na aula seguinte, após realizar o processo de purificação da substância, observou-se a 
formação da primeira gota de líquido no capilar aos 113°C, e a última gota aos 114°C, 
indicando que a amostra obtida era composta, em sua maioria, apenas da substância 
de interesse, ou seja, a reação de acetilação foi concluída de forma satisfatória. 
A p-nitroacetanilida é obtida através da nitração da acetanilida. A reação em questão 
utilizou o ácido nítrico para reagir com a acetanilida, o ácido acético para diluir a 
acetanilida e o ácido sulfúrico como catalisador. 
Fonte: Merat e Gil (2003) 
 
Figura 12: reação de nitração para se obter p-nitroacetanilida. Na prática em questão, 
utilizou-se a rota A: com o ácido acético para diluir o reagente, e o ácido sulfúrico como 
catalisador 
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O mecanismo da reação consiste na formação do íon nitroso, NO2+, gerado pela mistura 
de ácido nítrico com ácido sulfúrico. Então, os elétrons π do anel aromático atacam o 
íon NO2+, gerando um intermediário carbocátion. Por fim, a abstração do próton restaura 
a aromaticidade do anel. 
 
Fonte: Souza (2018) 
 
Através do cálculo do rendimento, observou-se que, após todas as etapas concluídas, 
obteve-se um rendimento de 37,2% de p-nitroacetanilida. 
 
A p-nitroanilina é obtida através de uma reação de desacetilação: remoção do grupo 
acetila da p-nitroacetanilida. Reagiu-se a p-nitroacetanilida com a água, catalisada pelo 
ácido clorídrico, caracterizando uma hidrólise. Também se utilizou o bicarbonato de 
sódio, para neutralização, e posterior obtenção do produto final. 
Figura 13: mecanismo de formação da p-nitroacetanilida 
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Fonte: Merat e Gil (2003) 
 
O mecanismo da reação consiste em, primeiramente, protonar o oxigênio da carbonila, 
aumentando a eletrofilicidade do carbono. A água atua como o nucleófilo atacando a 
carbonila, gerando um intermediário tetraédrico. A transferência de um próton converte 
o NHR em um bom grupo abandonador, restaurando a carbonila e eliminando o grupo 
amino. Há, então a formação da amina protonada quando o grupo amina captura o 
hidrogênio, e o ácido acético também é formado. Com a adição da base (na síntese 
realizada na aula utilizou-se o bicarbonato de sódio), o sal da amina se converte em 
amina e há a formação da p-nitroanilina. 
 
Fonte: Souza (2018) 
 
 
Figura 14: reação de desacetilação para se obter p-nitroanilina. Na prática em questão, 
não se utilizou nem a rota A, nem a rota B: utilizou-se como catalisador o ácido clorídrico 
(HCl), e como neutralizador o bicarbonato de sódio (NaHCO₃). 
Figura 15: mecanismo de formação da p-nitroanilina 
15 
 
Através do cálculo do rendimento, observou-se que, após todas as etapas concluídas, 
obteve-se um rendimento de 36,5% de p-nitroanilina. 
 
Devido o baixo rendimento obtido na síntese da acetanilida, as sucessivas reações não 
puderam apresentar um rendimento tão elevado, visto que os produtos de cada reação 
eram utilizados para sintetizar os próximos compostos. 
 
4. QUESTIONÁRIO 
 
Questionário 1: determinação do ponto de fusão da amostra 
 
1) Qual a faixa de temperatura que a maioria dos compostos orgânicos se funde? 
A maioria dos compostos orgânicos funde ou se decompõe em temperaturas inferiores 
a 300ºC 
 
2) Uma determinada substância na mudança de estado (sólido para líquido) possui uma 
ampla faixa de temperatura de fusão. O que isso indica? 
Indica que a substância em questão não é uma substância pura, ou seja, ela é uma 
mistura, formada por 2 ou mais compostos diferentes, que possuem pontos de fusão 
diferentes. Pois, durante a fusão de uma substância pura a temperatura deve 
permanecer constante, sendo aceitável uma variação de ±1 °C, na faixa de fusão. 
 
3) Explique: duas amostras puras de um mesmo composto deverão fundir a uma mesma 
temperatura. Entretanto, duas amostras desconhecidas que se fundem a mesma 
temperatura não são necessariamente o mesmo composto. 
As duas amostras de um mesmo composto devem fundirà mesma temperatura porque 
são a mesma substância, e o ponto de fusão é uma propriedade física constante a 
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determinada pressão, ou seja, não varia. No caso das amostras desconhecidas, não é 
possível caracteriza-las como sendo o mesmo material apenas porque fundem a mesma 
temperatura, visto que diferentes substâncias podem apresentar o mesmo ponto de 
fusão. Para caracteriza-las, seria necessário realizar outros testes, como determinar a 
temperatura de ebulição, ou testes de solubilidade, por exemplo. 
 
4) Discuta sobre os valores de faixa de fusão obtidos para sua amostra pura e impura. 
Para a amostra impura, a faixa de fusão variou entre 106 e 114°C, demonstrando, de 
fato, haver outros compostos além da acetanilida, na amostra, provavelmente reagentes 
que não foram completamente consumidos. Após a purificação, o composto fundiu-se 
entre 113 e 114°C, indicando uma maior pureza, devido a menor variação na faixa de 
fusão. 
 
5) Identifique, a partir dos dados obtidos, a natureza da sua amostra. 
A partir da pequena variação do ponto de fusão, e da temperatura de fusão do composto 
obtido ser a mesma da descrita na literatura para a acetanilida (114°C), é possível 
identificar a amostra como pura. 
 
Questionário 2: preparo p-nitroacetanilida 
 
1) Identifique o nucleófilo e o eletrófilo da reação. 
A acetanilida é o nucleófilo (doa elétrons) e o íon nitroso (proveniente do ácido nítrico) 
é o eletrófilo (recebe elétrons). 
 
2) Qual o mecanismo da reação? 
O mecanismo da reação é pela nitração (inserção do grupo nitro) da acetanilida. 
 
3) Qual a função do ácido acético na reação? 
A função do ácido acético é diluir a acetanilida. 
 
4) Qual a função do ácido sulfúrico na reação? 
A função do ácido sulfúrico é aumentar a velocidade da reação, ou seja, é o catalisador. 
 
5) Por que é necessário o controle da temperatura durante a adição da mistura ácido 
nítrico e ácido sulfúrico? 
A temperatura tem extrema influência sobre a orientação do grupo nitro e quando não 
observada com cautela, leva à formação de isômeros indesejáveis. 
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Questionário 3: preparo p-nitroanilina 
 
1) A reação de transformação da p-nitroacetanilida em p-nitroanilina é designada por 
hidrólise. Explique o porquê desse nome. 
É designada por hidrólise porque a p-nitroacetanilida reage com a água para formar a 
p-nitroanilida. A reação em questão é de desacetilação (remoção do grupo acetila da p-
nitroacetanilida), e tem como catalisador o ácido clorídrico. 
 
2) Por que adicionar bicarbonato da reação? Qual o gás desprendido nesse processo? 
A função do bicarbonato era de neutralizar o ácido clorídrico. O gás desprendido era o 
dióxido de carbono. 
 
3) Entre a p-nitroacetanilida e a p-nitroanilina, qual a mais básica? Explique. 
A p-nitroanilina é mais básica, visto que a p-nitroacetanilida tem uma maior tendência a 
receber pares de elétrons, devido o oxigênio do grupo carbonila possuir dois pares de 
elétrons livres. Além disso, evidencia-se a neutralização da p-nitroanilina durante o 
processo da reação, com o bicarbonato de sódio. 
 
5. CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que a rota de sínteses orgânicas: acetanilida, p-nitroacetanilida e p-
nitroanilina foi concluída com êxito, apesar do baixo rendimento das reações. A prática 
em questão contribuiu com a formação acadêmica das estudantes, uma vez que se 
adquiriu habilidades para manusear os equipamentos do laboratório, além de se 
observar, na prática, o mecanismo das reações orgânicas, mas especificamente dos 
processos de nitração, acetilação, desacetilação e hidrólise. 
 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
MERAT, L. M. O. C.; GIL, R. A. D. S. S. Inserção do conceito de economia atômica no 
programa de uma disciplina de química orgânica experimental. Química Nova, v. 26, n. 
5, p. 779-781, 2003. Disponível em: 
https://www.scielo.br/j/qn/a/XYMgJqwjhgLRVQk3gBJTrrv/?lang=pt# 
 
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SOUZA, H. D. S. Selenoglicolicamidas: Síntese, caracterização e avaliações das 
atividades antimicrobiana, leishmanicida e citotóxica em células tumorais. 2018. 
Tese de Doutorado – Programa de Pós-graduação em Química, Universidade Federal 
da Paraíba (UFPB), João Pessoa, 2018. Disponível em: 
https://repositorio.ufpb.br/jspui/bitstream/123456789/13763/1/Arquivototal.pdf