AP QUESTÕES DE ORGÂNICA EXPERIMENTAL PRÁTICA

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AULA PRÁTICA 1 – SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DA ACETANILIDA
1- Forneça as reações e os respectivos mecanismos envolvidos no experimento:
- 1) Ataque nucleofílico do grupo amino sobre o carbono carbonílico do anidrido
acético
- 2) Ocorre a saída do grupo abandonador
- 3) Ocorre a transferência de prótons
- 4) Produto formado é a acetanilida e o subproduto o ácido acético.
2- Qual a função da mistura CH3COO-Na+/CH3COOH durante o processo de síntese?
A mistura atua como uma solução-tampão, para estabilizar o pH e tornar a reação
eficiente. A presença do ácido reduz o pH do meio e protona a anilina, tornando o meio
adequado para que ela se solubilize. Além disso, o acetato de sódio aumenta a polaridade da
água e torna a acetanilida pouco solúvel no meio, o que favorece a cristalização do produto.
3- Qual é o solvente usado na recristalização da acetanilida?
Água gelada (H2O), pois a acetanilida é muito solúvel em água quente, porém pouco
solúvel em água gelada.
4- Por que é recomendável utilizar apenas uma quantidade mínima de solvente no
processo de recristalização?
Utilizar uma pequena quantidade de solvente garante que o composto se dissolva
completamente quando aquecido, mas forma cristais puros quando o solvente é resfriado,
com isso, o mínimo desse solvente é necessário para garantir a formação de cristais puros.
Portanto, deve-se evitar o excesso de solvente, para que na hora dissolver, não ocorra com
que o produto final fique impuro.
5- Por que se usou o carvão ativo na etapa de recristalização?
O carvão ativado foi utilizado para que os pigmentos de anilina ficassem adsorvidos nele,
tendo em vista que que o carvão não solubiliza em água e com o objetivo de purificar a
acetanilida. Assim, o carvão ativado teve a finalidade de remover as impurezas que estavam
insolúveis no soluto, pois as impurezas coloridas ficavam retidas nele, colaborando para a
retenção da matéria resinosa e finamente dividida.
6- Quando e por que se deve utilizar a filtração a quente?
Pois a formação de cristais ocorre rapidamente, podendo serem formados até no próprio funil,
o que pode entupi-lo e ocasionar perda de solução (produto). Logo, é importante a filtração a
quente para que não tenha a formação de cristais no funil, antes de toda a solução ser
transferida por completa para o kitassato, e também para que as impurezas sejam removidas
já que a acetanilida é solúvel em água quente.
7- Por que se usa o papel de filtro pregueado na filtração?
O Papel Filtro Pregueado na filtração é bem vantajoso, por possuir várias camadas de papel
com pregas, pois aumenta a área de superfície da filtração, assim, acaba aumentando a
capacidade de retenção das partículas. Com isso, também ajuda a manter uma taxa de
filtração constante, rápida e precisa.
8- Ao purificar um composto por recristalização, é aconselhável esfriar a solução lenta
ou rapidamente? Explique
Em processos de recristalização, a solução deve ser resfriada lentamente, pois os cristais são
formados por meio das forças intermoleculares, como dipolo-dipolo, dipolo induzido-dipolo
induzido (Forças de Van Der Waals) e ligação de Hidrogênio. Logo, as moléculas precisam
interagir lentamente, a fim de formar redes cristalinas com melhor arranjo das moléculas. O
resfriamento lento permite que maiores cristais sejam formados, além de diminuir a
quantidade de contaminantes da rede cristalina. Desse modo, a estrutura cristalina ideal não
permite que haja espaços contendo contaminantes. Contudo, se o processo de recristalização
for rápido, não será possível a interação eficaz entre moléculas e haveria parte da solução
com resquícios de impurezas no interior do sólido, assim, seria visualizada uma fase amorfa
em forma de precipitado.
9- Quais características deve ter um bom solvente, para que possa ser usado numa
recristalização?
Os solventes utilizados na recristalização devem possuir bons requisitos, a fim de que o
processo seja eficaz. Em se tratando de solubilidade, o solvente precisa ter boa solubilidade
durante o aquecimento e menor solubilidade quando introduzido em ambientes frios. Além
disso, o ponto de ebulição do solvente deve ser inferior ao ponto de fusão do soluto, para que
não seja formada fases amorfas. Ademais, solventes que são inertes ao soluto, atóxicos ou
com baixo nível de toxicidade, não inflamável, ter custo financeiro baixo e serem voláteis.
AULA PRÁTICA 2 – Síntese e purificação do 1-bromobutano
1. Faça o mecanismo da reação detalhando cada etapa.
O 1-bromobutano é produzido a partir de reações de substituição nucleofílica bimolecular
(SN2). Neste tipo de reação, um nucleófilo, que pode ser um íon negativo ou molécula sem
carga com par de elétrons não compartilhados, substitui um grupo abandonador na molécula
que sofre a substituição (substrato).
No caso, o hidróxido (-OH) será o grupo de saída (abandonador) e o Br será o nucleófilo.
Além disso, o ácido sulfúrico tem a função de transferir o próton para o álcool e tornar a
hidroxila em um bom grupo de saída.
A reação SN2 ocorre em apenas uma etapa através da formação de um arranjo instável de
átomos (o estado de transição), sendo também um exemplo de reação sincronizada
(concertada), já que a formação e a quebra da ligação ocorrem simultaneamente através de
um único estado de transição.
REAÇÃO DE FORMAÇÃO DO 1-BROMOBUTANO:
+ KBr + H2SO4 → + KHSO4 + H2O
O butan-1-ol (álcool primário) reage com a solução de brometo de potássio e excesso de
ácido sulfúrico concentrado.
A reação entre o brometo de sódio e o ácido sulfúrico dá origem a ácido bromídrico, como
mostra a reação a seguir:
KBr + H2SO4 KHSO4 + HBr
O uso de excesso de ácido sulfúrico permite aumentar a conversão dos reagentes. E também,
a presença de um ácido forte como o ácido sulfúrico faz com que o butan-1-ol seja protonado
(pois o ácido disponibilizará de H lábeis), transformando o grupo hidroxilo (-OH) num bom
grupo de saída, ou seja, água (H2O) que é uma molécula neutra. O íon brometo advindo do
ácido bromídrico reage assim como nucleófilo, ocorrendo a reação de substituição.
O mecanismo dessa reação será mostrado a seguir:
Como dito anteriormente, o ânion bromo (Br-) irá reagir como nucleófilo, ou seja, doará seu
par de elétrons livre, e o hidróxido (OH-) terá a finalidade de grupo abandonador e sairá do
substrato. Essa reação utilizou-se de ácido sulfúrico concentrado com o objetivo de transferir
o próton para o álcool e tornar a hidroxila em um bom grupo de saída, tendo a formação da
água (H2O).
Além disso, o íon brometo originado do ácido bromídrico reage como nucleófilo e se insere
no substrato, forma-se o estado de transição e assim a reação de substituição acontece. Então,
como o nucleófilo se aproxima por trás do carbono do lado diretamente oposto ao grupo
abandonador, à medida que o nucleófilo forma uma ligação e o grupo abandonador se afasta,
e o átomo de carbono sofre inversão (configuração tetraédrica é invertida para o lado oposto),
como apresentado na imagem acima.
2. Qual a função do ácido sulfúrico nesta reação?
No mecanismo de síntese do Bromobutano, há o H2SO4 que servirá como uma espécie que
doa próton, ou seja, realiza a transferência de um hidrogênio. Esse processo deve-se ao fato
de que o substrato utilizado é um álcool e o grupo hidroxila presente no mesmo, faz com que
esse substrato possua um grupo de saída muito ruim, pois resulta em produtos básicos fortes.
Logo, quando os grupos abandonadores são bases fortes é preciso realizar a protonação e
somente em seguida é realizada a substituição. Se os produtos formados fossem bases fortes,
o grupo abandonador (forte) reagiria novamente com o eletrófilo, ou seja seria um produto
altamente reativo e instável. Portanto, o H2SO4 reage com o eletrófilo, fazendo a protonação e
tendo como produto a água que é uma base fraca e eletricamente neutra. Assim, o objetivo de
toda e qualquer reação é formar produtos mais estáveis que seus precursores, ou seja, até que
se alcance a estabilidade.
3. Quem é o reagente limitante para essa reação?
1- butanol kBr
D = 1,2739 g/ml
MM = 137,02 MM = 119
1,27 x 1 ml n = 39/119
x x 25ml n = 0,3277 mols
x = 31,75g
n = 31,75/137,02
n = 0,2317 mols
O 1-butanol é o reagente limitante, pois ele está em menor quantidade.
4. Qual a função do sulfato de sódio do processo final?
O NaSO4, por ser higroscópico, ou seja, consegue absorver moléculas de água
que tenham restado na reação. Ao adicionar o sulfato de sódio ele irá “agarrar” as gotículas
de água formando agregados, conseguindo assim refirá-las.
AULA PRÁTICA 3 – Síntese e purificação do AAS
1- Qual é o mecanismo da reação entre o ácido salicílico e o anidrido acético, em meio
ácido?
ANIDRIDO ACÉTICO ÁCIDO SALICÍLICO
ÁCIDO ACETILSALICÍLICO + ÁCIDO ACÉTICO
De forma geral, a síntese da aspirina ocorre por meio de uma reação de acetilação do ácido
salicílico, que consiste no ataque nucleofílico do grupo -OH fenólico sobre o carbono
carbonílico do anidrido acético e seguido de eliminação de ácido acético, como um
subproduto da reação. Além disso, utiliza-se o ácido sulfúrico como um catalisador desta
reação de esterificação, tornando-a mais rápida e prática.
Inicialmente, acontece a protonação de um dos oxigênios do anidrido, por meio da
transferência de próton do H2SO4; Com a protonação, o anidrido aumenta seu caráter
eletrofílico e será atacado por elétrons livres do oxigênio da hidroxila localizado no ácido
salicílico; Há a formação da nova ligação dupla C=O e a eliminação do ácido acético (grupo
abandonador); Em seguida, haverá a desprotonação do produto formado, reconstituindo o
catalisador (H2SO4) e tendo como produto final o ácido acetilsalicílico.
2- O H+ atua, na reação de preparação do AAS, como um reagente ou como um
catalisador? Justifique sua resposta.
Na reação de preparação do AAS (Ácido acetilsalicílico), o íon H + atua como um catalisador
e não como um reagente. Pois, o papel do H + na reação é aumentar a velocidade da reação,
sem ser consumido ou alterado quimicamente. Ele faz isso fornecendo um local de ligação
para os reagentes se unirem e formarem um intermediário reativo, que não se decompõe para
formar o produto final.
3- Qual o reagente limitante usado nesta experiência? Justifique calculando o número
de mols de cada reagente.
Anidrido: Ácido Salicílico
D = 1,08 4,9g/ml
MM = 102,09 MM = 138,12
n = m/MM
1,08 x 1ml
x 10ml n = 4,9/138,12
x = 10,8g n = 0,03547mols
n = 10,8/102,09
n = 0,10578 mols
O agente limitante é o ácido salicílico, pois o mesmo se encontra em menor quantidade.
REFERÊNCIAS
BARREIROS, A; MACHADO, S. Cesad - Roteiro de prática em química orgânica
experimental - Aula 3 - Recristalização. São Cristóvão - SE, 2010. Acesso em: 30 abr.
2023.
DOMINGUES, Larissa de A.; MAGALHÃES, Cássia G.; SANDRI, Marilei C. M. Síntese do
Ácido Acetilsalicílico: Uma proposta para Laboratórios de Graduação empregando a Química
Verde. Revista Química Nova Escola. São Paulo-SP, Vol. 44, N° 2, p. 105-114, maio 2022.
Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc44_2/03-ODS-84-21.pdf. Acesso em: 01
maio 2023.