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Universidade Federal de São Carlos
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Química
Fotorredução da Benzofenona e Rearranjo do Benzopinacol a
Benzopinacolona
Química Orgânica Experimental II
Prof. Dr. Edson Rodrigues Filho
Bianca Munhoz 800847
Lívia Marques Santos Barreto 800881
Vinícius Jiricó de Osti 791644
São Carlos
2023
Sumário
1. Resumo................................................................................................................................3
2. Introdução........................................................................................................................... 3
3. Procedimento Experimental.............................................................................................. 4
3.1 Procedimento Experimental fotorredução da benzofenona.........................................4
3.2 Procedimento Experimental rearranjo do o benzopinacol-benzopinacolona.............4
4. Resultados e Discussões...................................................................................................5
4.1 Fotorredução da Benzofenona........................................................................................ 5
4.1.1 Aspectos gerais da síntese...........................................................................................5
4.1.2 Rendimento.................................................................................................................... 6
4.1.3 Infravermelho................................................................................................................. 7
4.1.4 Fator E.............................................................................................................................9
4.2.1 Aspectos gerais da síntese.........................................................................................10
4.2.2 Rendimento................................................................................................................. 11
4.2.3 Cromatografia em camada delgada........................................................................... 13
4.2.4 Infravermelho e UV-Vis................................................................................................13
4.2.5 Fator E...........................................................................................................................15
5. Conclusão………………………………………………………………………………………...15
6. Referências........................................................................................................................15
2
1. Resumo
Estudo de reações de fotorredução da benzofenona em isopropanol e
rearranjo do benzopinacol para formação da benzopinacolona. Os produtos foram
isolados da mistura reacional e caracterizados com o uso de técnicas analíticas,
como determinação do ponto de fusão, cromatografia em camada delgada (CCD) e
espectroscopia no infravermelho (FTIR).
Figura 1: Fotorredução da Benzofenona e Rearranjo do Benzopinacol a Benzopinacolona. Fonte:
autor (ChemDraw).
2. Introdução
As reações fotoquímicas estão presentes no cotidiano da população e
possuem extrema importância. O princípio que as rege é a absorção e consequente
emissão de energia, na forma de luz, criando estados excitados transientes que
alteram as propriedades físico-químicas da molécula original. Essas novas espécies
podem se separar, mudar para novas estruturas, combinar com outras moléculas,
etc.1 As transformações de estados excitados incluem a fragmentação homolítica e a
heterolítica, produzindo intermediários reativos, rearranjos e outros produtos.
Quando a energia é absorvida, um elétron pode ser promovido a um orbital de nível
superior vazio. Se os elétron desemparelhados mantiveram spins opostos, diz-se
que a molécula está no estado singleto. Se estiverem com spins no mesmo lado,
encontra-se no estado tripleto.2
No presente relatório, realizou-se a fotorredução da benzofenona, que após a
reação, torna-se benzopinacol. A primeira molécula se apresenta como um sólido
cristalino incolor e possui um papel como agente fotossensível, além de ser um
metabólito de plantas.3 Já o benzopinacol é um catalisador na formação de
poliésteres insaturados.4 Na primeira etapa da reação, tem-se a transformação da
benzofenona no seu estado tripleto, que só é formado após o estado singleto passar
por um processo não radioativo. O estado tripleto age, então, como um radical,
3
usando um H do solvente e formando dois radicais livres. O radical
hidróxi-isopropílico doa um átomo de H para uma molécula de benzofenona não
ativada, gerando acetona e um novo radical livre de benzidrol. Por fim, os dois
radicais de benzidrol se combinam, formando o benzopinacol.5
Após a reação fotoquímica, ainda foi realizado um rearranjo, que é quando
um átomo ou um grupo de átomos, um íon ou unidade química migra de um átomo
para outro, na mesma ou em outra espécie, resultando em um isômero estrutural da
molécula original.6 Podem ser catiônicos, aniônicos, radicalares ou concertados,
sendo o primeiro tipo o mais comum. No presente relatório, ocorre o rearranjo do
benzopinacol à benzopinacolona, quando aquecido na presença de ácido sulfúrico,
pois 1,2-dióis formam cetonas. A estereoquímica da reação envolve uma relação
antiperiplanar entre a água, que é o grupo de saída, e o grupo que migra num
mecanismo Sn2.5 Com base nessas informações, o experimento pôde ser realizado.
3. Procedimento Experimental
3.1 Procedimento Experimental fotorredução da benzofenona.
Para a fotorredução da benzofenona, em um tubo de ensaio, adicionaram-se
1,36 g de benzofenona e 10 mL de isopropanol. Aqueceu-se o tubo de ensaio em
banho maria para dissolver toda benzofenona. Fechou-se o tubo hermeticamente e
este foi exposto à luz solar por uma semana. Tal procedimento foi realizado pelo
técnico e, na semana seguinte, o produto formado foi filtrado a vácuo e lavado com
pequenas quantidades de isopropanol. O produto foi secado ao ar, tendo a sua
massa determinada e o rendimento calculado. Os resíduos foram descartados
adequadamente conforme o indicado pelo técnico do laboratório.
3.2 Procedimento Experimental para o rearranjo do o
benzopinacol-benzopinacolona
Para o rearranjo do benzopinacol-benzopinacolona, em um balão de fundo
redondo com capacidade de 50mL, foi adicionado 0,850 g de benzopinacol, 7 mL de
ácido acético glacial e duas gotas de ácido sulfúrico concentrado. Com um sistema
montado por manta de aquecimento, balão de fundo redondo contendo a mistura e
um condensador de refluxo devidamente conectados, o aquecimento foi iniciado e
4
mantido por 10 minutos em refluxo. Após o aquecimento, a mistura foi resfriada
lentamente por adição de cerca de 7 mL de etanol e agitação manual. O sistema foi
mantido em repouso em banho de gelo para forçar a cristalização do sólido branco,
sendo, então, filtrado a vácuo e lavado com etanol. Após lavados, os cristais
secaram no ar e foram pesados para que tivessem seu rendimento calculado. Foi
realizado também uma cromatografia em camada delgada com o material de partida
(benzofenona) e do produto (benzopinacolona)
4. Resultados e Discussões
4.1 Fotorredução da Benzofenona
4.1.1 Aspectos gerais da síntese
A fotorredução da benzofenona ocorreu durante a exposição da solução de
álcool isopropílico e benzofenona ao sol. A solução também foi fechada para evitar
interferência do oxigênio durante a reação.
Ao ocorrer a excitação eletrônica, há formação de um estado excitado triplete
(T*), o qual atua abstraindo um hidrogênio do solvente, neste caso o Isopropanol,
formando assim dois radicais livres. Em seguida, o radical hidroxi-isopropílico doa
um próton, na forma radicalar, para uma molécula não excitada de benzofenona
presente no meio, originando assim uma molécula de acetona e um segundo radical
benzidrol. Posteriormente estes radicais livres passam por uma dimerização levando
a formação do Benzopinacol (figura 2).
5
Figura 2: Mecanismo de reação da fotorreduçãoda benzofenona. Fonte: autor (ChemDraw)
4.1.2 Rendimento
Inicialmente, encontra-se a quantidade de mols teórica de benzopinacol que
deveria se formar na reação, considerando que a massa obtida foi de 0,850 g, que a
benzofenona possui massa molar de 182,22 g/mol, que foram pesados 1,360 g
como material de partida e que a reação de formação do benzopinacol a partir da
benzofenona é de proporções 2:1.
𝑛
𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜𝑓𝑒𝑛𝑜𝑛𝑎
 = 1,360 𝑔
182,22 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 0, 0075 𝑚𝑜𝑙 
= 0,0037 mol0,0075
2
6
Então, calcula-se a massa teórica que deveria ter sido obtida na reação,
considerando a massa molar do benzopinacol (366,46 g/mol).
0, 0037 𝑚𝑜𝑙 − 𝑥𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 − 366, 46 𝑔/𝑚𝑜𝑙
x = 1,355 g
Por fim, pode-se encontrar o rendimento obtido.
1, 355 𝑔 − 100%
0, 850𝑔 − 𝑥%
x = 62,7 %
Portanto, o rendimento para a síntese do benzopinacol foi de 62,7%.
4.1.3 Infravermelho
A análise por infravermelho não foi realizada, pois o benzopinacol foi utilizado
para a síntese do rearranjo do benzopinacol em benzopinacolona, então não foi
reservado. Sendo assim, para fins de aprendizagem, um espectro da benzofenona
foi selecionado da literatura7 para análise neste relatório. Já para o benzopinacol, o
espectro de infravermelho foi realizado.
O espectro de infravermelho para a benzofenona (figura 3) apresenta bandas
intensas em 1650 que são referentes à cetona (C=O), em 1450 e 1600𝑐𝑚−1 𝑐𝑚−1
que são referentes à ligação C=C dos aromáticos e em 700 há uma𝑐𝑚−1 𝑐𝑚−1
banda que refere-se ao anel aromático monossubstituído.
No espectro para o benzopinacol (figura 4) há uma banda intensa em 3500
referente ao grupo OH, entre 3050 e 1680 são ligações C-H do tipo𝑐𝑚−1 𝑐𝑚−1 𝑐𝑚−1
, em 1500 que é referente à ligação C=C dos anéis aromáticos e uma banda𝑠𝑝3 𝑐𝑚−1
intensa em 700 que se refere ao anel aromático monossubstituído, assim como𝑐𝑚−1
ocorre para a benzofenona.
7
É possível diferenciar os compostos, deduzindo que houve a formação do
benzopinacol pois há o desaparecimento da banda referente à cetona e o
aparecimento das bandas referentes ao grupo hidroxila (OH). Ainda assim, há
bandas semelhantes devido aos dois compostos possuírem anéis aromáticos em
suas estruturas.
Figura 3: Espectro de infravermelho da benzofenona. Fonte: Spectral Database for Organic
Compounds.
Figura 4: Espectro de infravermelho do benzopinacol. Fonte: autor (2023)
8
4.1.4 Fator E
O fator E foi definido pelo Prof. Roger Sheldon, na Universidade Delft na
Holanda, e mostra a quantidade real de resíduo gerado em um processo, levando
em consideração todos os reagentes, solventes e até mesmo a energia necessária,
uma vez que o seu consumo gera dióxido de carbono que é liberado na atmosfera e
é definido como a razão entre a massa de resíduo e a massa do produto.
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 − 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 = 7,01 𝑔
0,850 𝑔 = 8, 25 
Neste caso, o ideal para o fator E é que este seja igual a 0. Neste
procedimento, o valor foi de 8,25 o qual ainda sim é indicativo de uma química fina8
e o valor baixo se deve ao fato da fotorredução da benzofenona envolver menos
sínteses e etapas.
4.2 Rearranjo do Benzopinacol a Benzopinacolona
4.2.1 Aspectos gerais da síntese
Na reação do benzopinacol à benzopinacolona acontece um rearranjo, no
qual o número de carbono do produto é o mesmo que do substrato, porém a
maneira em que os átomos estão ligados na estrutura, é reorganizada. Esses
rearranjos ocorrem geralmente pela diferença de estabilidade entre o substrato e o
produto ou entre intermediários formados durante a reação. Os rearranjos podem
ser catiônicos, aniônicos, radicalares ou concertados (rearranjos sigmatrópicos).
No caso do benzopinacol a benzopinacolona, o rearranjo catiônico ocorre
catalisado por ácido, protonando um grupo hidroxila, resultando na formação de
água como um bom grupo de saída produzindo um carbocátion terciário
intermediário O diol não simétrico migra o grupo que em geral é mais rico em
elétrons, nesse caso, um grupo fenil, seguido da desprotonação da carbonila,
formando assim, a benzopinacolona.
9
Figura 5: Mecanismo de reação do rearranjo do benzopinacol a benzopinacolona. Fonte: autor
(ChemDraw).
4.2.2 Rendimento
Inicialmente, encontra-se a quantidade de mols teórica de benzopinacolona
que deveria se formar na reação, considerando que a massa obtida foi de 0,850 g,
que o benzopinacol possui massa molar de 366,45 g. e que a reação de𝑚𝑜𝑙−1
formação do benzopinacol a partir da benzofenona é de proporções 1:1.
10
𝑛
𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜𝑝𝑖𝑛𝑎𝑐𝑜𝑙 
 = 0,850𝑔
 366,45 𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 0, 0023 𝑚𝑜𝑙 
Em seguida, calcula-se a massa teórica que deveria ter sido obtida na reação,
considerando a massa molar do benzopinacolona (348,15 g/mol)
0, 0023 𝑚𝑜𝑙 − 𝑥 𝑔
1 𝑚𝑜𝑙 − 348, 15 𝑔/𝑚𝑜𝑙
x = 0,800 g
Por fim, pode-se encontrar o rendimento obtido.
0, 850 𝑔 − 100 %
0, 730 𝑔 − 𝑥 %
x = 85,88 %
Portanto, o rendimento para o rearranjo do benzopinacol a benzopinacolona
foi de 85,88 %.
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4.2.3 Cromatografia em camada delgada
Figura 6: cromatografia em camada delgada - benzofenona e benzopinacol.
Mp: material de partida - benzofenona
P: produto - benzopinacolona
Valores para o cálculo de Rf:
b: 3 cm
a Mp1:1,9 cm
a Mp2:1,3 cm
a P: 2cm
Rf: a ÷ b
Rf (Mp 1): 1,9 ÷ 3 = 0,633
Rf (Mp 2):1,3 ÷ 3 = 0,433
Rf (P): 2 ÷ 3 = 0,667
O valor de Rf parecido entre o Mp e o P é devido ao fato de terem grupos
parecidos em suas estruturas, como a cetona. Para uma melhor cromatografia, era
necessário fazer a comparação com o benzopinacol e o resultado esperado seria a
benzopinacolona tendo maior Rf, pelo seu grupo cetona interagir mais com a sílica.
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4.2.4 Infravermelho e UV-Vis
O produto final benzopinacolona após filtrado, pesado e secado, foi analisado
por FTIR. A presença de um estiramento de cetona em 1700 cm-1 e a ausência do
estiramento hidroxila em 3500 cm-1 nos espectros de benzopinacolona indicaram a
conversão bem-sucedida de benzopinacol em benzopinacolona .
Figura 7: Espectro de infravermelho do benzopinacol Fonte: autor (2023)
Figura 8: Espectro de infravermelho do benzopinacolona Fonte: autor (2023)
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Figura 9: Espectro de UV-Vis do benzopinacolona
No espectro UV-Vis, a banda observada de 200 a 300 nm caracteriza o grupo
carbonila na benzopinacolona.
4.2.5 Fator E
O fator E, como já discutido na seção 4.1.4, foi calculado também para o
rearranjo do pinacol.
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑢𝑠𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 − 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜
0,850g benzopinacol + 7,34 g de ácido acético + 5,48 gramas de etanol
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝐸 = 13,67 𝑔
0,730 𝑔 = 18, 72 
O ideal para o fator E é que seja igual a 0, porém, o valor obtido foi de 18,72,
o qual ainda é um indicativo de uma química fina8. O valor baixo se deve ao fato do
rearranjo ocorrer em poucas etapas.
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5. Conclusão
Foi realizada a fotorredução da benzofenona, seguida do rearranjo do
benzopinacol à benzopinacolona. Pôde-se notar que ambas etapas ocorreram de
acordo com aquilo que era esperado. O rendimento encontrado para o benzopinacol
formado foi de 62,7 %. É possível notar que o produto obtido era o esperado pela
análise do infravermelho, observando que há o desaparecimento da banda referente
à cetona e o aparecimento das bandas referentes ao grupo hidroxila (OH), quando
comparado com o espectro do produto de partida. A respeito da etapa do rearranjo
para a benzopinacolona, o rendimento obtido para esta molécula foi de 85,88 %.
Realizou-se também a cromatografia em camada delgada, na qual comparou-se a
benzofenona com o produto, sendo o valor de Rf parecido entre as duas moléculas,
devido ao fato de terem grupos parecidos em suas estruturas, como a cetona. Já no
infravermelho, a presença de um estiramento de cetona em 1700 cm-1 e a ausência
do estiramento hidroxila em 3500 cm-1nos espectros de benzopinacolona, indicaram
a conversão bem-sucedida de benzopinacol em benzopinacolona. O fator E para as
duas etapas do experimento indicam uma química fina.
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6. Referências
[1] Photochemical reaction. Disponível em:
. Acesso em 23 out. de
2023.
[2] Cilento, G. Quím. Nova 1993, 16, 574.
[3] Benzophenone. Disponível em:
. Acesso em 23 out.
de 2023.
[4] Benzopinacol. Disponível em:
. Acesso em 23 out. de 2023.
[5] Corrêa, A. G., de Oliveira, K. T., Paixão, M. W., & Brocksom, T. J. (2016). Química
Orgânica Experimental: Uma Abordagem de Química Verde, Editora
Campus-Elsevier: São Paulo.
[6] Rearrangement reactions. Disponível em:
. Acesso em 23
out. de 2023
[7] Spectral Database for Organic Compounds:
http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgibin/cre_index.cgi
[8] LENARDAO, Eder João et al . "Green Chemistry": os 12 princípios da química
verde e
sua inserção nas atividades de ensino e pesquisa. Quím. Nova, São Paulo , v. 26, n.
1, p.123-129, Jan. 2003, disponível em:
16
http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgibin/cre_index.cgi
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