Relatório 2 ORG EXP 2-2

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA 
QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL 
 
Paulo Vitor da Silva Braga 
Ester Sousa Dos Santos 
 
 
 
 
 Síntese e purificação da p-nitroacetanilida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Niterói/RJ 
 
 2025 
 
 
1. Introdução 
A p-nitroacetanilida é uma molécula orgânica que possui a fórmula molecular C₆H₆N₂O₂. Em 
temperatura ambiente, é um sólido amarelo1. Os nitroaromáticos são muito importantes para a 
indústria química, pois são usados para síntese de fármacos, agrotóxicos, pesticidas, explosivos, 
corantes e dentre outros. Além disso, são a única fonte comercial de grupo nitro ligado no anel 
aromático2. 
A p-nitroacetanilida pode ser obtida através da acetanilida em múltiplas etapas: 
 
Figura 1 - etapas da síntese da p-nitroacetanilida1 
Partindo da acetanilida para chegar na p-nitroacetanilida, a nitração ocorre através do mecanismo de 
substituição eletrofílica aromática. As reações de substituição eletrofílica aromática são reações em 
que um átomo de hidrogênio ligado ao anel é substituído por um eletrófilo, ele ataca o anel aromático 
formando um cátion intermediário3. O intermediário catiônico formado na (SEAr) da acetanilida é 
estável o suficiente, pois a carga positiva é deslocalizada para as posições orto e para. Devido ao 
efeito de ressonância, esse cátion é estabilizado4. 
Por ser um grupo volumoso, o acetamido orientará a substituição preferencialmente na posição para 
anel aromático, atuando como um grupo protetor. Além do grupo protetor, faz-se o uso do controle 
cinético, a reação acontece a baixas temperaturas a fim de que não se forme outros produtos.O 
eletrófilo que ataca o anel na nitração é o íon nitrônio, obtido através da reação entre ácido nítrico e o 
ácido sulfúrico4. 
As reações de nitração são, na sua maioria, processos exotérmicos, nos quais a temperatura exerce 
influência direta sobre o desenvolvimento da reação. O aumento da temperatura eleva o grau de 
nitração, resultando em maior formação do produto nitrado, porém também favorecendo a geração de 
subprodutos, principalmente compostos supernitrados5. Além disso, o ácido nítrico atua como um 
agente oxidante cujo poder se intensifica com a elevação da temperatura; assim, compostos orgânicos 
utilizados podem ser convertidos em produtos oxidados sem valor comercial, o que reduz o 
rendimento global do processo e, frequentemente, exige uma purificação rigorosa do derivado nitrado 
principal. Nas reações de nitração aromática, a temperatura afeta diretamente a orientação do grupo 
nitro, especialmente em derivados aromáticos substituídos, o que pode levar à formação de isômeros 
indesejáveis6. 
 
 
 
2. Objetivo 
Realizar a síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, caracterizá-la por cromatografia em 
camada fina (CCF) e aferição do ponto de fusão. 
 
3. Metodologia 
3.1 - Síntese da p-nitroacetanilida 
 Mistura A 
● Adicionou-se 5,41 g de acetanilida em um erlenmeyer de 125 mL. No mesmo erlenmeyer, 
colocou-se 6 mL de ácido glacial e agitou-se até obter uma suspensão. 
● Adicionou-se 12,51 mL de ácido sulfúrico 98% sob agitação constante 
● o erlenmeyer foi colocado em banho de gelo para que a temperatura ficasse entre 0-10ºC 
 Mistura B 
● Adicionou-se 2,63 mL de ácido nítrico 68%. No mesmo erlenmeyer, colocou-se 1,63 mL de 
ácido sulfúrico 98% 
 Mistura A + B 
● A mistura B foi adicionada à mistura A com o auxílio de uma pipeta. Nesta etapa, é necessário 
que a adição de seja feita bem vagarosamente e com o uso de um termômetro para garantir que 
a temperatura fique abaixo de 10ºC. 
● Após a adição, o erlenmeyer foi retirado do banho de gelo e deixado em repouso por cerca de 
45 minutos 
● Sob agitação vigorosa, verteu-se a mistura sobre gelo picado para precipitar o sólido 
● Após 15 minutos de repouso, o sólido foi filtrado a vácuo e lavado diversas vezes com água 
gelada 
● Guardou-se o sólido para secar 
 Teste de identificação do grupo nitro 
● Colocou-se alguns cristais do produto nitrado em um tubo de ensaio. 
● Adicionou-se no tubo de ensaio, 2 mL de uma solução recém preparada de sulfato ferroso 
amoniacal 5% (m/v), 1 gota de ácido sulfúrico 20% (diluído em 1 gota de água) e 1 mL de 
hidróxido de potássio 10% (m/v) 
 
 
 
3.1 -Caracterização da p-nitroacetanilida 
● Pegou-se uma pequena amostra do sólido para aferição do ponto de fusão 
● Utilizou-se cromatografia em camada delgada fina 
● Colocou-se alguns cristais do produto nitrado em um tubo de ensaio, adicionou-se no tubo de 
ensaio, 2 mL de uma solução recém preparada de sulfato ferroso amoniacal 5% (m/v), 1 gota 
de ácido sulfúrico 20% (diluído em 1 gota de água) e 1 mL de hidróxido de potássio 10% 
(m/v) 
4. Resultados e discussões 
4.1 Resultados 
 Obtenção do sólido 
Cor Amarelo claro 
Massa esperada 7,21 g 
Massa obtida 9,91 g 
Rendimento 137,43% 
 Tabela 1: Resultados da obtenção do sólido da síntese da p-nitroacetanilida. 
Caracterização do sólido 
Ponto de fusão 160-163ºC 
Teste de confirmação (grupo 
nitro) 
Cor: castanho avermelhado 
Tabela 2: Caracterização físico-química do sólido. 
Cromatografia em camada delgada (CCD) 
 
Figura 1: Placa de CCD. 
 
 
Substâncias Distância percorrida pela 
substância (dr) em cm 
Distância percorrida 
pela fase móvel (dm) 
em cm 
Fator de retenção (Rf = 
dr / dm) 
 Padrão de 
Acetanilida (A) 
2,6 3,0 0,867 
Padrão de 
p-nitroacetanilida 
(P) 
2,7 3,0 0,900 
Padrão de 
p-nitroanilina (PA) 
2,2 3,0 0,733 
Amostra (AM) 2,3 3,0 0,767 
Tabela 3: Cálculo dos fatores de retenção (Rf) das substâncias por CCD. 
 
 4.2 Discussões 
Na reação de formação do eletrófilo (íon nitrônio), o ácido nítrico atua como base de Bronsted- Lowry, 
aceitando o próton do ácido sulfúrico. Isso ocorre, pois o pKa do ácido sulfúrico (Pka= -3) é menor do 
que o pKa do ácido nítrico (pKa= -1,4 a -1,0) 7 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: etapas da formação do íon nitrônio7 
O íon nitrônio é altamente reativo devido a carga positiva do nitrogênio, além disso, sua geometria 
linear facilita seu ataque ao hidrogênio do anel aromático. Ele ataca o próton através da reação de 
substituição eletrofílica. O grupo acetamido (-NHCOCH3) é um orto/para diretor, pois possui elétrons 
livres. Com a saída do hidrogênio do anel, forma-se um intermediário catiônico com a carga positiva 
deslocalizada nas posições orto e para. Devido a deslocalização eletrônica ocasionada pelo grupo 
doador (-NHCOCH3) o intermediário catiônico formado na SEAr é estabilizado8. 
 
 
Embora o grupo acetamido seja orto/para diretor, a reação ocorre preferencialmente na posição para 
devido ao efeito estérico deste grupo volumoso: 
 
Figura 3: Estrutura do acetamido⁸ 
 
Para garantir que a nitração ocorre preferencialmente na posição para, além do grupo volumoso, a 
reação é realizada sob controle cinético de temperatura entre 0º - 10ºC. Esse controle da temperatura, 
minimiza a chance de formação de produtos secundários, pois o produto cinético é favorecido⁵. 
O sólido obtido apresentou-se com coloração amarela⁹, o que é previsto para nitroaromáticos, 
entretanto somente a cor não é o suficiente para garantir que o produto obtido está puro. 
Pelo resultado do rendimento (137,43%), é possível concluir que o produto formado está impuro ou 
que houve erros experimentais. É provável que nos cristais ainda houvesse água ou solvente 
proveniente da recristalização. Durante a filtração, o procedimento é que se lave diversas vezes o 
sólido, a fim de retirar o ácido sulfúrico, no entanto, é possível que não tenha sido lavado o suficiente. 
Portanto, uma outra possibilidade para explicar tal rendimento é que tenha formado produtos 
secundáriosdevido ao meio ácido e a água presente no cristal. Nessas condições, o ácido sulfúrico 
pode hidrolisar a p-nitroacetanilida formando a p-nitroanilina⁹. Além disso, também pode ocorrer 
dinitração, levando a formação de outros produtos indesejáveis. 
O ponto de fusão prevista na literatura é entre 215-217ºC10, no entanto, o ponto de fusão observado foi 
bastante inferior, mais uma vez indicando a impureza do sólido. 
O teste de confirmação para o grupo nitro, ocorreu conforme esperado, resultando na cor castanho 
avermelhado, característica de grupo nitro. Porém, como visto anteriormente, é bastante possível que 
outros compostos contendo o grupo nitro tenha sido formado. 
Foi realizada também uma análise por cromatografia em camada delgada (CCD), utilizando como 
eluente hexano:acetato de etila, em um gradiente 7:3, respectivamente. As amostras utilizadas para 
 
 
fazer a comparação e caracterização foram acetanilida (A) padrão, p-nitroacetanilida (P) padrão, 
p-nitroanilina (PA) padrão e amostra (AM). 
Após a eluição, a placa foi revelada em 254 nm na câmara de UV e a partir do seu perfil 
cromatográfico, notou-se que a partir da tabela 3, a p-nitroacetanilida apresenta um fator de retenção 
(Rf) de 0,900, o valor mais alto entre as substâncias analisadas. Esse alto Rf indica que a 
p-nitroacetanilida tem menor interação com a fase estacionária polar e maior afinidade pela fase móvel 
predominantemente apolar, o que está de acordo com sua estrutura orgânica, que é menos polar que os 
compostos como a p-nitroanilina. A amostra apresenta um Rf de 0,767, que é intermediário, mas mais 
próximo dos valores da p-nitroanilina (0,733) do que da p-nitroacetanilida. Essa diferença sugere que, 
na amostra, que a síntese da p-nitroacetanilida não foi completamente pura, contendo resíduos ou 
subprodutos. 
 
5. Conclusão 
Esta atividade experimental teve como objetivo a síntese e caracterização da p-nitroacetanilida a partir 
da acetanilida. Os nitroaromáticos são muito utilizados industrialmente, pois são úteis em várias áreas, 
sendo usados em fármacos, agrotóxicos, pesticidas, corantes etc. 
A caracterização da p-nitroacetanilida foi feita por 3 métodos: análise do ponto de fusão, 
cromatografia em camada delgada fina e teste de identificação do grupo nitro. Apesar da obtenção do 
sólido com a cor amarela, prevista para p-nitroacetanilida, constatamos através dos métodos de 
caracterização, a impureza do sólido. O ponto de fusão observado foi bem menor do que o previsto na 
literatura, a análise cromatográfica, demonstrou que a amostra sintetizada apresentou um fator de 
retenção (Rf) bem menor que o padrão da p-nitroacetanilida, e mais próximo da p-nitroanilina. A 
identificação do grupo nitro deu positivo, pois era esperado a cor castanho avermelhado para 
identificação do grupo nitro, no entanto é possível que tenha formado outros produtos que também 
contenham o grupo nitro. Portanto, conclui-se que o experimento não foi satisfatório na síntese e 
caracterização da p-nitroacetanilida, pois as diferentes técnicas e o rendimento maior do que 100%, 
demonstram que o produto desejado se encontra impuro por erros experimentais. 
 
6. Referências Bibliográficas 
1. GALVÃO, C. S.; MELO, N. B.; SILVA, K. S. B. L. Síntese da p-nitroanilina: uma proposta de 
síntese de multi-etapas nas aulas experimentais de Química Orgânica no curso de graduação. In: 
62º Congresso Brasileiro de Química (62. CBQ), 31 out. - 03 nov. 2023, Natal, RN. Área: Química 
 
 
Orgânica. Universidade Estadual do Ceará. Disponível em: 
. Acesso em: 21 de set. 2025 
2. RAGASSI, Marcelo Victor. Redução e acetilação de nitroaromáticos como proposta de reações 
na água vermelha (Red Water). Pato Branco: Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016. 
Disponível em: 
. Acesso em: 21 de set. 2025 
3. Costa, Amanda Rodrigues Pinto; Santos, Mayane Barbosa; Lima, Carolina Guimarães de Souza; 
Boechat, Fernanda da Costa Santos. Apostila de Química Orgânica II Experimental, Departamento 
de Química Orgânica – Universidade Federal Fluminense. 
4. BRONDANI, Patrícia Bulegon. Substituição eletrofílica em aromáticos. Florianópolis: 
Universidade Federal de Santa Catarina, 2019. Disponível em: 
. Acesso em: 21 set. 2025. 
5. BARZCA, Marcos Villela. Nitração. Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de Lorena. 
Disponível em: . Acesso em: 
21 set. 2025. 
6. PERES, Isabela Rafael. Controle da temperatura em reações de nitração. Trabalho de Conclusão de 
Curso (TCC) - Universidade Federal Fluminense, 2024. Disponível em: 
. Acesso em: 
21 set. 2025. 
7. Atkins, P.; de Paula, J. Química: Moléculas, Matéria e Mudança; 2. ed.; LTC: Rio de Janeiro, 
2010. 
8. BRUICE, Paula Yurkanis. Química Orgânica. 4.ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. v. 2. p. 
40-49. 
9. PASSEI DIRETO. Reação de hidrólise da p-nitroacetanilida. 2019. Disponível em: 
. Acesso 
em: 21 set. 2025. 
10. 4'-NITROACETANILIDE. ChemicalBook, s.d. Disponível em: 
. Acesso em: 21 
set. 2025. 
 
https://www.abq.org.br/cbq/2023/trabalhos/1/25258-30345.html](https://www.abq.org.br/cbq/2023/trabalhos/1/25258-30345.html
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/15341/3/PB%5C_DAQUI%5C_2016%5C_1%5C_4.pdf](http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/15341/3/PB_DAQUI_2016_1_4.pdf
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/15341/3/PB%5C_DAQUI%5C_2016%5C_1%5C_4.pdf](http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/bitstream/1/15341/3/PB_DAQUI_2016_1_4.pdf
https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-emAroma%CC%81ticos.pdf](https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-em-Aroma%CC%81ticos.pdf
https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-emAroma%CC%81ticos.pdf](https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-em-Aroma%CC%81ticos.pdf
https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-emAroma%CC%81ticos.pdf](https://patyqmc.paginas.ufsc.br/files/2019/07/Substituic%CC%A7a%CC%83o-Eletrofi%CC%81lica-em-Aroma%CC%81ticos.pdf
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/1285870/51/Nitracao.pdf
https://app.uff.br/riuff/bitstream/1/12542/1/TCC-ISABELA-RAFAEL%20PERES.pdf
https://www.passeidireto.com/arquivo/71769752/reacao-de-hidrolise-da-p-nitroacetanilida
https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_EN_CB1191136.htm