Prévia do material em texto
Universidade Federal Fluminense Instituto de Química Departamento de Química Orgânica Disciplina: Química Orgânica VI Experimental Turma: FM Síntese e caracterização da acetanilida Alunas: Juliana Zuma e Erika Suares Professor: Rodolfo Goetze Fiorot Vinte e cinco de Abril de dois mil e vinte e cinco. 1) Introdução A acetanilida é um composto orgânico pertencente à classe das amidas, caracterizado por sua estrutura cristalina, inodora e incolor1. Essa substância apresenta propriedades analgésicas e antipiréticas. No entanto, ainda nos primeiros anos de seu uso, foi constatado que ela poderia causar uma condição sanguínea conhecida como metemoglobinemia, capaz de levar à anemia1,2. Por esse motivo, a acetanilida deixou de ser utilizada na fabricação de medicamentos. A acetanilida pode ser sintetizada por meio da reação da anilina com cloreto de acetila ou anidrido acético, em um processo denominado acetilação (ou acilação). Essa reação é comumente empregada para reduzir a reatividade do anel aromático e, assim, evitar reações indesejadas3. Além do grupo acila, a molécula de acetanilida também possui uma amida como grupo funcional — ou seja, um átomo de nitrogênio ligado a um carbono α. A síntese da acetanilida por acetilação da anilina com anidrido acético ocorre por meio de uma substituição nucleofílica aromática. Nessa reação, o grupo amino presente na anilina atua como nucleófilo e ataca o átomo de carbono carbonílico do anidrido acético, conforme ilustrado na Figura 1. Figura 1: Mecanismo de substituição nucleofílica da acetanilida a partir da anilina. 2) Objetivo Sintetizar a acetanilida a partir da anilina através de uma reação de substituição nucleofílica aromática e caracterizá-la a partir da medição de seu ponto de fusão, do uso de cromatografia em camada delgada e pela análise de seu espectro no infravermelho. 3) Metodologia 3.1 Síntese da acetanilida4 Primeiro, adicionou-se 7,31 mL de anilina e 13,23 mL de anidrido acético a um erlenmeyer, em uma capela. Colocou-se um termômetro dentro do erlenmeyer, com o bulbo encostando no fundo. Em seguida, o erlenmeyer foi agitado suavemente, em movimento pendular, para promover a mistura dos reagentes (Figura 2). A temperatura máxima atingida foi observada e anotada. O erlenmeyer permaneceu em repouso até atingir a temperatura ambiente. Após isso, o erlenmeyer foi colocado em banho de gelo, e ao observar-se a precipitação de cristais, adicionou-se água quente ao erlenmeyer, que foi levado a placa de aquecimento. Acrescentou-se água quente até a dissolução total do sólido (Figura 3). Ao retornar à temperatura ambiente, o erlenmeyer foi transferido novamente ao banho de gelo onde observou-se a cristalização (Figura 4). Finalmente, foi filtrado a vácuo: o papel de filtro utilizado foi pesado e sua massa registrada. Então, ele foi colocado em cima do filtro, a mistura foi filtrada, e o produto sólido foi guardado para secar em ar ambiente durante a semana (Figura 5). Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 3.2 Caracterização da acetanilida 3.2.1 Determinação do ponto de fusão Para determinar o ponto de fusão da acetanilida, utilizou-se um capilar para coletar uma pequena amostra da substância. Em seguida, inseriu-se o capilar no aparelho de ponto de fusão, até o ponto em que era possível observá-lo através da lente. Foi realizada a checagem simultânea do termômetro e do capilar, e, no momento em que a amostra começou a se liquefazer, foi anotado a temperatura apontada no termômetro. 3.2.2 Cromatografia em camada delgada (CCD) Para a realização da análise cromatográfica, utilizou-se os seguintes materiais: um bécher de 25 mL, um vidro de relógio, uma placa de toque, uma cromatofolha e dois capilares. A fase móvel utilizada foi AcOEt:hexano (3:7) e o solvente utilizado para a solubilização das amostras foi o acetato de etila. Inicialmente, preparou-se 10 mL do eluente em um bécher. Essa solução foi composta por 3 mL de acetato de etila e 7 mL de hexano. Em seguida, uma pequena quantidade da amostra padrão de acetanilida, de anilina e de acetanilida foi solubilizada em acetato de etila diretamente sobre uma placa de toque. A cuba cromatográfica foi preparada utilizando-se um bécher de 25 mL, no qual a fase móvel foi depositada. A placa cromatográfica de sílica em gel foi preparada com o traçado de uma linha horizontal a aproximadamente 1 cm de sua base. Em seguida, com o auxílio de um capilar, aplicou-se a amostra experimental de acetanilida na extremidade direita da linha traçada na placa cromatográfica. Com a utilização de outro capilar, a amostra padrão de acetanilida foi aplicada ao centro da linha, enquanto a amostra padrão de anilina foi depositada na extremidade esquerda. A placa foi então cuidadosamente posicionada no béquer contendo o eluente, permanecendo ali até que a fase móvel alcançasse o topo da placa. Após a eluição, a placa foi retirada e submetida à análise sob luz ultravioleta, nos comprimentos de onda de 254 nm e 365 nm. Por fim, uma amostra de acetanilida foi encaminhada para análise por espectroscopia no infravermelho. 4) Resultados e discussão Massa do papel de filtro: 1,384 g Massa do papel de filtro + acetanilida: 10,680 g Massa de acetanilida sintetizada: 10,680 - 1,384 = 9,296 g Cálculo do rendimento:7 Anilina: 0,08 mol → limitante Anidrido Acético 0,14 mol → em excesso Acetanilida: 135,17 g —- 1 mol 10,81 g —- 100% x —- 0,08 mol 9,296 g —- x% x = 10,81 x = 85,99% O rendimento da síntese foi de 85,99%. Comparando esse rendimento com o encontrado na literatura (96-98% para químicos experientes e 72-87% para alunos)5, pode-se concluir que o rendimento encontrado foi bom. As perdas ocorridas no produto final podem ser devido a presença de impurezas dos reagentes, ou que tenham ocorrido durante os processos de separação. Ponto de Fusão acetanilida sintetizada: 111oC acetanilida padrão: 108-110oC O ponto de fusão da acetanilida é de 115 oC6, porém a faixa do ponto de fusão da acetanilida padrão do laboratório encontrada foi de 108-110oC. O ponto de fusão encontrado do produto sintetizado foi de 111oC, sendo assim, o produto apresentou um ponto de fusão muito próximo ao da acetanilida, o que indica que se trata da mesma substância. Cromatografia em camada delgada (CCD) Figura 6 O fator de retenção do produto foi semelhante ao do padrão, o que indica que se trata da mesma substância, acetanilida. Um maior arraste do produto na placa pode ser devido a uma maior concentração ou a presença de alguma impureza. Espectro do Infravermelho Figura 7 : Espectro de infravermelho do produto sintetizado Figura 8: Espectro de infravermelho da anilina7 A conversão da anilina em acetanilida leva a alteração do grupo amina por um grupo amida, o que leva a alterações no espectro de infravermelho. O espectro de infravermelho da anilina (figura 8) possui uma banda entre 3300-3500, mas não é tão intensa, o que é característico da ligação N-H, uma vez que é menos polar que a ligação O-H. Essa banda está em forma de dupleto, que é característico das aminas primárias, como no caso na anilina. Já o espectro na acetanilida (Figura 7) encontra-se também um estiramento nesta região, no entanto a banda está mais para a forma de singleto, o que é a característica de uma amida secundária, como é o caso da acetanilida. Além disso, quando comparado o espectro da anilina com o da acetanilida, surge uma banda em 1661 cm-1, característico da carbonila da amida. Indicando que houve a oxidação, sendo assim, pode-se concluir quefoi obtida a acetanilida. Conclusões Os resultados obtidos na caracterização da acetanilida, como o rendimento de 85,99% obtido, o ponto de fusão de 111°C determinado e o aparecimento de bandas características de uma amida secundária e de uma carbonila indicam que o produto final obtido foi, de fato, a acetanilida. Sendo assim, pode-se concluir que a síntese da acetanilida a partir da anilina, através da reação de substituição nucleofílica aromática, foi bem sucedida. 5) Referências Bibliográficas 1 Fewer, ACETANILIDA. Disponível em: https://www.ferwer.pt/lexico/substancia/acetanilida. Acesso em 20 de abril de 2025. 2 ENGEL, Randall G.; KRIZ, George S.; LAMPMAN, Gary M.; PAVIA, Donald L. Química orgânica experimental: técnicas de escala pequena. Tradução da 3ª ed. norte-americana. São Paulo: Cengage Learning Brasil, 2016. 3 SOLOMONS, T. W. G., FRUHLE, C. B., Química Orgânica, vol. 2. 10. ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S. A ., Rio de Janeiro, 2001,p. 76-77. 4 COSTA, A. et al. Química orgânica II experimental. Instituto de Química | Departamento de Química Orgânica. 1a Edição. 5 Cunha, Silvio; da Costa, Otelício Bispo dos Santos; de Santana, Lourenço Luis Botelho; Lopes, Wilson Araújo. Acetanilida: Síntese verde sem solvente. Química Nova, v. 38, n. 6, p. 874-876, 2015. 6 Acetanilida-purissima.pdf. Disponível em: https://www.ict.unesp.br/Home/sobreoict/departamentosdeensino/odontologiarestauradora/lip q-laboratoriointegradodepesquisa/acetanilida-purissima.pdf. Acesso em 30 de Março de https://www.ferwer.pt/lexico/substancia/acetanilida 2025. 7 Spectral Database for Organic Compounds SDBS. Disponível em : https://sdbs.db.aist.go.jp/IrSpectralView.aspx?fname=NIDA8669&sdbsno=905 https://sdbs.db.aist.go.jp/IrSpectralView.aspx?fname=NIDA8669&sdbsno=905