relatório 2 condensação aldólica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 2 – CONDENSAÇÃO ALDÓLICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ILHÉUS - BA 
 
2016
 
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ 
DEPARTAMENDO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLÓGICAS 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONDENSAÇÃO ALDÓLICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado como parte dos critérios 
de avaliação da disciplina CET988 – no curso de 
Engenharia Química - Turma P06. 1º 
experimento, dias de execução: 01/07, 08/07, 
15/07 de 2016. 
 
Professor: Reinaldo S. Gramacho 
Alunas: Caroline da Costa Pagani (201310339) 
 Thayannah do Carmo Moreira (201310885) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ILHÉUS - BA 
2016 
 
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1 RESUMO 
 
O objetivo deste experimento prática foi de fazer uma condensação aldólica, 
realizando assim uma síntese a partir da acetona e do formaldeído. No entanto, não foi 
possível determinar o produto final através ponto de fusão do produto final. Este 
relatório tem como objetivo, também, propor os possíveis mecanismos de reação para 
definir quais os possíveis produtos formados, tendo como base os resultados obtidos na 
prática. Após a obtenção do produto, ele foi filtrado a vácuo e realizado o teste com o 
reagente 2,4-dinitrofenilhidrazina para confirmar que o produto formado tivesse 
presença de carbonila. O produto mais provável de ter sido formado foi a 1,5-Dihidróxi-
2,4-Pentadien-3-ona e seu rendimento teórico foi de 3,73g. 
 
 
2 INTRODUÇÃO 
 
As reações de adição e condensação aldólica são importantes reações na formação 
da ligação carbono-carbono. Ela consiste no ataque de um nucleófilo de um enolato de 
um aldeído ou cetona em uma carbonila de outro aldeído ou cetona, utilizando ácido ou 
base como catalisador. A catálise básica é justificada pela elevada acidez dos 
hidrogênios alfa, com a formação de um enolato estabilizado por ressonância. Já a 
catálise ácida protona o oxigênio ligado a carbonila, tornando-a mais eletrofílica para a 
etapa de adição do enol. Entre os dois produtos gerados pelas catálises, o enolato é o 
nucleófilo mais forte. [1] 
 
Imagem 1 – Representação da reação aldólica. 
 
Inicialmente a reação aldólica parte da adição de um enolato ou enol ao grupo 
carbonila de uma cetona ou aldeído. A descoberta da reação de adição aldólica partiu da 
mistura entre pentanal com sódio com o intuito da formação do pentanoato de sódio. 
Entretanto, ao tratar essa mistura com água o produto resultante foi de uma condensação 
entre duas moléculas do pentanal e eliminação de uma molécula de água. Em um 
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segundo teste, foi utilizado etanol no lugar do pentanal e o produto resultante possuía 
duas funções orgânicas: álcool e aldeído, originando o termo aldol. [1] 
 
Imagem 2 – Adição aldólica catalisada por bases. 
 
 
Imagem 3 – Adição aldólica catalisada por ácidos. 
 
Quando ocorre a desidratação deste produto, sob temperatura elevada, há a 
formação de um aldeído ou cetona alfa, beta insaturada, e a reação global será uma 
condensação aldólica. [2] 
Pode ocorrer a condensação aldólica no grupo funcional em três regiões, sendo 
elas: 
 Oxigênio ligado ao carbono carbonílico devido aos seus elétrons 
desemparelhados que são propícios ao ataque do eletrófilo; 
 Carbono carbonílico que é propício a adição nucleofílica; 
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 Carbono alfa por estar localizado diretamente ligado ao carbono carbonílico e 
seu átomo de hidrogênio, citado anteriormente, resultando em um íon enolato. 
[3] 
Para ocorrer a reação é necessário, também, verificar o impedimento estérico do 
carbono. Sendo assim, comparando a cetona e o aldeído, verifica-se que o carbono do 
aldeído é menos impedido do que o carbono que está ligado a dois grupamentos metila. 
Para as sínteses, a reação de maior importância é a reação aldólica cruzada, a qual 
consiste em reação entre substâncias carboniladas diferentes. Essa reação apresenta 
certas dificuldades, como por exemplo: 
 Fornece baixas estéreosseletividade, regiosseletividade e 
quimiosseletividade em ambos processos (enolização e aldolização); 
 A reação é retardada ou completamente suprimida devido a transferência de 
prótons da substância carbonílica para o enolato reativo; 
 Pode ocorrer a retroadição aldólica favorecida pelo aquecimento; 
 Nas catálises ácidas e básicas o processo de desidratação origina substâncias 
carbonílicas alfa, beta insaturadas e não pode ser suprimido porque a 
constante de equilíbrio da fase de desidratação é favorável devido a 
formação de um sistema carbonílico conjugado. 
O controle da reação aldólica cruzada é feito com enolatos pré-formados, ou seja, 
com uma reação aldólica direcionada. Desse modo, primeiramente converte-se a 
substância carbonílica – a qual faria o papel do nucleófilo – no respectivo enolato e, só 
após esse processo, adiciona-se o eletrófilo. Enolatos pré-formados são bastante reativos 
frente a aldeídos e a adição ocorre mesmo em temperaturas baixas. [1] 
Este experimento teve como objetivo realizar uma reação de condensação aldólica, 
bem como calcular seu rendimento teórico. 
 
 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 Procedimento 
Em um erlenmeyer de 250 mL, foi preparada uma solução, sob resfriamento, 
dissolvendo 5,0 g de NaOH em 50,0 mL de água destilada e 40,0 mL álcool etílico. Foi 
adicionado com agitação 6,0 mL de formaldeído e 2,0mL de acetona. Manteve-se a 
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agitação por 30 minutos e a temperatura foi mantida entre 20 – 25 ºC por imersão do 
erlenmeyer em recipiente contendo água fria. 
Foi realizada a filtração a vácuo com o precipitado da reação, lavado repetidas 
vezes com água gelada para eliminar o álcool, e secado em temperatura ambiente, sobre 
uma folha de papel filtro. 
Ao final foi realizada a reação de confirmação para compostos carbonílicos, 
utilizando teste com o reagente 2,4-dinitrofenilhidrazina, no qual se utilizou 20 gotas do 
reagente e 3 gotas do produto formado em um tubo de ensaio. Agitou-se e observou se 
houve precipitação para confirmação da existência de compostos carbonílicos no 
produto. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Na reação da acetona com formaldeído, obtivemos uma mudança na coloração do 
líquido no erlenmeyer bem como um precipitado, a partir desses resultados propomos 2 
possíveis mecanismos que nos levam a 2 possíveis produtos formados no experimento. 
Segue o primeiro mecanismo possível: 
 
 Etapa 1 
 
Nesta etapa a base removeu um próton do carbono alfa da acetona para formar o 
ânion enolato estabilizado por ressonância. 
O etanol só favorece a solubilização no meio reacional nessa reação. 
 
Etapa 2 
 
Na etapa 2 o ânion enolato age como nucleófilo (carbânion) e ataca o carbono da 
cadeia da carbonila do formaldeído, produzindo um ânion alcóxido. 
 
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Etapa 3 
 
 O ânion alcóxido remove um próton de uma molécula da água. A reação não 
pararia no 4-hidroxi-butan-2-ona, pois o mesmo não explicaria a mudança de coloração 
que ocorreu, além disso, ele continuaria reagindo com a base. 
 
Etapa 4 
 
Etapa 5 
 
 A base remove, novamente, o próton do carbono alfa para formar o íon enolato. 
Etapa 6 
 
 Como a proporção de acetona e aldeído é 1:2, o formaldeído é atacado 
novamente pelo ânion do outro lado e seguiuas mesmas etapas anteriores. 
Etapa 7
 
 
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Etapa 8
 
 O produto formado no mecanismo 1 é a 1,4-pentadien-3-ona, como não foi 
possível determinar o ponto de fusão em laboratório, foi feita a comparação desse 
produto com a 3-pentanona, que possui massa molar e cadeia similar, sabendo que o 
ponto de fusão desse composto é -42ºC, chegamos a conclusão que o nosso produto 1,4-
pentadien-3-ona é um produto líquido a temperatura ambiente. 
 O fato do produto ser líquido não explica o precipitado que obtivemos no 
erlenmeyer, porém a mudança de coloração pode ser explicada pelas duplas ligações 
conjugadas que esse produto possui. Por este motivo, propomos o mecanismo 2 para um 
novo produto. Este mecanismo é iniciado a partir do produto obtido no mecanismo 1, 
ele passa a ser um intermediário da reação e continua reagindo com a base presente no 
meio reacional. 
 
Etapa 1 
 
Etapa 2 
 
 O ânion formado depois do ataque da base age como nucleófilo e ataca a 
carbonila do formaldeído. 
 
Etapa 3 
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 O ânion então remove um próton da molécula de água 
 
 
Etapa 4 
 
 Nesta etapa houve uma sucessão de reações, sendo elas as mesmas das etapas 2 e 
3 simultaneamente para os dois carbonos alfa, mas a esquematização mostrou apenas o 
ataque em um dos lados. A reação é a mesma para o lado oposto. 
 
Etapa 5 
 
 
 O produto formado no mecanismo 2 é a 1,5-Dihidróxi-2,4-Pentadien-3-ona, ao 
fazer a comparação com a 1,5-Dihidróxi-3-Pentanona, que é um composto com cadeia 
similar e massa molar parecida, temos uma escassez de informações sobre o ponto de 
fusão desse composto, porém de acordo com o Santa Cruz Biotechnology, este 
composto seria líquido. O que ainda não explica o fato de termos encontrado 
precipitado. [4] 
 O ataque do mecanismo 2 pode ser realizado pelo carbono beta, no entanto, os 
hidrogênios beta são menos reativos ao ataque, sendo portanto, pouco provável, visto 
que o ataque ocorreria em menor quantidade em relação ao ataque do carbono alfa. 
Caso acontecesse, um possível produto poderia ser o 1,7-Dihidroxi-hept-2,5-dien-4-ona, 
cuja estrutura molecular está representada abaixo, o qual possui massa molecular igual 
ao produto formado pelo ataque alfa. Portanto, também estaria no estado líquido. 
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 O produto sólido desconhecido pode ser, portanto, resultado de uma reação de 
complexação com formação de precipitado. No entanto, não se sabe como obter um 
mecanismo condizente com o que se espera. Tendo em mãos os dois mecanismos 
apresentados acima e sabendo que o ataque ao carbono alfa é o mais provável de 
acontecer, os cálculos de rendimento serão baseados no mecanismo 2 cujo produto é o 
1,5-Dihidróxi-2,4-Pentadien-3-ona, pois entre os produtos formados é o mais ácido, 
assim a base ataca mais facilmente o hidrogênio alfa e a reação ocorre melhor. 
A tabela 1 apresenta a constante física dos compostos que será de grande 
utilidade para os cálculos estequiométricos deste experimento. 
 
Tabela 1 - Propriedades físicas dos compostos. 
REAGENTES E PRODUTOS P.F (ºC) P.E (ºC) ρ (g/mL) Solubilidade em H2O (g/mL) 
Acetona -95 56 0,788 Solúvel 
Formaldeído -92 -19,3 0,815 Solúvel 
1,4-Pentadien-3-ona - 98,7 0,8 Solúvel 
1,5-Dihidróxi-2,4-Pentadien-3-ona - 271 1,1 Insolúvel 
1,7-Dihidroxi-Hept-2,5-dien-4-ona - - - Insolúvel 
 
Através de cálculos estequiométricos podem-se encontrar os valores contidos na 
tabela 2. 
Tabela 2 - Dados obtidos pelos cálculos das proporções usadas. 
REAGENTES E PRODUTOS MM (g/mol) Massa Usada Proporção 
 g Mol Teórica Prática 
Acetona 58,08 1,58 0,027 1 1 
Formaldeído 30,03 4,89 0,163 4 6 
1,4-Pentadien-3-ona 82,1 - - 1 - 
1,5-Dihidróxi-2,4-Pentadien-3-ona 138 - - 1 - 
1,7-Dihidroxi-hept-2,5-dien-4-ona 138 - - 1 - 
 
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Os valores da proporção teórica foram obtidos através da estequiometria da 
reação realizada através do mecanismo 2, porque é o mais provável de acontecer. 
 
Para o formaldeído: 
d= 0,815 g/cm3 
m=? 
v=6,0 mL 
d=m/V → m=d.V → m = 0,815 ∙ 6,0 = 4,89 g 
1 mol--------30,03g 
X ------------4,89g 
X= 0,163 mol 
 
Para a acetona (C3H6O): 
d= 0,79 g/cm3 
m=? 
v=2,0 mL 
d=m/V → m=d.V → m = 0,79 ∙ 2,0 = 1,58 g 
 
1 mol-------- 58,08g 
W ------------ 1,58 g 
W= 0,027 mol 
 
Para o 1,4-Pentadien-3-ona (C5H6O): 
Para encontrar-se o rendimento teórico do 1,4-Pentadien-3-ona precisa-se 
determinar o agente limitante e o que esta em excesso, nesse caso o agente limitante é a 
acetona e o reagente em excesso é o formaldeído como pode ser comprovado pelos 
dados da tabela 2, assim calculou-se o rendimento teórico. 
 
m = n ∙ MM 
m = 0,027 mol ∙ 82,1 g/mol 
m = 2,2167 g 
 
Para o 1,5-Dihidróxi-2,4-Pentadien-3-ona (C7H10O3) e 1,7-Dihidroxi-hept-2,5-dien-
4-ona (C7H10O3): 
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As massas dos dois produtos em questão são iguais, logo o rendimento teórico 
obtido para um, será o idêntico ao do outro. Para encontrar-se o rendimento teórico do 
1,4-Pentadien-3-ona deve-se também levar em consideração o reagente limitante que é a 
acetona. 
 
m = n ∙ MM 
m = 0,027 mol ∙ 138 g/mol 
m = 3,726 g 
 
Para termos a garantia que o produto encontrado na prática possuía carbonila, foi 
feito o teste com o reagente 2,4-dinitrofenilhidrazina. Não foi realizado o teste pelo 
ponto de fusão do composto. Por isso foi feita a comparação dos pontos de fusão de 
compostos similares aos produtos encontrados para verificar se o produto seria líquido e 
se explicaria o que vimos na prática. 
 
5 CONCLUSÃO 
 
As reações aldólicas entre o formaldeído e acetona formaram um produto sólido – o 
qual não foi possível identificação – e a mudança na tonalidade da solução. Através dos 
mecanismos propostos chegou-se a 3 possíveis produtos, entretanto, como todos foram 
identificados como líquidos por comparação com outras substâncias conhecidas, 
nenhum deles se encaixou com o produto sólido. O teste com a 2,4-dinitrofenilhidrazina 
mostrou que há compostos carbonilados entre os produtos. Como o mecanismo 2, pelo 
ataque ao carbono alfa, é o mais provável por possuir maior acidez, os cálculos de 
rendimento teórico foram feitos a partir dele, obtendo como resultado 3,73 g 
aproximadamente. Não foi possível realizar os cálculos do rendimento prático porque o 
produto sólido não foi pesado. 
 
6 REFERÊNCIAS 
 
[1] MARTINS, Daniela de L. Reações aldólicas. Rev. Virtual Quim., 2009, 1 (3), 186-
211. Publicado em 28 de Julho de 2009. Disponível em: 
<rvq.sbq.org.br/index.php/rvq/article/download/35/100>. 
Acesso em: 25 de julho de 2016. 
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[2] Wikipédia – Reação aldólica. 
 Disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Rea%C3%A7%C3%A3o_ald%C3%B3lica>. 
Acesso em: 25 de julho de 2016. 
 
[3] Wikipédia – Condensação aldólica. 
 Disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Condensa%C3%A7%C3%A3o_ald%C3%B3lica>. 
Acesso em: 25 de julho de 2016. 
 
 [4] Santa Cruz Biotechnology! – Propriedades físicas dos compostos 
Disponível em: <http://www.scbt.com/pt/datasheet-287266.html>. 
Acesso em: 27 de Julho de 2016.