Relatório obtenção da p-nitroanilina 29 06 2016

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Síntese da
p-nitroanilina
Disciplina: Química Orgânica 3
Profs.: Raphael Salles – Bruno Cotrim
Turma: PMQ 341
Alunas: Ana Beatriz Rocha – Iasmim Amorim – Raquel Andrade – Sulamita Nascimento
Introdução
Nitroderivados são sólidos cristalinos, em sua maioria, quando líquidos possuem odores característicos e são insolúveis em água. A maioria possui algum tipo de coloração, geralmente um tom amarelado (a intensidade da cor aumenta com o número de radicais nitro).
A p-nitro-anilina é um composto químico de fórmula C6H6N2O2. Pode ser definida como uma anilina acrescida de um grupo funcional nitro, ou ainda como um nitrobenzeno acrescido de um grupo funcional amina na posição para. Esta substância é normalmente usada como intermediário na fabricação de corantes, antioxidantes, fármacos (inclusive medicamentos para aves), gasolina e inibidores de corrosão. A p-nitro-anilina é toxica quando inalada, ingerida ou absorvida e deve ser manuseada com cuidado. Ela é particularmente nociva a todos os organismos aquáticos e pode causar danos em longo prazo ao meio ambiente se despejada como poluente. 
Objetivo
 	Desenvolver as habilidades em métodos de laboratório, sintetizar a p-nitroanilina por meio da reação de hidrólise ácida da p-nitroacetanilida com água e ácido sulfúrico sob aquecimento, por fim, realizando o Teste Funcional para confirmar a obtenção da mesma.
Material
Reagentes
p-nitroacetanilida
H2SO4 50%
Pastilhas de NaOH 
 Aparelhagem
Balão de fundo redondo de 100 mL
Condensador de refluxo
Becheres de 1000 mL e 100 mL
Funil de Buchner
Kitassato
Bastão de vidro
Gral pistilo
Vidro de relógio
Espátula
Procedimento
Síntese 
No balão de 100 mL, colocou-se 7,5g de p-nitro-acetanilida e 40 mL de ácido sulfúrico 50%. Foi adaptado o condensador de refluxo e o mesmo foi aquecido, até a ebulição branda durante 20 minutos, com agitação constante. Verteu-se a mistura reacional, ainda quente, sobre 100 mL de água fria, o bécher foi levado para uma bacia contendo gelo e adicionou-se ao mesmo pastilhas de NaOH (o gelo serviu para resfriar o bécher, pois a reação do NaOH com água é muito exotérmica) até cessar a precipitação. Quando a precipitação cessou, esperou-se a mistura resfriar e em seguida a mesma, foi filtrada a vácuo em funil de Buchner e lavada com água gelada.
Purificação
Para purificação do produto, foi feita a recristalização do mesmo, passando o sólido para um bécher de 500 mL. Foi adicionada água suficiente para cobrir o sólido e em seguida, utilizando uma placa de aquecimento, a mistura foi levada a ebulição. Ao entrar em ebulição, foi adicionada uma pequena quantidade de carvão ativo. A mistura foi filtrada com ajuda de um funil e papel de filtro pregueado para retirar as impurezas. O líquido foi resfriado a temperatura ambiente e filtrado mais uma vez para recolhimento dos cristais formados.
Caracterização
Solubilidade 
Pegou-se 3,0 mg do produto obtido, anteriormente passando no gral e pistilo, e colocou-se em um tubo de ensaio, a este adicionou-se 1,0 mL de água e agitou-se. O sólido não solubilizou em água. Em seguida, pesou-se mais 3,0 mg do produto, colocou-se o mesmo em outro tubo de ensaio e adicionou-se NaOH 5%, sendo este incapaz de solubilizar o sólido. Repetiu-se o procedimento mais uma vez, agora com HCl 5% e também foi observado a manutenção do precipitado. Com isso, pode-se chegar a devida conclusão que no produto sintetizado possuía nitrogênio em sua matriz. 
Teste Funcional
Colocou-se em um tubo de ensaio uma ponta de espátula da amostra em 1 mL de água e 1 mL de solução aquosa a 10% de CuSO4.
Mecanismo de reação 
Etapa 1.
Nessa reação, o par de elétrons da amina ligada ao anel aromático se liga ao hidrogênio do ácido sulfúrico, assim, o par de elétrons da ligação H-O vai para o oxigênio formando o íon bissulfato. Em seguida, um par de elétrons do oxigênio de uma molécula de água ataca o carbono da carbonila, fazendo com que os elétrons da ligação π da carbonila migrem para o oxigênio, assim, mantendo a tetravalência do carbono.
Etapa 2.
No mecanismo da etapa 3, é evidenciado o deslocamento do hidrogênio ligado ao oxigênio protonado para o oxigênio com carga formal negativa. Em seguida, ocorre a clivagem da ligação N-C, onde o par de elétrons da ligação migra para a amina. Assim, a ligação O-H é clivada e o par de elétrons da mesma forma a ligação π entre o oxigênio e o carbono, formando o ácido acético. Posteriormente, o par de elétrons da amina se liga ao hidrogênio liberado pela clivagem da ligação O-H, assim, o íon bissulfato se liga a este hidrogênio, como é evidenciado na etapa 4.
Etapa 3.
No mecanismo da etapa 4 ao colocar hidróxido de sódio na mistura reacional, a hidroxila ataca o hidrogênio ligado à amina e ao bissulfato formando uma molécula de água. Assim, o par de elétrons da ligação H-O se liga ao sódio formando o bissulfato de sódio e o par de elétrons da ligação N-H migra para a amina, enfim formando a p-nitro-anilina, como é mostrado na etapa 4.
Etapa 4. 
Por que adicionar NaOH ao final da reação? 
O NaOH serve para neutralizar a acidez do produto final, e age também como agente secante, removendo dos produto da reação, moléculas de água existentes e vindo a favorecer o processo precipitação do sólido de interesse, nesse caso a p-nitroanilina.
Resultados e Discussões
Após a filtração a vácuo do produto sintetizado obteve-se um sólido esverdeado devido as impurezas contidas no produto de partida. Depois do processo de purificação obteve-se um produto sólido com a coloração amarela, este não solubilizou em água nem em NaOH 5% e HCl 5%. Seguindo o esquema de solubilidade de classificação, como foi insolúvel nos reagentes já citados, no nosso produto tinha nitrogênio. O teste funcional para identificar aminas foi positivo, pois a solução ficou verde.
Conclusão
As sínteses foram bem sucedidas e após os resultados de todos os testes realizados, conclui-se que o produto sintetizado foi a p-nitroanilina. A síntese da mesma é de grande importância para as indústrias, uma vez que este composto é utilizado como intermediário para a produção de variados produtos que foram relatados na introdução deste trabalho.
Referencias bibliográficas 
SÓLOMONS, T.W. Graham; FRYHLE, Craig B. Organic Chemistry, 10ª Ed. Editora Whiley 2011.
Vogel, A.I.; “Química Orgânica: Análise Orgânica Qualitativa”, Ao Livro Técnico AS., Rio de Janeiro, 1971.
Morrison, R.T. & Boyd, R.N.; “Organic Chemistry”, 5ª Ed. Ally and Bacon Inc., Boston, 1987. 
http://www.scielo.br/pdf/qn/v26n5/17217.pdf 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422009000400032