Prática 3 Síntese do acetato de Butila preparação do Biodiesel

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UNIVERSIDADE VILA VELHA - UVV 
ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
JOSÉ VITOR DA SILVA GONÇALVES 
MATHEUS FABRIS SEPULCRI 
RAFAEL LOPES DE VASCONCELLOS 
SANTES CAZASSA 
 
 
 
 
 
Prática n° 3 (12/09/17): 
SÍNTESE DO ACETATO DE BUTILA E PREPARAÇÃO DO 
BIODIESEL (REAÇÃO DE ESTERIFICAÇÃO DE FISCHER/ 
TRANSESTERIFICAÇÃO) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VILA VELHA 
SETEMBRO - 2017 
 
JOSÉ VITOR DA SILVA GONÇALVES 
MATHEUS FABRIS SEPULCRI 
RAFAEL LOPES DE VASCONCELLOS 
SANTES CAZASSA 
 
 
 
 
 
 
SÍNTESE DO ACETATO DE BUTILA E PREPARAÇÃO DO 
BIODIESEL (REAÇÃO DE ESTERIFICAÇÃO DE FISCHER/ 
TRANSESTERIFICAÇÃO) 
 
 
 
 
 
Relatório do Curso de Graduação em 
Engenharia Química apresentada à 
Universidade Vila Velha - UVV, como parte 
das exigências da Disciplina Laboratório de 
Química Orgânica 2 sob orientação do 
Professor Mário Sérgio Rocha Gomes. 
 
 
 
 
 
 
VILA VELHA 
SETEMBRO – 2017
Questionário 
 
1) Apresente o mecanismo da reação de esterificação realizada. 
 
Figura 1: Mecanismo de Esterificação do Butanol com Ácido Acético 
 
2) Qual a origem (proveniente do ácido ou álcool) do oxigênio da 
ligação éster (c-o-c) presente no produto final preparado na prática em 
questão? Como essa determinação é feita? 
Neste caso, o ácido sulfúrico atuará como catalizador e o oxigênio da ligação 
éster (c-o-c) presente no produto final é proveniente do álcool, pois reagiu-se o 
ácido acético (substrato) com álcool butílico (reagente), e utilizou-se o ácido 
sulfúrico concentrado como catalisador da reação. Segundo o mecanismo 
presente na questão 1, o ácido acético, recebe um próton do catalisador de ácido 
sulfúrico. O álcool butílico ataca, então, o grupo carbonila é protonado e um 
próton é perdido em um átomo de oxigênio. Em contrapartida, outro átomo de 
oxigênio recebe um próton e ocorre perda de uma molécula de água, fornecendo 
um éster protonado. Há, então, perda de um próton e, por fim, forma-se o éster. 
Ao final da reação, o próton perdido pelo éster é atacado pela base fraca formada 
pelo catalisador e esteregenera-se. Na etapa de síntese, deve-se atentar para 
alguns detalhes. A presença do catalisador é extremamente importante, pois 
essas esterificações ocorrem muito lentamente na ausência destes. A fim de 
tornar a reação mais rápida, pode-se aquecer o sistema, também, porém, sendo 
o ácido acético e o álcool butílico líquidos voláteis, deve-se montar um refluxo. 
Esse processo evitará que os reagentes se percam, condensando seus vapores 
e retornando-os ao sistema, e, consequentemente, aumentando o rendimento 
da reação. O equilíbrio da reação é atingido muito rapidamente quando o ácido 
e o álcool são refluxados com certa quantidade de ácido sulfúrico concentrado. 
Uma vez que a posição de equilíbrio controla a quantidade de éster formada, a 
utilização de um excesso de ácido carboxílico ou de álcool aumenta o rendimento 
baseado no regente limitante (SOLOMONS, 2006). 
3) Durante o isolamento do produto, qual a função das lavagens (em 
funil de separação), em especial a lavagem com solução de bicarbonato 
de sódio? 
A extração de uma mistura orgânica. A extração com bicarbonato de sódio pode 
ser usado para remover qualquer excesso de ácido carboxílico presente, sob a 
forma de carboxilato: 
RCOOH + NaHCO3  RCOO-Na+ + H2O + CO2 
Os carboxilatos, sendo altamente polares, são solúveis na fase aquosa. Como 
resultado, essas impurezas ácidas são extraídas da fase orgânica pela solução 
básica. Uma extração com água pode ser utilizada depois da extração básica 
para assegurar que toda base tenha sido removida do material orgânico. 
4) Quais outras metodologias podem ser utilizadas para a preparação 
de ésteres? Mostre as reações (não é necessário o mecanismo neste 
caso). 
• Reação de anidridos com álcool/piridina: 
 
 
 
NR C
O
O
CR O
N+
R C
O
O
C
O
R
R C
O
N
+
+ O R
H
R C
O
O
H
R +
N
R C
O
O R
H
+ C
O
O
R R C
O
O R
R C
O
OH
+ + N
 
• Reação de Haleto de acila com metóxido de Sódio ou Etóxido de Sódio: 
 
 
 
• Reação do Brometo de acila com álcoois, que são bases fracas: 
 
 
 
• Reação de anidridos com Éteres/AlCl3 ou FeX3 ou BX3: 
 
 
H2
H2
Na
+
O C CH3 R C
O
O
Cl
C CH3+R C
O
Cl
R C
O
O C CH3
H2
+ Na
+
 Cl
R C
O
Br
+ O R1 R C
O
O
Br
R1
H
H
R C
O
O R1 + Br HBr + R C
O
O R1
H
(1ª) 
R C
O
O
C
O
R
+ FeCl3
R C
O
O
C
O
R
FeCl3
R C
O
O FeCl3
+
R C
O
(2ª)
R C
O
+ O
R1
R1
R C
O
O
R1
R1
R C
O
O R +R1 R1
 
 
• Reações de ácidos orgânicos com Diazometano: 
 
 
 
• Reação de cetonas com álcoois: 
 
 
 
• Reação de ácido com álcool (em meio ácido): 
 
FeCl3+R1 R C
O
O R1
+R C
O
O FeCl3
+ H3CN2
+ H3C N NH2C N N R C
O
O
+R C
O
OH
H3C + R C
O
O
R C
O
O CH3
R C C O + O R R C C
O
O R R C C
O
O R
H
H H

R C C
O
O R
+ H2O+ H
+
R OH2 RR OH
 
 
• Reação de ácidos com alcenos em presença de H2SO4: 
 
 
 
• Reação de Bayer – Villiger: 
 
 
OH2
HH
R C
O
O R
+ R R C
O
O R
R C
O
O
(ou : 
HH
+ H
+
H3C C CH3H3C C CH2
R C
O
OH
+ C
C
C
R C C
O
O C
C
C
+ HSO4 H2SO4 + R C
O
O C
C
C
+
H
C
O
CH3
C
O
O
CH3
O C
O
+ HO O
C
O
H

1º
C
O
O
CH3+C
O
OH
 
 
5) Indique aplicações práticas (industriais) dos ésteres, destacando 
exemplos específicos. 
Essências: São usadas para imitar o sabor e o aroma de algumas frutas, são 
também chamado de flavorizantes ou aromatizantes e muito em indústria de 
alimento para dar cheiro e sabor aos produtos. Exemplo: O flavorizante acetato 
de pentila é usado para dar sabor artificial de banana em alimentos. 
Óleos e gorduras: São encontrados em produtos como óleo de soja, margarina 
e azeite de oliva. 
Ceras: Usadas na fabricação de graxas para sapatos, cera para dar brilho a 
pisos, papel manteiga, velas e etc. A cera de abelha também faz parte da classe 
de ésteres. 
● Alguns ésteres são usados como medicamentos, os de cadeia carbônica mais 
longa e que existem nos óleos e gorduras são aproveitados na produção de 
sabões. 
 
C
O
O
CH3
H3C C
O
O
 
6) Apresente o mecanismo da reação de transesterificação. Qual o 
subproduto formado nessa reação? 
 
Figura 2: Reação de Trasesterificação 
 
7) Qual a função, e como atua o hidróxido de potássio utilizado na 
prática? (resposta completa. Uma palavra só não é suficiente!) O que se 
pôde observar em relação à quantidade de material formada e o tempo de 
separação de fases frente à variação da quantidade de KOH utilizada? 
Explique o porquê dessa observação. 
O KOH é utilizado como catalizador para favorecer a reação. Porém, na 
presença de uma base forte pode ocasionar uma salificação e dependendo da 
concentração do catalizador pode ocorrer a formação de emulsificantes. 
 
8) Além de catálise básica a reação de transesterificação pode ser 
realizada via catálise ácida, apresente esse mecanismo. 
Comparativamente, qual método catalítico (via catálise ácida ou básica) 
apresenta os melhores resultados. Justifique. 
 
 
A catálise na reação de transesterificação pode ser realizada por ácidos ou 
bases, entretanto a catálisebásica apresenta melhores rendimentos e menores 
tempos de reação. 
 
9) A proposta de utilização dos biocombustíveis, em especial o 
biodiesel, é substituir os derivados de combustíveis fosseis. Quais as 
vantagens do biodiesel sobre o diesel derivado do Petróleo? 
 Biodiesel: 
• É energia renovável. No Brasil há muitas terras cultiváveis que podem 
produzir uma enorme variedade e oleaginosas. 
• É um ótimo lubrificante e pode aumentar a vida útil do motor. 
• Risco de explosão baixo. Precisa de uma fonte de calor acima de 150 °C 
para explodir. 
• Tem fácil transporte e fácil armazenamento, devido ao seu menor risco 
de explosão. 
• Uso como combustível proporciona ganho ambiental para todo o 
planeta, pois colabora para diminuir a poluição e o efeito estufa. 
 
 Diesel derivado do petróleo: 
• Aumento do dióxido de carbono (CO2), que deixa o planeta mais quente 
ocasionando o efeito estufa. 
• A queima de derivados de petróleo contribui para o aquecimento global, 
por elevar os níveis de CO2 na atmosfera. 
• O preço dos derivados de petróleo tendem a subir. A cada ano o 
consumo aumenta e as reservas diminuem. 
• Não é renovável. Muito poluente. 
 
10) Além do óleo de soja (largamente utilizado como matriz para 
preparação de biodiesel) que outros materiais têm sido utilizados? 
Discuta as vantagens e desvantagem de alguns desses. 
 
Girassol, babaçu, amendoim, soja, mamona, dendê. 
 
Vantagens do uso de Girassol: 
• Menor investimento financeiro em pesquisas (as pesquisas de 
prospecção de petróleo são muito dispendiosas) 
• Como é uma fonte renovável, durante o crescimento de uma planta, ele 
retira o gás carbônico da atmosfera. 
 
Desvantagens do uso de Girassol: 
• As culturas para produção, consomem muitos fertilizantes nitrogenados, 
com liberação de óxidos de nitrogênios, que também são gases estufa. 
• Contaminação de lençóis freáticos por nitritos e nitratos, provenientes de 
fertilizantes. A ingestão desses produtos causa problemas respiratórios, 
devido a produção de meta-hemoglobina (hemoglobina oxidada). 
 
Vantagens do uso de Amendoim: 
• Em relação a soja que rende 20% de óleo para a geração de 
biocombustível, o amendoim permite o aproveitamento de 50% do que é 
extraído com a mesma finalidade. 
 
Desvantagens do uso de Amendoim: 
• Se o seu consumo mundial ocorrer em larga escala, demandará 
plantações em amplas áreas agrícolas. Em países que não controlam 
com rigor seus recursos naturais, pode-se ter um alto grau de 
desmatamento de floresta para a criação de espaços para a plantação de 
grãos. Como consequência, ocorreria uma diminuição nas reservas 
florestais do planeta. 
• Devido ao uso de grãos para a produção do biodiesel, a tendência é que 
haja o aumento no preço dos itens derivados deste tipo de matéria prima. 
 
 
 
11) Já se vem incluindo na formulação do diesel comercializado no 
Brasil um certa quantidade de biodiesel, qual é essa quantidade 
atualmente? Quais são os desafios que enfrentados pelo uso do biodiesel 
que ainda freia a sua utilização em larga escala? 
A resolução CNPE nº 6 de 16/09/2019, estabelece em cinco por cento, em 
volume, o percentual mínimo obrigatório de adição de biodiesel ao óleo diesel 
comercializado ao consumidor final (B5), de acordo com o disposto no art. 2º 
da Lei nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005. 
O consumo em larga escala o biodiesel afeta diretamente as plantações em 
áreas agrícolas, por ser derivado de óleo vegetal. Em países que não há a 
devida fiscalização, isso aumentaria o número de desmatamento. 
Com o uso de grãos para esse fim, aumentaria o preço dos produtos que são 
derivados dessa matéria-prima, ou que a utilizam em alguma fase da sua 
produção, como por exemplo: rações para animais, ovos, leites de soja, carnes, 
dentre outros. 
 
REFERENCIAS 
 
Estéres. Disponível em: 
<http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_26_04/Prepar
a%C3%A7%C3%A3o%20e%20purifica%C3%A7%C3%A3o%20do%20acetato
%20de%20isopentila%20LIC%202009.pdf>. Acessado em: 24.09.2017. 
Extração com Solventes. Disponível em: 
<http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog2013/Aula_22_03/Extra%
C3%A7%C3%A3o%20com%20solventes%20BAC%202007.pdf>. Acessado 
em: 24.09.2017. 
Programa Nacional para Produção e Uso do Biodiesel no Brasil (PNPB): 
Trajetória, Situação Atual e Desafios - Disponível em: 
<http://www.bnb.gov.br/projwebren/Exec/artigoRenPDF.aspx?cd_artigo_ren=1
218> Acesso em 24/09/2017; 
Síntese do acetato de n-butilo ou etanoato de n-butilo. Disponível em: 
<http://pedagogiadaquimicaverde.fc.up.pt/qv/ficheiros/fichas/141/Introducao.pdf 
>. Acessado em: 24.09.2017. 
SOLOMOS, T.W.Graham; Fryhle, Craig B. Quimica Orgânica, vol1. 7 ed. LTC, 
2001, p. 100,101.