Experimento 5 e 6. Imprimir

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1.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
O experimento 5 tinha por objetivo a síntese da p-nitroacetanilida, a qual 
pode ser obtida a partir da nitração da acetanilida via mecanismo de substituição 
eletrofílica aromática. 
 Para esta síntese, utilizou-se como reagentes a acetanilida, ácido 
sulfúrico e ácido nítrico. A partir da mistura dos dois ácidos, o eletrófilo da reação 
de nitração foi obtido, o íon nitrônio. O par de elétrons presente em um dos 
oxigênios do ácido nítrico abstraí um hidrogênio do outro ácido utilizado, e então 
torna-se protonado, formando assim uma molécula de água. Por ser um bom 
grupo de saída, e auxiliada pela ressonância dos pares de elétrons do oxigênio, 
a água sai e tem-se a formação do íon nitrônio. A reação para formação do íon 
nitrônio está representada abaixo na etapa 1. 
 
 
 
Etapa 1. Formação do eletrófilo da reação. 
 
Após a formação do eletrófilo da reação, a substituição eletrofílica 
aromática pode ser iniciada. O anel aromático presente na estrutura da 
acetanilida é um sistema rico em elétrons π. Um par de elétrons desse sistema 
ataca o eletrófilo formado no meio reacional e liga-se a ele. Forma-se um 
carbocátion não aromático denominado íon arênio, o qual apresenta algumas 
estruturas de ressonância. O ataque ao eletrófilo pelo sistema π e as estruturas 
de ressonância do íon arênio estão representados na etapa 2, logo abaixo. 
 
 
Etapa 2. Ataque do do sistema π ao nucleófilo. 
 
Após o ataque ao eletrófilo, o íon arênio formado deve ser desprotonado. 
A desprotonação é realizada no carbono onde está ligado o eletófilo, e a 
remoção do hidrogênio pode ser realizada pelo ácido presente no meio. Após 
isso, ocorre a deslocalização do par de elétrons e forma-se o produto 
substituído, neste caso a p-nitroacetanilida. Abaixo, na Etapa 3, encontra-se a 
representação da desprotonação do íon arênio e a obtenção da p-
nitroacetanilida. 
 
 
 
 
 
 
 
Desta forma a síntese da p-nitroacetanilida foi realizada. Após a 
secagem dos cristais, os mesmos foram pesados, e obteve-se uma massa de 
4,09g. O rendimento da síntese pode então ser calculado. 
 Observando-se a reação geral para a síntese da p-nitroacetanilida, a 
qual está representada abaixo na Figura 1, tem-se que 1 mol de acetanilida 
gera 1 mol do produto substituído. 
 
Figura 1. Reação geral para a síntese da p-nitroacetanilida. 
Para isso, primeiramente deve-se saber qual é a massa teórica de p-
nitroacetanilida que deveria ter sido obtida. O número de mols de acetanilida 
utilizado no experimento pode ser adquirido através da equação 𝑛 =
𝑚
𝑀𝑀
 . Partiu-
se de 3,54g de acetanilida e a massa molar da mesma é de 135,17 g.mol-1. Logo: 
𝑛 =
3,54
135,17
= 0,02619 𝑚𝑜𝑙𝑠 
Como a estequiometria da reação é 1:1, o número de mols de p-
nitroacetanilida é equivalente ao número de mols de acetanilida; logo 0,02619 
mols. 
A massa teórica da p-nitroacetanilida é de: 𝑚 = 𝑛 × 𝑀𝑀 = 0,02619 ×
180,16 = 4,72, sendo que a massa molar da mesma é de 180,16 g.mol-1. 
Logo, o rendimento da síntese foi de: 
4,72 g ——— 100% 
4,09 g ——— x 
X= 86,7 % de rendimento. 
Desta forma encerrou-se o a síntese da p-nitroacetanilida. Essa 
substância é utilizada como um intermediário de reação, e foi utilizada no 
experimento 6, para a obtenção da p-nitroanilina. 
Como mencionado acima, o experimento 6 tinha por foco a obtenção da 
p-nitroanilina. A mesma pode ser adquirida a partir da hidrólise ácida da p-
nitroacetanilida, a qual foi sintetizada anteriormente, no experimento 5. 
Para obter-se a p-nitroanilina, utilizou-se como reagentes a p-
nitroacetanilida, ácido clorídrico e água. O ácido foi adicionado ao meio reacional 
para catalisar a hidrólise, pois a mesma necessita de uma alta energia para 
ocorrer; mas também o ácido auxilia em outras etapas da hidrólise. 
Afim de vencer a barreira energética, a hidrólise foi realizada em refluxo, 
o qual fornece energia térmica ao sistema, sem que ocorra a perda do material. 
A mistura reacional foi refluxada cerca de 40 minutos. Após esse tempo, a 
mistura foi vertida em uma solução de hidróxido de sódio gelada e pode-se 
visualizar a formação de um sólido de coloração amarelada. 
O mecanismo de hidrólise apresenta algumas etapas, onde a primeira 
consiste na protonação do carbono carbonílico, o que torna o mesmo suscetível 
ao ataque nucleofílico. No caso da hidrólise o nucleófilo é a água. A etapa de 
protonação da carbonila está apresenta abaixo na Etapa 1. 
 
Etapa 1: Protonoção do carbono carbonílico. 
Após a protonação do carbono carbonílico, ocorre o ataque de uma 
molécula de água ao mesmo, e então forma-se um intermediário. Após isso, 
ocorre prototropismo: um dos hidrogênios da molécula de água migra e liga-se 
ao nitrogênio do grupo acetamido presente no reagente de partida (p-
nitroacetanilida). A protonação do nitrogênio é favorecida em relação ao grupo 
OH, visto que o mesmo é uma base forte. Através da ressonância dos pares de 
elétrons presentes no oxigênio, o grupo carboxílico é eliminado. As etapas de 
ataque nucleofílico, prototropismo e eliminação do grupo carboxílico estão 
representadas abaixo na Etapa 2 abaixo. 
 
Etapa 2. Etapas do ataque nucleofílico, prototropismo e eliminação do grupo 
carboxílico. 
Pelo fato do meio reacional ser ácido, o grupo amina é protonado. Como 
o ácido adicionado corresponde ao ácido clorídrico, formou-se um sal de cloreto 
de amônia, o qual é solúvel no meio aquoso. A mistura reacional, após ser 
retirada do refluxo, foi vertida em uma solução gelada de hidróxido de sódio, e 
então pode-se obter a p-nitroanilina. A Etapa3 está representada abaixo. 
 
Etapa 3. Obtenção da p-nitroanilina. 
O sólido amarelo obtido foi filtrado em Buchner e após isso, submetido a 
uma recristalização. A água foi utilizada nesse processo, visto que a p-
nitroanilina é solúvel na mesma quando quente, mas não é solúvel em água 
gelada. 
Com o resfriamento do filtrado, foi possível observar a formação dos 
cristais amarelos no fundo da vidraria. A solução foi colocada em banho de gelo 
a fim de acelerar a recristalização da p-nitroanilina. Após alguns minutos, filtrou-
se novamente os cristais em Büchner, e deixou-se os cristais secarem por uma 
semana. 
Após a secagem do material, fez-se a pesagem do mesmo para realizar 
os cálculos de rendimento da síntese. Observando-se a reação geral abaixo, na 
figura 2, percebe-se que 1 mol de p-nitro acetanilida forma 1 mol de p-
nitroanilida. 
 
Figura 2. Reação geral para a obtenção da p-nitroanilina. 
O número de mols de p-nitroacetanilida utilizados no experimento, 
calculado anteriormente, foi de 0,02619. Logo deveriam ser formados 0,02619 
mols de p-nitroanilina. A massa teoria de p-nitroanilina corresponde a: 𝑚 = 𝑛 ×
𝑀𝑀 = 0,02619 × 138,12 = 3,62𝑔 , sendo sua massa molar de 138,12 g.mol-1. 
A massa de p-nitroanilina obtida experimentalmente foi de 1,90g. Logo, o 
rendimento da hidrólise foi de: 
3,62 g ——— 100% 
1,90 g ——— x 
X= 52,5 % de rendimento. 
O rendimento geral, para a síntese da p-nitroacetanilida e para a p-
nitroanilina foi de: % =
86,7 ×52,5
100
= 45,5%. 
Desta forma, o experimento 6 foi encerrado. 
O ponto de fusão do produto obtido foi 
 
 
2.0 CONCLUSÃO 
A partir do experimento 5 e 6, foi possível obter a p-nitroacetanilida por 
um mecanismo de substituição eletrofílica acílica, e a p-nitroanilina através de 
uma desidratação, respectivamente, bem como compreender as etapas dos 
mecanismos que ocorreram em ambas. 
3.0 REFERÊNCIAS 
BRUICE, Paula Yurkanis. QUÍMICA ORGÂNICA. 4ª Ed., São Paulo: Pearson 
Prentice Hall, 2006. V2.