EXP 5

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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 . Partiu-se de 3,54g de acetanilida e a massa molar da mesma é de 135,17 g.mol-1. Logo:
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: , 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: , 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: .
Desta forma, o experimento 6 foi encerrado.
O ponto de fusão do produto obtido foi 
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.
REFERÊNCIAS
BRUICE, Paula Yurkanis. QUÍMICA ORGÂNICA. 4ª Ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. V2.