Discussão Dibenzalacetona

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
Química Orgânica Experimental ll (3228)
Síntese da Dibenzalacetona 
Acadêmicos: Amanda Vieira	 		RA: 88855
 Larissa Santos 		 RA: 90380
	 Maria Gabriele Matos RA: 92987
Maringá, 21 de Setembro de 2017
Resultados e Discussões
O experimento 2 tinha por finalidade a síntese da dibenzalacetona, um sólido amarelo e insolúvel em água, que apresenta propriedades anti-inflamatórias e está presente na composição de protetores solares.
 Para isto, preparou-se duas soluções, onde a primeira (A) consistia numa mistura de 2,5 mL benzaldeído e 1,6 mL de propanona. A segunda solução (B) foi preparada a partir de 25 mL de solução de hidróxido de sódio 10% e 20 mL de etanol.
Após a preparação das duas soluções, A foi adicionada em B e manteve-se a mistura em agitação constante durante 20 minutos. A temperatura do meio reacional foi mantida entre 20-25° para a formação do produto desejado. Com a mistura dos reagentes a síntese da dibenzalacetona foi iniciada.
A reação ocorrida pode ser denominada reação de Claisen- Schimidt, visto que se trata de uma reação aldólica cruzada envolvendo cetona. A reação é considerada aldólica cruzada porque envolve duas substâncias carboniladas diferentes, no caso do experimento, propanona e benzaldéido. Com a utilização das duas substâncias carboniladas diferentes pode ocorrer a formação de até 4 produtos distintos, isso por conta de que cada substância carbonilada formará um enolato e cada um desses reagirá com uma substância carbonilada que deu origem aos enolatos formados. Desta forma, a reação cruzada acaba não sendo muito útil com o uso de duas substâncias carboniladas que contenham hidrogênios alfa, pois ocorre a formação de quatro produtos de propriedades físicas semelhantes, o que dificulta uma possível separação entre eles.
Como a síntese da dibenzalacetona foi realizada partindo-se dos reagentes propanona e benzaldeído, percebe-se ao analisar as estruturas das duas substâncias, que somente a propanona apresenta hidrogênios alfa a carbonila, e assim não ocorrerá a formação de quatro produtos distintos. Logo, a reação aldólica cruzada é eficiente neste caso. A estrutura dos dois compostos estão apresentadas abaixo, na figura 1.
Figura 1. Estruturas dos compostos benzaldeído e propanona.
O etanol foi adicionado no meio reacional com intuito de maximizar a interação entre os reagentes, visto que o benzaldeído e alguns produtos da síntese não são solúveis em meio aquoso. Logo o etanol é o solvente da reação e aumenta a solubilidade do benzaldeído e outros. 
 A reação de condensação aldólica é concretizada a partir de algumas etapas, sendo a primeira correspondente a formação do enolato. Este é considerado o nucleófilo da reação e é formado a partir da abstração do hidrogênio alfa a carbonila (H), os quais apresentam uma certa acidez e então podem ser removidos por bases. No caso da síntese da dibenzalacetona, o hidrogênio foi abstraído pela base presente no meio reacional, o hidróxido de sódio (NaOH). Com a remoção do hidrogênio, os elétrons permanecem com o carbono ao qual o mesmo estava ligado, e dessa forma obtém-se um carbânion, o qual apresenta uma forma de ressonância com o oxigênio da carbonila, o que dá origem ao enolato. Abaixo, na figura 2, está representada a primeira etapa da reação de síntese da dibenzalacetona.
Figura 2. Formação do enolato.
Após a formação do nucleófilo, o mesmo ataca o carbono carbonílico da molécula de benzaldeído, e forma-se um intermediário protonado. Este é denominado aldol, e apresenta uma parte proveniente da cetona e uma outra do aldeído, devido aos reagentes utilizados no experimento, propanona e benzaldeído. Abaixo na figura 3, encontra-se a segunda etapa da reação de condensação aldólica.
Figura 3. Formação do aldol.
A terceira etapa da reação de condensação aldólica consiste na desidratação do aldol. Esta ocorre a partir da abstração de um dos hidrogênios alfa a carbolina pela base presente no meio. Os pares de elétrons ficam no carbono em que o hidrogênio estava ligado, e através da ressonância, forma-se uma nova insaturação acompanhada da eliminação do grupo OH-. Com a eliminação de água ocorre a formação da benzalacetona. A etapa 3 está representada abaixo na figura 4.
Figura 4. Desidratação do aldol formando a benzalacetona.
Nota-se a partir da etapa 3 que é necessário a utilização de 2 mols de aldeído para que a síntese da dibenzalacetona seja concretizada. Também se faz necessário a utilização de excesso de base visto que as etapas 1, 2 e 3 ocorrem novamente. O excesso NaOH presente no meio abstraí um dos hidrogênios alfa à carbonila da benzalacetona e tem-se a formação de um enolato através da ressonância do carbânion formado com o oxigênio da carbonila. O nucleófilo (enolato) ataca a segunda molécula de benzaldeído, e após a etapa de protonação, obtem-se o aldol. Com a desidratação do aldol, a síntese da dibenzalacetona é concluída. Na figura 5 está representado o mecanismo para a obtenção da dibenzalacetona a partir da benzalacetona.
Figura 5. Mecanismo de obtenção da dibenzalacetona a partir da benzalacetona.
Em continuidade ao procedimento experimental, após os 20 minutos de agitação da mistura de reagentes, foi possível observar a formação de um sólido amarelo, característico da dibenzalacetona. Este foi filtrado em Büchner e lavado várias vezes com água para eliminar o álcali. Com a secagem do material e posteriormente sua pesagem, foi realizado o cálculo do rendimento da síntese. Para isso, foi preciso a compreensão da estequiometria da reação, bem como das densidades e volumes dos reagentes de partida, para que assim a massa dos mesmos pudessem ser determinadas. A reação geral encontra-se na figura 6, e os cálculos realizados serão apresentados abaixo.
Figura 6. Reação geral para a síntese da benzalacetona.
	
Para calcular a massa dos reagentes de partida, utiliza-se a fórmula da densidade . 
A densidade do benzaldeído é de 1,046 g/cm3 e utilizou-se 2,5 mL do mesmo. Logo: , ou seja, partiu-se de 2,615 g de benzaldeído. Com a massa do reagente de partida encontrada, pode-se calcular o número de mols do mesmo através de . A massa molar do aldeído 106,121 g.mol-1, logo: 
Repetindo os mesmos cálculos para a propanona de densidade 0,79 g/cm3, e volume utilizado de 1,6 mL, chega-se a uma massa de partida de 1,264 g. Calculando o número de mols, sabendo-se que a massa molar da propanona é de 58,08 g.mol-1, chega-se a 0,02176 mol. 
Como a estequiometria da reação é de 2:1, ou seja, duas moléculas de benzaldeído reagem com uma molécula de acetona, a partir do número de mols dos reagentes pode-se verificar o reagente limitante da reação e o reagente em excesso. 
Para reagir com toda a propanona seria necessário 0,04352 mols de benzaldeído (dobro do número de mols da propanona) e no entanto não havia essa quantidade no meio reacional. Para consumir todo o benzaldeído, seria necessário 0,01233 mols de propanona (metade do número de mols do benzaldeído) apenas, e havia uma quantidade superior a essa no meio reacional. Desta forma, pode-se afirmar que o reagente limitante da reação é o benzaldeído e o reagente em excesso é a acetona.
Sabendo-se que o reagente limitante da reação é o benzaldeído, pode-se calcular o rendimento da reação. Tem-se que 2 mols do benzaldeído forma 1 mol de dibenzalacetona. Assim:
2 moles de benzaldeído ------------- 1mol de dibenzalacetona
0,02465 moles ---------------------------- x mol
x =0,01233 mols de dibenzalacetona deveriam ser produzidos a partir da quantidade de benzaldeído utilizado. A massa teórica da dibenzalacetona pode ser calcula a partir do número de mols e de sua massa molar, a qual é de 234,29 g.mol-1. Então:
 
 A massa da dibenzalacetona obtida experimentalmente foi de 2,26 g. Como a massa teórica era de 2,89g, o rendimento da reação de condensação aldólica foi de:
2,89 g ------------- 100%
2,26 g -------------- y
y= 78,2 % de rendimento.
A dibenzalacetona apresenta três isômeros, cujas estruturas e propriedades estão representados na tabela 1 abaixo. 
Tabela 1. Isômeros geométricos da Dibenzalacetona.
	Isômeros
	Formas estruturais
	PF (°C)
	Característica
	Trans-trans
	
	110-111
	Sólido amarelo insolúvel em água.
	Cis-cis
	
	Líquido (ponto de ebulição 130)
	Óleo amarelo.
	Cis-trans
	
	60
	Sólido amarelo claro.
Observando a tabela 1 acima, percebe-se que tanto o isômero trans-trans quanto o cis-trans são sólidos amarelos, e então um deles foi sintetizado no experimento 2, já que houve a formação do sólido amarelo. Como existe uma diferença grande entre seus pontos de fusão, a distinção entre os isômeros pode ser realizada através da medição de seu ponto de fusão.
A aferição do ponto de fusão do produto obtido pode ser realizada com a utilização de um capilar no qual é colocado uma quantidade de amostra, e então o mesmo é fixado a um termômetro e inserido num tubo de thiele contendo uma líquido de banho com temperatura de ebulição superior ao ponto de fusão da amostra. O líquido banho é aquecido com o auxílio de um bico de Bunsen, e espera-se a fusão do material desejado, e nesse momento, pode-se determinar a faixa de fusão através do termômetro utilizado. Com a medição do ponto de fusão da amostra, além de determinar qual isômero da dibenzalacetona foi sintetizado, pode ser feita a determinação da pureza da substância. 
Através da comparação do ponto de fusão estabelecido pela literatura e o ponto de fusão medido experimentalmente, pode-se dizer qual isômero foi sintetizado, e se a amostra está pura. Se a faixa de fusão experimental for muito distante da literatura, pode-se dizer que a amostra contém uma grande quantidade de impurezas, ou até mesmo não equivale a substância cogitada.
A faixa de fusão determinada foi de
O teste utilizando bromo que constava no procedimento experimental não foi realizado, pois o mesmo é efetivo para alcenos, não para o composto sintetizado. Desta forma, o experimento 2 foi concluído.
CONCLUSÃO
A partir do experimento foi possível concluir que uma reação aldólica cruzada é efetiva quando se parte de reagentes selecionados, bem como compreender as etapas do mecanismo de condensação aldólica em meio básico. Além disso, pode-se compreender algumas técnicas para confirmação do produto final, tais como a aferição do ponto de fusão da substância, o qual também indica o grau de pureza da amostra.
REFERÊNCIAS
BRUICE, Paula Yurkanis. Química Orgânica. 4ª Ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. v.2
Handbook of chemistry and physics, 87th edition, 2006-2007
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica. 8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005, v.1