RELATÓRIO SÍNTESE DE P-NITROANILINA

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Centro Universitário Estadual da Zona Oeste – UEZO
Unidade Universitária de Farmácia
Professor: Alessandro Kappel Jordão
Preparação da P-nitroanilina
Data: 14/05/2018
 Camili Gomes Pereira
Diandra Silveira Machado 
 Silvia da Silva Fontes
 Viviane Thais Melo de Albuquerque 
 Taynná da Costa Goltara Gomes
INTRODUÇÃO
 A p-nitro-anilina é um composto químico de fórmula C6H6N2O2. Pode ser definida como uma anilina acrescida de um grupo funcional nitro na posição 4, ou ainda como um nitrobenzeno acrescido de um grupo funcional amina na posição para.1 
 Nitroderivados, geralmente quando líquidos possuem odores característicos e são insolúveis em água, com grande índice de refração em uma densidade maior que a unidade. São sólidos cristalinos em sua maioria, sendo que a maioria dos nitroderivados é ligeiramente colorida, geralmente de um tom amarelado (a intensidade da cor aumenta com o número de radicais nitro). Esta substância é normalmente usada como um intermediário na síntese de corantes, agentes antissépticos, oxidantes, fármacos (em veterinária, em medicamentos para aves domésticas), em gasolina (como um inibidor da formação de gomas) e como um inibidor de corrosão.
 A síntese da p-nitro-anilina é feita a partir da hidrólise ácida da p-nitro-acetanilida com água e ácido sulfúrico sob aquecimento, que formará um sal de amônio quaternário que, com a adição de solução aquosa de hidróxido de sódio, será liberado, dando origem à p-nitro-anilina e alguns sais como subproduto. A p-nitroanilina possui o grupo amino com uma basicidade relativamente alta, o que lhe permite, em pH baixo, agir como um nucleófilo (base), aceitando um próton. Além disso, a p-nitroanilina possui uma estrutura que é fortemente estabilizada por ressonância e isso significa que, a despeito da basicidade conferida pelo grupo amino, esse par de elétrons apresenta certa estabilidade. 2
 As reações de síntese abaixo descrevem a produção de p-nitro-anilina, através da reação de hidrolise em meio ácido. 
Reação de síntese:
Mecanismo:
Etapa 1: No mecanismo da etapa 1, 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 2, 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 3.
Etapa 3: No mecanismo da etapa 3 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: 
OBJETIVO
Sintetizar a p-nitroanilina por meio da reação de hidrólise ácida da p-nitroacetanilida com água e ácido sulfúrico sob aquecimento, por fim, realizar o teste de confirmação para confirmar a obtenção da mesma.
MATERIAIS:
Balão de fundo redondo 250mL
Condensador
Pissete
Becker 500mL
Papel indicador universal de pH
Funil de Buchner 
Papel de filtro
Vidro de relógio
Gral e pistilo
Capilar
Espátula
Pipeta
Balança analítica
Manta aquecedora
Termômetro
Suporte universal com garra
Tubo de ensaio
Chapa aquecedora
Agitador magnético
REAGENTES:
P-nitroroacetanilida
Solução aquosa de ácido sulfúrico
Hidróxido de sódio
Etanol
Água destilada
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 Ao misturar os 5g de p-nitroacetanilida com os 30mL da solução de ácido sulfúrico, não houve inicialmente a solubilização do sólido. Essa mistura foi deixada em refluxo (como na figura abaixo) por 20 minutos pois a reação precisa de calor para ocorrer. Depois dos 20 minutos de refluxo, a solução ainda quente foi vertida sobre água fria, em um bécker, ocorreu liberação de um vapor quente e apresentou uma coloração escura (preto meio esverdeado). 
 Após isso, a amostra contida no béquer foi neutralizada com a adição da solução de NaOH 20%. Deve-se fazer esta neutralização para que a anilina fique desprotonada e assim se possa isolar o produto, caso contrário, em meio ácido, a anilina continuaria protonada e permaneceria no meio aquoso. O pH da mistura foi medido papel indicador universal, que indicou a mudança para o pH básico. Durante a adição de NaOH 20%, ocorreu a efervescência da mistura, liberando um odor forte característico e também apresentou mudança na coloração e a formação de precipitado. A mistura ficou básica e precipitou a p-nitroanilina. 
 O precipitado foi resfriado e para retirar as impurezas foi filtrado no funil de buchner, lavando com água gelada, pois a baixa temperatura da água dificulta a solubilização da p-nitroanilina.
 Não foi obtido o produto desejado. O sólido obtido não apresentou a coloração esperada, provavelmente por causa das impurezas contidas no produto de partida. E também foi observado a presença de partículas escuras, o que indica que houve carbonização, causada pela realização do aquecimento de maneira incorreta e não homogênea. O ideal seria realizar o aquecimento em uma placa aquecedora, com o balão em óleo e a presença do agitador magnético. 
Ponto de fusão
 Foi realizado o procedimento para determinar o ponto de fusão da amostra. O ponto de fusão é utilizado para identificação do composto como um critério de pureza, pois os compostos sólidos que apresentam faixa de pontos de fusão pequenas, com uma diferença de 2°C, são considerados puros. A literatura mostra que a p-nitroanilina apresenta um ponto de fusão de 149ºC – 151ºC.
 Nesse procedimento, uma pequena quantidade da amostra foi colocada em um capilar. O capilar foi amarrado ao termômetro e foram mergulhados em um béquer com óleo aquecido e observou-se. Para determinar o ponto de fusão, deve-se observar e registrar a temperatura desde o momento em que houver indicio da primeira gota de líquido até o desaparecimento total da porção sólida. O procedimento não foi satisfatório, pois quando próximo a 147ºC a amostra apresentou coloração preta, o que caracteriza a decomposição. 
Teste de Confirmação 
 Para o teste de confirmação, a p-nitroanilina foi dissolvida em etanol e foi utilizado o papel indicador universal para testar o pH da solução. O papel indicador universal foi emergido na solução e de acordo com a coloração apresentada em comparação com as cores da tabela presente em sua caixa, a solução apresentou o pH=6. 
PARTE EXPERIMENTAL
1° parte: Preparação da p-nitroanilina
 Em um balão de fundo redondo de 250 mL, colocou-se 5g, pesadas na balança analítica, de p-nitroacetanilida, com a ajuda de uma espátula e com o auxílio da pipeta, na capela, adicionou-se 30 mL de solução aquosa de ácido sulfúrico a 50% (V/V). Adaptou-se  o condensador para refluxo e aqueceu até a ebulição branda durante 20 min, com agitação constante. Pegou-se 100 mL de água destilada fria e verteu para um bécker de 500 mL, após os 20 min de aquecimento, a mistura contida no balão foi vertida, ainda quente, para o bécker. Em seguida, foi adicionado hidróxidode sódio 20% (p/v). O bécker foi resfriado na pia e seu precipitado filtrado no funil de buchner.
 Mediu-se a massa do vidro relógio junto com o papel de filtro: 53,56g. Após a filtração, o material contido no papel de filtro foi transferido para o vidro relógio e pesado: 54,54g. Utilizou-se esses dados para calcular o rendimento da reação. 
 Para analisar a pureza da amostra, colocou-se uma pequena quantidade dos cristais de p-nitroanilina obtidos no gral, e triturou-se essa amostra com auxílio do pistilo. Utilizou-se um capilar para colocar um pouco de amostra. Amarrou-se o capilar contendo a amostra no termômetro utilizando um barbante. Após isso, adicionou-se o capilar junto com o termômetro a um suporte contendo uma haste e mergulhou-se a extremidade em um bécker contendo óleo que estava sendo aquecido em uma placa de aquecimento. Analisou-se a temperatura em que a amostra atingia seu ponto de fusão.
2° parte: Teste de confirmação
 Para o teste de confirmação, em um tubo de ensaio foi dissolvido uma pequena porção da amostra obtida, em 3 mL de etanol, e testou-se o pH da solução usando a papel indicador universal.
CONCLUSÃO
 Ao final do experimento, a síntese de p-nitroanilina por meio da reação de hidrólise ácida da p-nitroacetanilida não foi satisfatória. O produto obtido não ficou como o desejado, pois não apresentou a coloração esperada, provavelmente por conter impurezas no produto de partida, e porque houve carbonização, assim, ele também não alcançou seu ponto se fusão. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] SOLOMONS, T. W. Graham; FRYHLE, Craig B. Organic Chemistry, 10ª Ed. Editora Whiley. 2011
[2] MANO, E. B. e SEABRA, A. P. Práticas de química orgânica. Ed. Edgar Blücher, 3ª ed. Pg 163