RELATORIO P-NITROACETANILIDA

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Centro Universitário Estadual da Zona Oeste – UEZO
Unidade Universitária de Farmácia
Professor: Alessandro Kappel Jordão
Preparação da P-nitroacetanilida
Data: 02/04/2018
 Camili Gomes Pereira
Diandra Silveira Machado 
 Silvia da Silva Fontes
 Viviane Thais Melo de Albuquerque 
 Taynná da Costa Goltara Gomes
INTRODUÇÃO
A p-nitroacetanilida pode ser obtida usando a acetanilida como ponto de partida através de uma reação denominada substituição eletrofílica aromática. É preciso estabelecer certas condições que propiciem essa reação, uma vez que compostos aromáticos são consideravelmente estáveis por apresentarem ressonância. 
 A nitração da acetanilida é favorecida por um conjunto de fatores, dentre eles a adição de uma mistura nitrante contendo ácido nítrico e sulfúrico ao meio reacional. O produto da reação ácido-base desses compostos produz o eletrofilo NO2+ (íon nitrônio) que por sua vez fica passível ao ataque nucleofílico dos elétrons π do anel benzênico. 
 No caso de reações envolvendo compostos aromáticos substituídos, deve-se observar se o grupo substituinte ativa o anel (o torna mais reativo) ou o desativa (deixando-o mais inerte). A acetanilida apresenta um grupo substituinte NHOCH3 que é ativador por conta do par de elétrons livres do nitrogênio e principalmente por esse grupo estabilizar melhor o complexo sigma, fornecendo mais uma estrutura de ressonância. Em outras palavras, esse grupo substituinte fornece mais um caminho pelo qual os pares de elétrons em ressonância podem seguir, estabilizando melhor o complexo sigma (representação da movimentação dos elétrons pelo anel após a adição do eletrófilo).¹ 
 Como já existe um substituinte no anel, o grupo nitro só pode ser colocado em três posições: para, orto ou meta. Como há a presença de um ativador do anel, por regra, o NO2 só pode ser adicionado nas posições orto e para. Devido ao impedimento estérico, a síntese da p-nitroacetanilida é favorecida em relação a da o-nitroacetanilida.² 
Figura 1. Síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida
OBJETIVO
 Preparar a p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, resultante da síntese da prática anterior, através de uma reação de substituição eletrofílica aromática, realizar a purificação do produto reacional por recristalização e determinar o rendimento a partir da massa de acetanilida utilizada.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais utilizados:
Bécker; 
Funil de separação;
Bastão de vidro; 
Termômetro; 
Balança analítica; 
Erlenmeyer
Suporte com argola e haste;
Funil de vidro;
Capilar;
Espátula;
Vidro de relógio;
Proveta; 
Agitador magnético;
Chapa de aquecimento; 
Funil de Buchner; 
Papel de filtro; 
Pissete;
Placa metálica com sílica gel;
Pinça.
Reagente utilizados:
Acetanilida seca e pulverizada;
Ácido acético glacial
H2SO4 concentrado;
Gelo triturado; 
HNO3 concentrado;
Água destilada;
Álcool etílico; 
Clorofórmio.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 
 A massa da acetanilida adicionada ao erlenmeyer pesada no início do experimento foi de 4g, a massa do papel de filtro com o vidro de relógio foi de 53,7g e a massa de p-nitroacetanilida, papel de filtro e vidro de relógio foi de 56,65g. 
 O cálculo realizado para obter a massa de p-nitroacetanilida foi:
 56,65g – 53,7g = 2,95g de p-nitroacetanilida
 Papel de filtro 
+ 
vidro de relógio
p-nitroacetanilida + Papel de filtro + vidro de relógio
 
Cálculo do rendimento:
1 mol de acetanilida ------- 1 mol de p-nitroacetanilida
135g ---- 180g
4g-------- x
X= 5,33g de p-nitroacetanilida
 Para obter um rendimento de 100%, a massa de p-nitroacetanilida obtida deveria ser de 5,33g, mas a massa obtida foi de 2,95g, portanto: 
5,33g ----- 100%
2,95g ----- x
X= 55%
 Portanto, o teor de p-nitroacetanilida obtido no experimento foi de 55%.
 Durante a adição da mistura ácida a temperatura alcançada foi de 1,8 °C, onde a coloração passou de transparente para um amarelo viscoso e depois que foi retirado do banho-maria ficou em agitação em temperatura ambiente. A temperatura não ultrapassou de 10ºC, porque é necessário manter a temperatura do meio reacional abaixo de 10ºC para não favorecer a formação do produto orto (produto de controle termodinâmico). Uma temperatura elevada pode ocasionar a formação de produtos multinitrados e este não era objetivo. 
 A mistura foi mantida em temperatura ambiente por 15 minutos e não foi aquecida. Após a adição da mistura ácida e da acetanilida, inicia-se a etapa lenta da reação, nessa etapa o eletrófilo (NO2+) ataca o anel aromático na região de maior densidade eletrônica e de menor impedimento estérico (para). Entretanto, existe também a presença de ácido sulfúrico, que em altas concentrações e em temperatura elevada, forma um nucleófilo forte (HSO4-). Esse nucleófilo também está apto a reagir com o anel caso haja aumento da temperatura. Por isso, é necessário que a temperatura ambiente seja mantida, evitando assim a formação de produto indesejado (produtos sulfonados). 
 Depois de 15 minutos em agitação em temperatura ambiente houve a formação de precipitado onde a mistura passou de oleoso para leitoso. A mistura foi filtrada a vácuo no funil de buchner, após a filtração foi obtido um sólido amarelo. O sólido formado é a p-nitroacetanilida, que apresentou uma coloração amarelada que é característico do grupo nitro. A acetanilida apresenta um grupo ativador, o qual orienta a adição do grupo nitro nas posições orto e para, por causa do impedimento estérico, a para-nitroacetanilida é o produto marjoritário da reação.
 Para realizar a recristalização, todo o sólido formado (p-nitroacetanilida) foi transferido para um bécker e foi adicionado 70 mL de álcool 70. A mistura foi levada ao aquecimento na manta aquecedora por 15 minutos, nesse período o sólido dissolveu, já que é solúvel a quente e insolúvel a frio, e o solvente começou a entrar em ebulição (álcool etílico tem Pe=70°C). 
 A mistura foi filtrada a quente para remover as impurezas. Em um bécker, depois de um tempo, o filtrado começou a precipitar e formar cristais, quanto mais tempo demora para recristalizar, mais puro será o cristal. Em seguida, a mistura foi levada para o banho de gelo para terminar a recristalização rapidamente. 
 Para realizar o teste de confirmação foi feito o teste de cromatografia líquida em camada fina. Em um bécker contendo a p-nitroacetanilida foi misturado clorofórmio (usado como eluente), e em outro bécker a mesma coisa foi realizada com a acetanilida, com cada uma das amostras foi feito um spot em um ponto de uma placa metálica com um lado com sílica gel.
 Na placa sílica a substância fica aderida, pois como o solvente é muito volátil, ele evapora. Depois que foi colocada a placa no bécker com o eluente, ele subiu a placa por capilaridade, o que acarreta na adsorção das substâncias que interagem através de interações intramoleculares. E quanto mais polar a substância, mais ela fica aderida a sílica e próxima da origem (spot). Quanto mais apolar, mais ela corre junto com o eluente porque não está interagindo com a sílica. Para que o eluente corra junto com a placa tem que aumentar a polaridade do eluente.
 A placa de cromatografia tem uma substância chamada fluoresceína, que quando a máquina está sem nada dentro fica completamente verde, e quando colocamos uma substância que absorve o comprimento de onda fica opaca, pois a substância tem uma estrutura chamada cromófilos, que tem anel aromático que absorve a luz no comprimento de onda. Como a acetanilidae a p-nitroacetanilida tem anel aromático, é possível ver na placa. 
 O solvente não pode ultrapassar a marca da placa metálica sílica, pois se ultrapassar pode acabar dissolvendo e não interagindo. A fase estacionaria é a sílica e fase móvel é o eluente, onde a substância interage com as duas fases. Como na placa as marcações ficaram próximas a origem, para aumentar tem que usar um eluente mais polar como, por exemplo, acetato de etila pois assim as manchas se deslocam mais para o meio da placa. 
 Com base nesse teste, foi observado que a p-nitroacetanilida é mais polar porque ficou mais retida. Se tivesse outra mancha na altura da acetanilida, ela não teria sido completamente convertida em produto, ou seja, estaria impura. A p-nitroacetanilida estava pura, pois as alturas são diferentes e a acetanilida não apresentou nenhuma mancha na altura do material de partida. Com base nesse teste de confirmação, foi concluído que a reação funcionou.
 O fator de retenção (Rf) é a razão entre a distância percorrida pela substância em questão e a distância percorrida pela fase móvel, é uma constante física importante para determinar um composto, e varia entre 0 e 1, 0 mostra que a substância não eluiu e o 1 mostra que ela subiu junto com o eluente. 
Cálculo do Rf:
Rf = X X distância percorrida pelo composto
 Z Z distância percorrida pelo solvente 
Rf 1= 0,4 cm Rf 1= 0,088
 4,5 cm
Rf 2= 0,1 cmRf 2= 0,022
 4,5 cm
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 Com o auxílio de uma espátula, colocou-se em um erlenmeyer de 250 mL, 4 g de acetanilida e pesou-se utilizando uma balança analítica. Com auxílio de uma pipeta, adicionou-se 5,0 mL de ácido acético glacial, devagar, na capela e em agitação constante para que se formasse uma suspensão. Após isso, adicionou-se 10 mL de ácido sulfúrico com cautela e também em agitação constante. A solução resultante foi resfriada no banho de gelo. 
 Colocou-se o funil separação ao suporte com haste e utilizou-se o erlenmeyer contendo a solução obtida anteriormente para recolhimento. Adicionou-se 1,5mL de HNO3 concentrado e 1,5 mL de H2SO4 concentrado no funil de separação formando uma solução nitrante. Em seguida, abriu-se a torneira do funil de separação para que a solução nitrante fosse adicionada gota a gota no erlenmeyer, sob o banho de gelo, contendo a solução obtida anteriormente. Após isso, a mistura foi retirada do banho de gelo e foi colocada na agitação em temperatura ambiente durante 15 minutos. 
 Pegou-se um pissete contendo água destilada gelada e com auxílio de uma proveta, adicionou-se 150mL de água destilada a um bécker.  Após isso, verteu-se a solução do erlenmeyer para o bécker contendo a água destilada gelada e agitou-se a solução com o bastão de vidro por alguns instantes. Observou- se a formação de um precipitado que foi lavado várias vezes com água gelada e auxílio do pissete. 
 Foi realizado a filtração a vácuo da solução utilizando o funil de Buchner. Retirou-se o material filtrado juntamente com o papel de filtro e adicionou-se ao um vidro de relógio.
 Pesou-se o material filtrado juntamente com o papel de filtro e o vidro de relógio.
Recristalização da p-nitroacetanilida obtida: 
 Pesou-se, com auxílio de uma balança analítica, a p-nitroacetanilida seca juntamente com o vidro de relógio e o papel de filtro.
 Com auxílio de uma espátula transferiu-se o sólido do papel de filtro para o bécker. Utilizando a proveta, mediu-se 70 mL de álcool etílico adicionou-se ao bécker. Colocou-se o bécker na manta aquecedora por 15 minutos. 
 Após isso, realizou-se a filtração a quente utilizando o funil de vidro contendo papel de filtro pregueado. Em seguida, colocou-se o sólido no banho de gelo para ocorrer a recristalização.
 Teste de confirmação: 
 Realizou-se o teste de cromatografia líquida em camada fina. 
Utilizou-se uma placa metálica com um dos lados com sílica gel (fase estacionária) e realizou-se marcações na placa, como demonstrado na figura abaixo:
 1 2
	0,5 de largura
Figura 2. Placa cromatográfica 
 Adicionou-se a um bécker uma pequena quantidade clorofórmio. Com auxílio de uma espátula, transferiu-se uma pequena quantidade da p-nitroacetanilida para o bécker contendo clorofórmio para ocorrer a dissolução. 
 Quebrou-se o capilar ao meio e após isso metade dele foi mergulhado no bécker contendo a mistura. Com o capilar, realizou-se “spot” no ponto 2 da placa. Mergulhou-se uma metade de capilar diferente em um bécker contendo somente acetanilida e realizou-se um “spot” na ponto 1 da placa. 
 Colocou-se a placa na câmara cromatográfica e observou-se.
 Com o auxílio da pinça, colocou-se a placa no bécker com o eluente, na forma vertical com um ângulo de 45º, com a parte dos “spots” para baixo e tampou-se o bécker. Observou-se a placa até que o eluente chegasse na marcação desejada. Retirou-se a placa do bécker.
 Colocou-se a placa na câmara cromatográfica e observou-se.
CONCLUSÃO
 Foi possível produzir p-nitroacetanilida a partir de acetanilida através de uma reação de substituição eletrofílica aromática. A autenticidade do composto produzido foi comprovada por meio de uma reação de confirmação, além da coloração amarela apresentada por ele. 
Finalmente pôde-se calcular o rendimento, o qual foi de 55%.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] Soares, B. G.; Souza, N. A.;Pires, D. X.; Química Orgânica Teórica e Técnicas Preparação, Purificação e Identificação de Compostos Orgânicos. 1ª Edição, Rio de janeiro, Editora Guanabara, 1986. 
[2] SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2. 9 ed. LTC, 2009.