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Síntese da Benzocaína RESUMO – No experimento da obtenção da benzocaína a partir da N-acetil-p-toluidina obteve-se como produto 0,22g da mesma. Isso corresponde a um rendimento de 0,958%, que relativamente baixo, mas dentro dos parâmetros esperados. 1. INTRODUÇÃO A benzocaína (Figura 1) é um éster etílico que apresenta um grupo amina e um grupo lipofílico, e se caracteriza por ter baixa solubilidade. É utilizado como anestésico local e como calmante para dores musculares. Atua bloqueando a condução de impulsos nervosos. No inicio das pesquisas, a benzoilmetilecgonina, mais conhecida como cocaína (Figura 2), era utilizada para fins anestésicos, mas com o passar do tempo, observou-se que seu uso causava dependência Química e até overdose, por isso, foram elaborados novos projetos para formular um composto que tivesse os mesmos efeitos, mas que não causasse dependência em quem a utilizasse (Souza, 2012). Em 1890 foram feitas as primeiras modificações na estrutura da cocaína resultando no paminobenzoato de etila (benzocaína). Observou-se então, que essa substância possuía maior eficácia e menor valor para a produção (Medeiros, 2005). Figura 1: Estrutura da benzocaína Figura 2: Estrutura da cocaína 2. MATERIAIS Papel medidor de PH; Filtro por gravidade; Filtro de Buchner e Celite; Condensador de refluxo; Dessecador; Espatula; Banho de gelo; Medidor de ponto de fusão; Manta de aquecimento; Papel filtro; Bomba de filtração a vácuo; Pinça; Balão de fundo redondo 250 ml; Béquer de 100 ml/400 ml/1 l; Erlenmeyer de 250/500 ml; Funil de separação de 250 ml; Funil de vidro; Banho-maria; 3.MÉTODOS A sintetização da benzocaína foi efetuada e quatro etapas sendo as sínteses das seguintes reações: Ν-acetil-ρ-Toluidina → Ácido ρ-Acetamidobenzóico → Ácido ρ-Aminobenzóico → ρ-aminobenzoato de etila. Inicialmente, em um erlenmeyer de 500mL, foram adicionados 15,0109g de ρtoluidina e 200mL de H2O destilada, após foi adicionado 8mL de HCl concentrado. A mistura foi então agitada manualmente e colocada em banho-maria para se obter uma solução. Então, preparou-se uma solução de 12,053g de acetato de sódio triidratado em 20mL de H2O, sendo aquecida para a total solubilização. A solução contendo ptoluidina foi aquecida a 50ºC e adicionados 8,4mL de anidrido acético sob agitação. Em seguida, foi adicionada a solução aquosa de acetato de sódio. Após a diminuição da temperatura da vidraria e da solução, a mistura foi resfriada em água gelada resultando na formação de um precipitado branco. A mistura foi filtrada a vácuo utilizando um filtro de Buchner. O sólido branco obtido, N-acetil-ρ-Toluidina, foi colocado em um dessecador para a remoção da água. Na etapa seguinte, o Nacetilptoluidina preparado anteriormente, foi colocado em um béquer de 1L junto de 20,56g de MgSO hidratado e 350mL de H2O. A mistura foi posta em banho-maria para a total solubilização do composto. Após, foi preparada uma mistura de 22.43g de KMnO4 em uma pequena quantidade de H2O, suficiente para a formação de uma pasta. Tal pasta foi adicionada aos poucos na solução anterior. A mistura foi mantida em banho-maria por 1h e a cada intervalo, de 3 a 5 min, foi feita uma pequena agitação. A mistura foi então filtrada a vácuo, lavando o precipitado (MnO2) com pequenas porções de H2O quente. A mistura quente obtida, foi filtrada por gravidade em papel de filtro pregueado, obtendo-se uma solução amarelo pálida. Quando resfriou até a temperatura ambiente adicionou-se 20% H2SO4 à solução obtendo-se um precipitado flosculoso. Em seguida, a mistura foi filtrada a vácuo e o sólido branco obtido, pacetoamidobenzóico, foi colocado em um dessecador. Posteriormente, preparou-se uma solução diluída de HCl misturando 24mL do ácido (37%) em 24mL de H2O. Em um balão de fundo redondo de 250mL foi colocado 6,19g do ácido ρacetamidobenzóico obtido na etapa anterior, e adicionado à solução diluída de HCl. A mistura foi posta em refluxo brando por 30 min em um condensador adaptado. A solução resultante foi resfriada à temperatura ambiente e transferida para um erlenmeyer juntamente com 48mL de H2O. Pequenas porções de NH4OH foram adicionadas até obter-se uma solução com pH 89 verificado com papel indicador do mesmo. Após, adicionou-se aproximadamente 2,5ml de ácido acético glacial. A solução foi resfriada em banho de gelo para o início da cristalização. Os cristais obtidos, ácido ρaminobenzóico, foram filtrados a vácuo e deixados na estufa. Finalmente, na última etapa do experimento, foram adicionados em um balão de fundo redondo de 250mL, 2,7g do ácido ρ-aminobenzóico obtido na etapa anterior junto com 35,1mL de etanol (95%) e agitados até a máxima solubilização. Para neutralizar a mistura adicionou-se, aos poucos, uma quantidade de Na2CO3 (total 32,4ml) até cessar a liberação de CO2. Depois de neutralizada a solução, adicionou-se Na2SO4 para a secagem da mistura. Após secar a solução com Na2SO4, a solução foi aquecida em banho-maria para remoção do éter e do etanol. Ao óleo restante no frasco foram adicionados 1mL de etanol 95% e aquecida até que todo óleo dissolvesse, sendo posteriormente adicionada água até a solução ficar com aspecto opaco. Precipitou-se então um sólido. A mistura foi então posta em banho de gelo para uma máxima precipitação. O sólido precipitado, benzocaína, foi então coletada por filtração a vácuo e seca para o posterior cálculo do rendimento. 4.RESULTADOS, MECANISMOS E DISCUSSÕES 4.1 Rendimentos, pontos de fusão e considerações finais Partindo de 15,0109g de ρ-toluidina, obteve-se 8,8g como produto da síntese da N-acetil-ρ-Toluidina, resultando em um rendimento de 45,91%. Após medir o ponto de fusão da mesma observou-se temperaturas de 147,3ºC e 149,9ºC. Comparando com a literatura (NTP, 1992) que traz uma temperatura de 152ºC, Confirmou-se que o produto ainda contém traços de impurezas ou de solventes. Na síntese do ácido ρ-acetamidobenzóico, partiu-se de 8,8g de N-acetil-ρ-Toluidina e obteve-se uma massa de 6,19 g do ácido. Com isso, o rendimento foi de 70,77%. Então, medindo o ponto de fusão (255,7 o C – 259,1 o C), e comparando com a literatura (NTP, 1992): 256,5ºC, observou-se que produto encontrado é aquele de interesse. Na etapa seguinte, síntese do ácido ρ-amidobenzóico, partindo de 6,19g de ácido ρ-acetamidobenzóico, obteve-se uma massa de 2,7 g. O rendimento obtido foi de 43,62%. Medindo, então, o ponto de fusão (263,3ºC – 267,2ºC) e comparando com a literatura (NTP, 1992): 259ºC; 262 ºC, observou-se que o produto encontrado contém resíduos de água ou de outros reagentes, mas também é o produto de interesse. Na última etapa, síntese da benzocaína, partiu-se de 2,7g de ácido ρ-amidobenzóico e obteve-se como produto, uma massa de 0.22 g. Com isso, chegou-se em um rendimento de 6,76%. Então, mediu-se o ponto de fusão e as temperaturas observadas foram de 86,9ºC – 91,2ºC). Comparando com a literatura(NTP, 1992) a temperatura de 90 ºC, conclui-se que o produto sintetizado foi a benzocaína. 4.1.2 Rendimento global O rendimento global do Experimento foi de 0,958%. Com esse resultado, podemos observar que a síntese da benzocaína, pelo método das quatro etapas não é a maneira mais eficiente de se obter esse composto. 4.2 Mecanismos Figura 3: Mecanismos da síntese da benzocaína (Fonte: Ebah) 4.3Conclusão A síntese da benzocaína partindo da p-toluidina, em nosso experimento, apresentou um rendimento de 0,958%, o que é relativamente baixo. Isso se deve por interferência em quase todos os casos da água, que pode não ter sido retirada em toda a sua totalidade, por interferência de possíveis erros experimentais, ou por não ter sido verificado quando a reação terminou em cada etapa (cromatografia), fazendo com que a massa encontrada e o ponto de fusão medido variem um pouco com o que é apresentado na literatura. 5. REFERÊNCIAS SOLOMONS, T.W. Graham. Maria Lúcia Godinho de Oliveira. Química Orgânica, nona edição, volume 2. Rio de Janeiro: LTC, 2009. BRUICE, Paula Yurkanis. Vários tradutores. Química Orgânica, quarta edição, volume 2. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006 KNOTHE,G. J. Am. Oil Chem. Soc. 77, 2000. Rinaldi, R.; Garcia, C.; Marciniuk, L.L.;Adriana Vitorino Rossi, A.V.; e Ulf Schuchardt, U. Quim. Nova, 30, 2007. Disponível em ftpacd.puccampinas.edu.br/pub/professores/ceatec/augusto.etchegaray/Quimica/quimica_organi ca_C/2012/Apostila_de_Quimica_Organica%20C_2012.pdf ChemSpider; Disponível em <http://www.chemspider.com/Chemical-Structure.953.html> Acesso em 16 de junho de 2016.
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