Relatório 4 organica

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ - MEDIANEIRA
DAQUI- DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUIMICA
	CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA	
DISCIPLINA DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL
Estereficação de Fischer: Síntese do acetado de Isoamila
MILENE GRACIELE DE ALMEIDA
NICOLI CARBONI
MEDIANEIRA
2018
INTRODUÇÃO
Ésteres são compostos amplamente distribuídos na natureza, os ésteres simples tendem a ter um odor agradável, estando geralmente associados com as propriedades organolépticas (aroma e sabor) de frutos e flores. Em muitos casos, os aromas e fragrâncias de flores e frutos devem-se a uma mistura complexa de substâncias, onde há a predominância de um único éster (PINTO, 2006). 
Embora os ésteres possuam um odor agradável, eles raramente são usados em perfumes que são aplicados ao corpo (PINTO, 2006), por duas razões sendo, a primeira que ésteres não são adequados para perfumaria em geral, pois tendem a se hidrolisar em seus dois constituintes primários, que são um álcool e um ácido (neste caso álcool isoamílico e ácido acético). O álcool isoamílico tem odor de solvente, logo, não muito agradável e o ácido acético resultará em um odor de vinagre. Por estas razões os ésteres têm aplicação em situações nas quais não hidrolisam (SOARES, 2018).
A segunda e mais interessante razão é que moléculas pequenas podem ter funções bem diferentes na natureza dependendo da perspectiva. No caso dos humanos, o acetato de isoamila tem odor agradável, mas para as abelhas é um dos feromônios liberados durante as ferroadas (SOARES,2018).
Feromônio é o nome dado a uma substância secretada por um organismo que invoca uma resposta específica de outro membro da mesma espécie. É efetivo a concentrações muito baixas e tem função específica como atrativo sexual, ou como alarme e ainda como sinal de agregação. Quando uma abelha sente um intruso, um feromônio de alarme formado por acetato de isoamila é secretado e esta substância acaba por atrair outras abelhas formando um enxame (SOARES, 2018).
Em 1895, Fischer e Speier constataram que era possível a obtenção de ésteres através do aquecimento de um ácido carboxílico e um álcool na presença de catalisador ácido. Esta reação ficou conhecida como esterificação de Fischer, sendo um dos principais métodos utilizados na produção de ésteres (SOLOMONS, 2001).
Figura 1. Esterificação de Fischer
Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=2026
Na reação, o grupo hidroxila (OH) do ácido carboxílico é substituído por um grupo alcóxi (R'O) do álcool. Dois ésteres podem reagir entre si, na presença de um catalizador, numa reação chamada trans-esterificação. Os ésteres também podem ser obtidos pela reação de haletos de ácidos ou anidridos de ácidos, com álcoois (SOARES, 2018). A vantagem de utilizar este método é a obtenção de uma reação limpa e segura.
 Portanto para se obter ésteres, pode-se utilizar diversos métodos, sendo que os ésteres formados diferem quando se utliza ácidos carboxílicos e alcoóis com cadeias carbônicas diferentes e cada um tem uma caracteristica própria tendo diversas aplicações industriais.
OBJETIVO
Obtenção do acetato de isoamila, através da esterificação de Fischer.
3. MATERIAIS E MÉTODOS:
 MATERIAIS:
Becker de 50 mL; 
Erlenmeyer 50 mL;
Espátula;
Pérolas de Vidro;
Pipeta graduada 10 mL;
Proveta de 25 mL;
Proveta de 50 mL;
Termômetro;
Papel de filtro;
Funil de separação;
Funil de vidro;
Manta Aquecedora;
Pêra;
Adaptador de três vias;
Aparelho de destilação simples;
Balão de fundo redondo 250 mL;
Becker de 250 mL;
Ácido acético glacial (CH3COOH);
Ácido Sulfúrico concentrado (H2SO4);
Álcool isoamílico (C5H12O);
Bicarbonato de sódio (NaHCO3);
Sulfato de sódio anidro (Na2SO4).
 MÉTODOS:
Utilizando-se da capela misturou-se 17 mL de ácido acético glacial com 15 mL de álcool isoamílico em um balão de fundo redondo de 250 mL apropriado para o procedimento, adicionou-se pérolas de porcelana e em seguida acrescentou-se lentamente 1 mL de ácido sulfúrico concentrado a amostra agitando a mesma para que não houvesse calcinação do ácido na mesma . Refluxou-se a amostra por 40 minutos.
Após termino do refluxo, deixou-se a mistura reacional esfriar até atingir a temperatura ambiente. Despejou-se a solução em um funil de separação e lavou-se a mistura com 50 mL de água destilada agitando-se por 30 segundos. Logo, retirou-se a fase aquosa a qual foi descartada e utilizou-se da fase orgânica a qual lavou-se novamente a mistura com 20 mL de bicarbonato de sódio procedendo novamente a filtragem e descartando a fase aquosa. Posteriormente, utilizou-se o sulfato de sódio anidro para secar a solução e filtrou-se por gravidade com auxilio do papel filtro e funil de vidro.
Despejou-se a amostra obtida no balão apropriado e montou-se o sistema de destilação simples, auquecendo-a até atingir a temperatura de 136º C para coletar o acetato de isoamila. As três primeiras gotas sempre serão desprezadas, pois podem conter impurezas.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 Foi preparado uma solução contendo ácido acético, álcool isoamílico, ácido sulfúrico e a realização dos procedimentos acima descritos, analisou-se que para que a reação de esterificação de Fischer se faz necessário a utilização de um mecanismo de catálise ácida, apresentado na Figura 2 a seguir.
Figura 1: Mecanismo da esterificação de Fischer.
Fonte:< http://www.ebah.com.br/content/ABAAABQw0AE/preparacao-acetato-isoamila?part=2>.
 Nota-se que com a ocorrência da reação do ácido acético com o ácido sulfúrico formou-se um carbocátion, o qual ocasionou o aumento da eletrofilicidade da carbonila, deixando-a mais suscetível ao ataque do álcool isoamílico, ocorrendo então à formação de um intermediário tetraédrico. Vale ressaltar que o hidrogênio próximo do OH- mais básico sofrerá o ataque intramolecular formando um bom grupo de saída (H2O+), após a base H2O ataca o hidrogênio oriundo do álcool formando a carbonila, expulsando assim o grupo de saída, resultando no produto final: Um ester, água e o íon hidrônio (catalisador) regenerado.
Durante a realização do experimento, observou-se a mudança na coloração da solução, uma vez que esta passou de incolor para castanho claro. Houve a formação de uma fase orgânica e aquosa quando acrescentado 2x 50 mL de água, onde devido diferença de densidade foi possível separar-las, utilizando o funil de separação. Após a remoção da água no funil de separação foi adicionado 2x 20 mL de bicarbonato de sódio, que é uma base fraca e reage apenas com o ácido, neutralizando o meio reacional, para que houvesse uma melhor extração da água da fase orgânica resultante, adicionou-se um agente secante o sulfato de sódio anidro.
Para se obter um ester puro, destilou-se a solução, pois o álcool que estava presente em solução possui maior ponto de ebulição devido as pontes de hidrogênio, sendo assim, o produto desejado, éster, volatilizou em menor temperatura, podendo ser obtido a partir da destilação simples, controlando a temperatura com a ajuda de um termômetro. No término do procedimento, observou-se uma coloração incolor e um aroma concentrado de banana, característico do acetato de isoamila.
CONCLUSÃO
 Nesta prática os resultados obtidos foram satisfatório, através do método de estereficação de Fischer e a utlização de um agente secante, foi possível obter um éster puro e um alto percentual de rendimento, utilizando ácido acético em excesso.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
GONÇALVES, DANIEL; WAL, EDUARDO; ALMEIDA, ROBERTO RIVA DE. Química Orgânica Experimental. São Paulo, McGraw-Hill, 1988.
PINTO, G. M. F. Química orgânica prática: análise de compostos orgânicos. Material didático, PUC-Campinas, 2006.
SOARES, A. R. Ésteres e Fragrâncias. Disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=2026. Acesso em 04 de setembro, 2018.
SOLOMONS, G., FRYHLE, C.; Química Orgânica– volume 2. Tradução de Whei Oh Lin. 7ª edição, Rio de Janeiro, LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2001.
 ANEXOS:
ANEXO I
Qual dos dois reagentes que você utilizou está em excesso? Qual é o reagente limitante? Mostre usando o cálculo do número de mols.
Para a realização dos cálculos propostos pelo problema, utilizou-se a densidade de cada um dos reagentes encontrados nos frascos. Portanto verificou-se que a densidade (ρ) Ácido acético é ρ= 1,05 g/cm3 e do Álcool isoamílico é ρ= 0,8104 g/cm3. Nota-se ainda que o volumes utilizados foram 17 mL para o ácido acético e 15 mL para o álcool isoamílico. 
Entretanto, para calcular o numero de mols utilizados em cada um dos reagentes, necessita-se primeiro encontrar a quantidade de massa para após realizar a conversão, calculo este realizado através da Equação 1 a seguir.
 Eq.1
Isolando a massa na Equação 1 obtemos a seguinte equação:
	
	 Eq.2
	
	Substituindo os valores do ácido acético na Equação 2, e sabendo que 1 mL equivale a 1 cm3:
	
	 Eq.3
	
 		Realizando o mesmo procedimento com a equação 2 e utilizando-se os valores do álcool isoamílico obtemos:
	
	 Eq.4
	
Assim, é possivel realizar a conversão em mol para cada um dos reagentes.
	 88,1549 g
	-
	1 mol
	 12,156 g
	-
	X mol
	 X= 0,1379 mol
Álcool isoamílico 
 Eq. 5
Ácido acético 
	60,055 g
	-
	1 mol
	 17,87 g
	-
	X mol
	 X= 0,2976 mol
	
 
 Eq. 6
 
Contudo, observa-se que segundo a equação química abaixo a proporção obtida é de 1:1, pode-se então calcular o a razão entre os dois, utilizando-se os resultados das equações 5 e 6.
Portanto, ressalta-se que o reagente utilizado em excesso foi o ácido ácetico, uma vez que considera-se os valores encontrados nas Equações 5 e 6, sendo este o maior quando comparados com o álcool isoamílico.
Discuta o mecanismo da reação. Qual a função do ácido sulfúrico? É ele consumido ou não, durante a reação?
Fonte: Autor 2018
Considerando o mecanismo de reação descrito acima, o ácido sulfúrico possui um caráter catalisador, sendo este então não consumido durante a reação, regenerando-se ao final da mesma. 
O mecanismo funciona da seguinte forma, o ácido sulfúrico protona o oxigênio da carbonila, deixando por sua vez o carbono mais eletropositivo, permitindo então o ataque por um grupo nucleófilo que é realizado pelo álcool atacando a carbonila que está ativada, nesta etapa ocorre a formação de um intermediário tetraédrico, o qual retorna ao estado trigonal a partir do momento que expulsa a água que possui uma característica predominante de um bom grupo de saída. Ao final da reação observa-se a formação do acetato de isoamila.
Como se remove o ácido sulfúrico e o álcool isoamílico, depois que a reação de esterificação está completa? 
A remoção de ambos ocorrem através da adição de uma base na solução, pois permite assim uma reação de neutralização, desta forma tornando as substâncias presentes mais solúveis em água. No caso do experimento descrito utilizou-se o bicarbonato de sódio aquoso, ressaltando que o álcool isoamílico foi separado utilizando-se a destilação, pelo fato dele ser pouco solúvel em água.
Por quê se utiliza um dos reagentes em excesso na reação?
Uma vez que a reação de esterificação em meio ácido ser um processo reversível, ou seja, os produtos e reagentes encontram-se em equilíbrio, utiliza-se o excesso de um dos reagentes para deslocar o equilíbrio para a direita, favorecendo a formação dos produtos, aumento assim o rendimento da reação. Entretanto, utilizando o principio de Le Chatelier também é possivel realizar a remoção de algum dos produtos.
 	Como a reação de esterificação em meio ácido é um processo reversível, ou seja, os produtos e os reagentes encontram-se em equilíbrio, utiliza-se o excesso de um dos reagentes para deslocar o equilíbrio químico em direção à formação dos produtos e assim aumentar o rendimento da reação (princípio de Le Chatelier). 
	
Por quê se usa solução de NaHCO3 saturada na extração? O que poderia acontecer se solução de NaOH concentrada fosse utilizada?
Utiliza-se a solução de bicarbonato de sódio saturada devido ao seu caráter básico, uma vez que o mesmo é classificado como uma base fraca irá reagir apenas com ácidos presentes na solução. Caso se adicionar o hidróxido de sódio na solução, poderia ocorrer uma reação de hidrólise, que denomina-se saponificação, sendo este o oposto da esterificação de Fischer.
Sugira um outro método de preparação do acetato de isoamila.
	Utilizando-se cloreto de acetila e álcool isoamila em piridina. Podendo utilizar também, anidrido acético e 3-metil-butanol formando ácido acético e acetato de isoamila.
Mostre o álcool e o ácido carboxílico que deram origem aos ésteres abaixo:
Fonte: Autor 2018