Substituição eletrofílica aromática_ Síntese e purificação da p-nitroacetaniliada

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SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DA P-NITROACETANILIDA
Curso de Química Industrial
Departamento de Engenharia Química
Prof. Maurício Santos
Química Orgânica Experimental
Alunos : Jonathan Mendes;
 Júlia Maria;
 Maria Júlia;
 Thalyta Rayanne.
Introdução
 No caso da síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, temos na molécula de acetanilida um grupo substituinte NHOC2H3 que é grupo ativador do anel aromático, uma vez que o nitrogênio tem um par de elétrons livres; este grupo é orto-para orientador; devido à orientação espacial deste grupo substituinte, a síntese da p-nitroacetanilida é favorecida em relação à síntese da o-nitroacetanilida
Introdução
 O processo de nitração é definido como a introdução irreversível de um ou mais grupos nitro (-NO2) em uma molécula orgânica. O grupo nitro pode atacar o carbono para formar um nitro composto. Utiliza-se comumente um sistema de ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura nitrante para favorecer a ionização do ácido nítrico, que leva a formação do eletrófilo ou agente de nitração , NO²+. 
 Esse tipo de reação é favorecida para que o ataque ocorra no átomo de carbono do anel aromático com a maior densidade eletrônica; se no composto aromático em questão estiver presente algum substituinte, obtêm-se uma mistura de isômeros, dependendo do substituinte.
 2. Reagentes e Materiais:
 
 
Acetanilida; Papel de Filtro;
Erlemneyer; Hexano; 
Ácido Sulfúrico; Balança Analítica;
Ácido nítrico concentrado; Banho de Gelo;
Água destilada; Bastão de Vidro;
Pipeta de pasteus; Béquer;
Pipeta; Placa de Petri;
Funil de Büchner;
 
3.Procedimento Experimental:
 Em um erlenmeyer de 50 ml, pesar 0,6 g de acetanilida e juntar 1,0 ml de ácido sulfúrico concentrado. Resfriar a mistura em um banho de gelo, agitando com um bastão de vidro. Em um outro erlenmeyer de 50 ml misturar 0,4 ml de ácido nítrico concentrado a 1,0 ml de ácido sulfúrico concentrado e resfriar em banho de gelo.
 Após cerca de 5 minutos, adicionar a mistura de ácidos lentamente ao erlenmeyer contendo a acetanilida, usando uma pipeta de Pasteur. Essa adição deve ser feita de 5 em 5 gotas, com pequenos intervalos, a fim de manter a temperatura do meio reacional abaixo de 10c. O tempo de adição é de 10 a 15 minutos, devendo a mistura reacional ser mantida sob constante agitação. Nesse ponto, forma-se um sólido amarelo. 
3. Procedimento Experimental
 Filtrar o sólido a vácuo e lavar com bastante água gelada. Após alguns minutos secando sob sucção, tomar uma pequena amostra do sólido branco levemente amarelado obtido e preparar uma cromatografia em camada fina(CCF). Para isso, a amostra deve ser transferida para um dos poços de uma placa multipoços e dissolvido em tetra-hidrofurano(THF). Uma amostra de acetanilida usada na síntese também deve ser dissolvida em THF e usada como padrão. Semear as amostras em uma placa para CCF e eluir o sistema em acetato/hexano 1:1. Caso o resultado mostre que o produto não apresenta traços do isômero orto, deixá-lo secar em dessecador por algumas horas antes de determinar seu ponto de fusão. Do contrário, executar uma recristalização, a fim de purificar o produto. 
3. Procedimento Experimental
 A recristalização da p-nitroacetanilida é feita dissolvendo o sólido em uma quantidade mínima de etanol a quente. Em seguida, deixar a solução esfriar até a temperatura ambiente e, enfim, resfriá-la em banho de gelo. Juntar ao sólido alguns mililitros de etanol gelado e conduzir uma nova filtração a vácuo, lavando-se o sólido com um mínimo de etanol gelado. Na recristalização, a o-nitroacetanilida permanece em solução e se separa do seu isômero. 
4. Resultados e Discussão
A primeira etapa da reação consiste da formação do íon nitrônio.
Na segunda etapa, ocorre o ataque eletrofílico. Serão mostradas, também, as estruturas de ressonância.
4. Resultados e Discussão
A síntese da p-nitroacetanilida é uma reação de substituição eletrofílica catalisada por ácido, segundo a equação abaixo:
4. Resultados e Discussão
4. Resultados e Discussão
Ataque em orto (minoritário)
Ataque em para (majoritário)
4. Resultados e Discussão
 A análise Cromatográfica do produto P-nitroacetanilida mostrou o resultado dado na figura. 
 1- Observando-se o comportamento das amostras na placa, pode-se concluir que não houve a formação do produto, já que tanto a amostra 1 quanto a amostra 2 apresentam o mesmo comportamento, evidenciado que a reação não ocorreu.
 Eluente: C6H14 Visível: I2
 1- Acetanilida
 2 - Acetanilida
1 2
4. Resultados e Discussão
Como foi mostrado no slide anterior, não houve formação do produto. Por esse motivo não será calculado o rendimento da reação. Entretanto, será calculada a porcentagem de reagente que foi recuperada. Vide cálculos.
0,6g ------- 100%
0,418------ X
X = 69,66%
O ponto de fusão ficou na faixa de 97-100 ºC, que está totalmente fora da faixa que consta na literatura (217-219 ºC). Evidenciando, mais uma vez, a não ocorrência da reação.
5. Conclusão
 O experimento apresentou resultado não satisfatório, uma vez que o ponto de fusão e a análise cromatográfica comprovaram que a reação para a formação do produto P-nitroacetanilida não ocorreu. 
6. Referências
de Moura Campos, M. (coordenação), Química Orgânica, vol. 1, Editora Edgard Blücher Ltda., 1976;
 Sánchez-Viesca, Francisco; Gómez, Ma. Reina; García, José Ma., TEORÍA DE LA REGIOQUÍMICA EN LA NITRACIÓN CON NITRATO DE ACETILO Y CON ÁCIDO NÍTRICO, Tip Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas, vol. 14, núm. 1, junio, 2011;
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABTV4AA/sintese-p-nitroacetanilida