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IQ-UFBA Departamento de Química Orgânica QUI-B37 – Química Orgânica Básica Experimental I-A 2018.1 RELATÓRIO DE ATIVIDADES Título: Síntese da acetanilida Data: 13 de Julho de 2018 Autora: Caroline de Sousa Farias 1. Introdução 1.1 Objetivos Sintetizar a acetanilida por meio de uma reação de acetilação da anilina; Purificar o sólido através da técnica de recristalização; Determinar o ponto de fusão do produto sintetizado; Avaliar as propriedades organolépticas do sólido sintetizado; Determinar o rendimento do produto sintetizado; Avaliar a quantidade de resíduos gerados. 1.2 Fundamentação teórica É inegável que as substâncias orgânicas são importantes para a obtenção de fármacos. Algumas aminas aromáticas aciladas, por exemplo, como acetanilida, fenacetina (p-etoxiacetanilida) e acetaminofen (p-hidroxiacetanilida) encontram-se dentro do grupo de drogas utilizadas para combater a dor de cabeça. Estas substâncias têm ação analgésica suave (aliviam a dor) e antipirética (reduzem a febre). Assim, torna-se importante o conhecimento de como realizar a síntese dessas substâncias com efeitos farmacológicos. As sínteses de compostos orgânicos na área da farmácia são realizadas por muitas razões, entre elas para descobrir moléculas com atributos estruturais que aumentem determinados efeitos farmacológicos ou reduzam efeitos colaterais indesejáveis. Uma das maneiras de se sintetizar a acetanilida, por exemplo, é se utilizar de uma reação de acilação. Essa reação consiste na incorporação de um grupo acila em uma molécula. O grupo acila também pode ser utilizado como um grupo protetor em uma rota sintética. Essa proteção é necessária porque muitas reações não ocorrem com grupos aminas ou fenóis livres, mas ocorrem nos acil-derivados. O grupo protetor é definido como um grupo adicionado antes de uma reação e retirado após realizada a transformação. As reações de acilação mais comuns são a acetilação e benzoilação. Em análise orgânica, existe uma grande importância no preparo de derivados porque eles permitem a caracterização de algumas substâncias, culminando na confirmação da identidade. A acetanilida pode ser obtida por reação com o ácido acético, anidrido acético ou ainda a mistura de ambos, formando um monoacetilado, se o aquecimento for prolongado e um excesso de anidrido for empregado, quantidades variáveis de derivados diacetilados são formados. O produto também pode ser sintetizado com cloretos de acila, porém são pouco utilizados devido ao seu alto custo e toxicidade. Grande parte das reações químicas realizadas em um laboratório necessita de etapas extras de separação e purificação. A purificação de compostos cristalinos impuros geralmente é feita por cristalização a partir de um solvente ou de misturas de solventes. Essa técnica é conhecida por recristalização, e baseia-se na diferença de solubilidade que pode existir entre um composto cristalino e as impurezas presentes no produto da reação. Um solvente apropriado para a recristalização de uma substância deve preencher os seguintes requisitos: 1. Apresentar alta solubilidade da substância a temperaturas elevadas; 2. Deve apresentar baixa solubilidade da substância a baixas temperaturas; 3. Ser quimicamente inerte; 4. Possuir uma temperatura de ebulição relativamente baixa, para que possa ser facilmente removido da substância recristalizada; 5. Solubilizar mais as impurezas que a substância a ser recristalizada. Outro requisito importante é a determinação do ponto de fusão (PF) dos compostos. O ponto de fusão é definido como a temperatura em que o primeiro cristal começa a fundir até a temperatura em que o último cristal desaparece, isto é, quando há a passagem do estado sólido para o estado líquido. Assim o ponto de fusão é geralmente, uma faixa de fusão. Termodinamicamente, ponto de fusão é a temperatura na qual a pressão de vapor na fase sólida é igual a pressão de vapor na fase líquida, ou seja, quando estas duas fases estão em equilíbrio. Em geral, a faixa de fusão de compostos puros é de 0,5ºC. Já um sólido impuro funde em uma temperatura mais baixa e em uma faixa mais ampla do que o mesmo composto puro. Dessa forma, o ponto de fusão de um sólido é útil tanto na identificação de uma substância como na indicação de sua pureza. Vale ressaltar que, um fator essencial para se analisar a síntese orgânica do ponto de vista ambiental são os parâmetros da Química Verde. A Química Verde tem por objetivo a viabilização de processos e produtos de maneira a evitar ou minimizar o impacto negativo causado ao homem e ao meio-ambiente. Os avanços na área visam a aumentar a segurança dos processos e também resolver questões mundiais como a mudança climática, produção de energia, disponibilidade de recursos hídricos, produção de alimentos e a emissão de substâncias tóxicas ao meio-ambiente. Esta ideia, ética e politicamente poderosa, representa a suposição de que processos químicos que geram problemas ambientais possam ser substituídos por alternativas menos poluentes ou não-poluentes. Os produtos ou processos da Química Verde podem ser divididos em três grandes categorias: i) o uso de fontes renováveis ou recicladas de matéria- prima; ii) aumento da eficiência de energia, ou a utilização de menos energia para produzir a mesma ou maior quantidade de produto; iii) evitar o uso de substâncias persistentes, biocumulativos e tóxicas. É comum se calcular a economia atômica e o fator E das reações químicas para se avaliar os parâmetros da Química Verde em uma determinada síntese, podendo-se avaliar com isso os resíduos gerados. O conceito de economia de átomos ou eficiência atômica é calculado dividindo-se o peso molecular do produto desejado pelo obtido da soma de todas as substâncias produzidas nas equações estequiométricas envolvidas no processo. Ele constitui um dos pilares de sustentação dos fundamentos da química verde. Em um laboratório de síntese orgânica, por exemplo, deve ser calculado o rendimento teórico, com base no reagente limitante e, então, calculado o rendimento experimental da sua reação através da razão entre o rendimento obtido/rendimento teórico X 100. Em geral, rendimentos de 90% são considerados excelentes, 60% um rendimento razoável e 20% ou menos, um rendimento baixo. Entretanto, este cálculo de eficiência, ou de rendimento, não considera todo o material (resíduo ou subprodutos) obtido além daquele que se deseja, bem como os reagentes e auxiliares não incorporados no produto final. Em outras palavras, ele mensura apenas parte do que realmente aconteceu durante o procedimento experimental. Contudo, a “eficiência sintética” ou “eficiência química” está relacionada não somente com o rendimento reacional, mas, também, com a economia de átomos, que corresponde à maximização da incorporação dos átomos dos reagentes ao produto final ou molécula objetivo, sendo calculado através da seguinte fórmula (equação 1): Já o fator E é usado para descrever a eficiência de uma reação de maneira semelhante à economia de átomos. Utilizado especialmente a nível industrial, o fator E considera a quantidade de resíduo gerado para cada quilograma de produto obtido. Por resíduo, nesse âmbito, considera-se tudo o que é produzido além do produto desejado ao longo do processo de fabricação. A indústria farmacêutica e de química fina são as grandes vilãs na geração de resíduos, apresentando um elevado fator E especialmente porque, ao longo dos anos, suas plantas industriais foram projetadas para empregar reações estequiométricas clássicas, que geram uma quantidade enorme de sais inorgânicos como resíduos. O fator E pode ser calculado através da seguinte fórmula (equação 2), sendo que quanto mais próximo de 0, mais aceitável é a reação no ponto de vista ambiental.eq. 1 eq. 2 1.3 Reação principal e possíveis reações secundárias Figura 1: Reação de síntese de acetanilida Figura 2: Reação hidrólise do anidrido acético Figura 3: Reação de acetilação da anilina com o ácido acético 1.4 Mecanismo da reação principal Figura 4: Mecanismo da reação de acetilação da anilina com o anidrido acético Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfC7MAB/obtecao-acetanilida Acesso em: 12 Jun. 2018 2. Parte experimental 2.1 Resumo do experimento 2.1.1 Preparação da acetanilida Transferiu-se para em um erlenmeyer de 250 mL, 8mL de anilina e 60 mL de água destilada; Agitou-se a mistura; NH2 + H3C C O O C O CH3 H N C O CH3 + CH3COOH Com agitação constante, adicionou-se 10 mL de anidrido acético, em pequenas porções; Manteve-se a mistura reacional à temperatura ambiente com a agitação por aproximadamente 3 minutos; Depois de passado o tempo reacional, resfriou-se a mistura em banho de gelo/água por aproximadamente 10 minutos; Colocou-se no mesmo banho de gelo/água, 200 mL de água destilada para o resfriamento; Realizou-se a filtração a vácuo do sólido formado utilizando um funil de Buchner acoplado a um kitassato (Figura 5); Em seguida, lavou-se o sólido obtido com 200 mL de água destilada gelada; 2.1.2 Recristalização da acetanilida Transferiu-se o sólido obtido para um erlenmeyer de 500mL; Adicionou-se uma bagueta e 150 mL de água destilada; Colocou-se o erlenmeyer sobre uma chapa de aquecimento, sob forte agitação; Aqueceu-se até a dissolução total da massa do composto; Colocou-se em um segundo erlenmeyer de 250 mL, contendo 5 mL de água destilada na mesma chapa de aquecimento, com o funil de separação na parte superior; Retirou-se a solução do aquecimento e adicionou-se 2 espátulas de carvão ativado. Retornou-se a mistura ao aquecimento até a ebulição; Preparou-se um sistema de filtração gravitacional a quente (Figura 6); Após a solução atingir novamente a temperatura de ebulição, realizou-se a filtração da solução com papel pregueado, o auxílio de um bastão de vidro e com o erlenmeyer de 250 mL aquecido anteriormente Deixou-se o filtrado em repouso até que atingir a temperatura ambiente. Resfriou-se em banho de gelo e água. Realizou a filtração a vácuo do produto final utilizando um Kitassato e um funil de Buchner (Figura 5) (usou-se a própria água da recristalização para transferir os cristais que podem permanecer no Erlenmeyer); Transferiu-se os cristais obtidos para um papel de filtro e secou-se à temperatura ambiente durante 1 semana; Determinar o rendimento obtido (RO) e o rendimento percentual (R%); Reservou-se o sólido com o auxílio de um papel de filtro obtido devidamente identificado para a prática seguinte. 2.1.3 Caracterização da acetanilida Determinou-se a temperatura de fusão da acetanilida; Comparou-se o valor obtido com o valor da literatura 2.2 Desenho da aparelhagem Figura 5: Esquematização da filtração a vácuo Figura 6: Esquematização da filtração gravitacional a quente Figura 7: Esquematização da preparação do papel de filtro pregueado 2.3 Materiais i) Reagentes e soluções Tabela 1: Reagentes e soluções utilizadas na execução do procedimento Soluções e reagentes Quantidade Concentração Água destilada Aprox. 500 mL -- Anilina 8 mL -- Anidrido acético 10 mL -- Carvão ativado 2 espátulas -- Acetanilida -- -- ii) Vidrarias Tabela 2: Vidrarias utilizadas na execução do procedimento Vidrarias Quantidade Capacidade Erlenmeyer 2 250 mL e 500 mL Proveta 5 10 e 100 mL Kitassato 1 -- Funil de Buchner 1 -- Funil de vidro 1 -- Bastão de vidro 1 -- Béquer -- -- iii) Materiais diversos Tabela 3: Materiais utilizados na execução do procedimento Materiais Quantidade Bagueta 2 Espátula 1 Papel de filtro -- Gelo -- Luva térmica -- Panela 1 iii) Equipamentos utilizados Tabela 4: Equipamentos utilizados na execução do procedimento Equipamentos Quantidade Bomba a vácuo 1 Chapa de aquecimento 1 Aparelho de determinação de ponto de fusão 1 2.4 Tabela de reagentes e produtos Reagentes e Produtos MM (g/mol) Quantidades Proporção mL g mol Teórica Usada Anilina 93,13 8 8,16 0,0876 1 1 Anidrido acético 102,09 10 10,8 0,10579 1 1,2 Sub-total (reagentes) - - 18,24 - - - Água destilada 18,01 60 60 - - - Total - - 78,26 - - - Acetanilida 135,16 - - - 1 - 2.5 Tabela de propriedades físicas Substância MM (g/mol) d g/mL Tf oC Te oC nTD Solubilidade (a 20°C) H2O EtOH CHCl3 Et2O Água destilada 18,01 1,0 0 100 -- -- Solúvel Insolúvel Insolúvel Anidrido acético 102,09 1,081 - 73 138,2 -- Reage -- -- -- Anilina 93,13 1,02 -6,2 184 -- Insolúvel -- -- -- Acetanilida 135,16 1,22 113-115 304 -- Pouco solúvel -- -- -- 2.6 Tabela de propriedade toxicológicas Substância Propriedades (riscos à saúde, inflamabilidade, reatividade) Água destilada Não classificado como perigoso de acordo com a NBR 14725-2. Produto considerado atóxico. Não inflamável e não volátil Anidrido acético Produz vapor irritante quando aquecido. Evitar contato com o líquido e o vapor. O líquido é prejudicial, se ingerido. Pode causar queimadura nos olhos e na pele. Anilina Tóxico por inalação, em contato com a pele e por ingestão. Comprovação moderada de efeitos cancerígenos. Risco de graves lesões oculares. Pode causar sensibilização em contato com a pele. Acetanilida Combustível. Risco de explosão do pó. Os vapores são mais pesados que o ar e podem espalhar-se junto ao solo. Em caso de forte aquecimento podem formar-se misturas explosivas com o ar. Em caso de incêndio formam-se gases inflamáveis e vapores perigosos. Um incêndio pode provocar o desenvolvimento de gases nitrosos e óxido nítrico. 3. Resultados, discussão, observações e conclusões 3.1 Observações Para a síntese da acetanilida, inicialmente adicionou-se à 8 mL de anilina, 60 mL água destilada, obtendo-se uma solução que apresentou algumas micelas de coloração castanha em suspensão. Isso é indicativo de que a anilina é pouco solúvel em água. Essa pouca solubilidade ocorre devido ao fato de existir uma diferença de forças intermoleculares, como ligações de hidrogênios entre as moléculas de água e a anilina. Como as interações por ligações de hidrogênio são mais fortes em água (H-O) do que na anilina (N-H), essa última não consegue romper efetivamente a interação entre as moléculas de água, resultando na baixa solubilização. Assim, pode-se inferir que, as micelas são resultantes da aglomeração das moléculas de anilina na superfície do sistema. Em seguida, ao sistema reacional formado, adicionou-se vagarosamente e sob agitação constante, 10 mL de anidrido acético, havendo a mudança de aspecto do sistema. Houve a formação de 2 fases, uma contendo espuma, e outra de coloração castanha pouco intensa com sólidos em suspensão (Figura 8), o que é indicativo da ocorrência da reação descrita anteriormente (eq.1): Figura 8: Sistema formado após a adição de anidrido acético Fonte: Autoria própria Neste caso, há a formação da acetanilida através da ocorrência de uma reação de acetilação daanilina em meio aquoso. Nessa reação a anilina, que se constitui em uma amina aromática primária, reage com um agente acetilante, o anidrido acético. Isso dá origem a uma amida aromática secundária, a acetanilida, e ao ácido acético. Durante essa reação, há o ataque nucleofílico do nitrogênio com par de elétrons disponíveis da anilina ao carbono carbonílico do anidrido acético, segundo o mecanismo descrito anteriormente (Figura 4). Vale ressaltar que, por estar finamente dividido e menos denso, uma parte do sólido tendeu a permanecer na fase superior enquanto a outra parte apresentou-se em suspensão na fase aquosa inferior. A suspensão deu o aspecto de espuma a fase superior. Já a fase inferior, correspondente à fase aquosa, apresentou coloração marrom semelhante ao sistema formado pela com a adição da anilina à água. Como a água tem relativa afinidade intermolecular com o anidrido acético e o ácido acético, pode-se inferir que, nesta fase tendiam a se apresentar o anidrido acético que não reagiu e o ácido acético produzido nas reações. A presença destas substâncias provoca uma diminuição da polaridade da fase aquosa, permitindo que haja uma maior solubilização da anilina que não foi consumida. Isso porque com a diminuição da polaridade, a afinidade da anilina sobressalente com a fase aquosa será maior, já que a anilina tem maior afinidade com substâncias pouco polares. Isso confere a solução a coloração marrom, semelhante a coloração do sistema formado com a adição da anilina à água. Essa diminuição da polaridade também faz com que parte da acetanilida formada tenda a se solubilizar nesta fase, pois assim como a anilina, esse composto tem maior solubilidade em meios pouco polares. Ainda nessa fase também foi presente alguns flocos de sólido que permaneceram em suspensão nessa fase. Durante a adição com agitação do anidrido acético, percebeu-se que houve o aquecimento do sistema, indicando que essa reação é exotérmica. Cabe destacar que, neste caso a adição do anidrido acético foi realizada gota a gota e sob agitação vigorosa para que houvesse a ocorrência de choques efetivos entre as moléculas dos reagentes, isto é, choques com orientação adequada e com energia mínima necessária para que haja a reação. Essa adição lenta ainda favorece que haja uma menor proporção da ocorrência de uma reação secundária: a hidrólise do anidrido acético. Essa reação é caracterizada pelo ataque nucleofílico do oxigênio da água ao carbono carbonílico do anidrido acético, segundo a reação demonstrada anteriormente (Figura 2), de acordo com o mecanismo a seguir (Figura 9). Figura 9: Mecanismo da hidrólise do anidrido acético Fonte: Autoria própria Nesta reação, os carbonos carbonílicos do anidrido acético estão com carga parcial positiva, isto é, não possuem uma carga positiva efetiva. Por ser um nucleófilo fraco, a água não consegue identificar tal deficiência de modo efetivo, sendo necessário a utilização de um catalisador ácido. O ácido acético produzido nas reações, é uma substância que apresenta as características do catalisador necessário. Porém, neste caso, este não pode exercer tal função de modo efetivo. Isso porque, os íons hidrônio, provenientes da ionização do ácido acético, tendem a ser neutralizados pela anilina que não foi consumida. Neste caso, tende a ocorrer uma reação ácido- base, originando o íon anilínio e água, segundo a reação (Figura 10): Figura 10: Reação ácido-base da anilina em meio ácido Fonte: Autoria própria Nesta reação, devido a certa basicidade da anilina, esta pode ceder o par de elétrons disponíveis do nitrogênio para estabelecer uma ligação com o hidrogênio do íon hidrônio segundo o mecanismo (Figura 11): Figura 11: Mecanismo da reação ácido-base da anilina em meio ácido Fonte: Autoria própria Tal reação tende a diminuir a disponibilidade dos íons hidrônio no meio reacional. Assim, como no meio reacional não há catalisador ácido em quantidade significativa, a reação secundária de hidrólise do anidrido se processa de maneira extremamente lenta à temperatura ambiente. Isso permite que, a velocidade de hidrólise do anidrido seja suficientemente lenta, possibilitando que haja, em maior proporção, a reação de acetilação. Dessa forma, o cuidado com adição do anidrido acético, auxilia que haja mais choques efetivos com as moléculas da anilina, por reagir mais rapidamente. Assim, ao uniformizar o sistema com a agitação vigorosa, produz-se ia mais produto de acetilação do que de hidrólise. Com base nas reações pode-se perceber que, tanto na reação principal quanto na reação secundária, há a produção de ácido acético. Sabendo-se que, o ácido acético também se constitui em um agente acetilante, também poderia ocorrer acetilação da anilina por meio do ácido acético produzido, de acordo com a seguinte reação (Figura 10): Figura 10: Reação acetilação da anilina por meio do ácido acético Fonte: Autoria própria Essa reação secundária também produziria o produto desejado, a acetanilida, aumentando, dessa forma, a proporção sintetizada desse produto. Porém, devido as condições experimentais, pode-se considerar que se essa reação ocorreria em pequena extensão. Por requerer longo tempo de aquecimento, a acetilação com o ácido acético nas condições experimentais seria energeticamente desfavorável. Dessa forma pode-se considerar desprezível a quantidade de acetanilida proveniente dessa rota reacional. Após a adição do anidrido acético, deixou-se o sistema sob agitação até atingir a temperatura ambiente. Isso foi feito para que a reação se completasse bem como para que houvesse a formação dos cristais. Em seguida resfriou-se o sistema em banho de gelo. O resfriamento auxilia na diminuição da solubilidade do sólido na fase aquosa, auxiliando na precipitação deste. Nesse mesmo sistema de resfriamento ainda foi colocado 200 mL de água destilada (Figura 11). Figura 11: Sistema de resfriamento utilizado apresentando o produto da síntese em um erlenmeyer e a água contida em um béquer Fonte: Autoria própria Em seguida, realizou-se a filtração a vácuo do sistema formado, de acordo com o esquema representado na Figura 5. Ao filtrar, adquiriu-se um sólido de coloração marrom pouco intensa (Figura 12) e uma fase aquosa de coloração amarela foi recolhida. Durante a filtração, foi realizada a lavagem do sólido com os 200mL de água destilada gelada, para auxiliar a diminuição da solubilidade do sólido na fase aquosa. Figura 12: Sólido recolhido após a filtração do sistema reacional (1) e (2); fase aquosa escolhida após filtração (3) Fonte: Autoria própria 1 3 2 Em seguida realizou-se a recristalização do produto sintetizado, utilizando-se como solvente a água. Isso porque a água além de não ser tóxica e de não reagir com o soluto, esta não solubiliza a acetanilida a frio, mas solubiliza a quente. Além disso os derivados diacetilados em geral são instáveis na presença de água, formando o composto monoacetilado de interesse. Realizou-se o aquecimento da acetanilida sintetizada e água, então, ao perceber a total dissolução do produto, o sistema foi retirado do aquecimento. Foram adicionadas duas espátulas de carvão ativado com a finalidade de se retirar impurezas coloridas ou resinosas. Isso porque o carvão ativado é capaz de adsorver nos poros da sua superfície as partículas de impurezas, sendo estas removidas pelo papel de filtro pregueado durante a filtração a quente. O papel de filtro pregueado é utilizado para aumentar a superfície de filtração, acelerando o processo. A filtração a quente foi efetuada de maneira rápida para que o sólido não cristalizasse no papel de filtropregueado, sendo obtido um sistema límpido (Figura 13). Figura 13: Sistema utilizado para a recristalização – papel pregueado utilizado (1); primeiro erlenmeyer da esquerda para direita, contendo carvão ativado e o produto sintetizado, segundo erlenmeyer contendo o produto após filtração a quente (2); papel de filtro pregueado retendo o carvão ativado (3) Fonte: Autoria própria Vale ressaltar que a recristalização foi realizada duas vezes nesse caso, uma vez que na primeira recristalização uma porção do carvão ativado se misturou com o produto recristalizado, se tornando necessária uma segunda filtração para retirada do carvão. Logo após a filtração a quente, o sistema foi posto para resfriar em repouso para que houvesse a formação dos cristais, então, quando o sistema atingiu a temperatura ambiente o mesmo foi posto em banho de gelo para que a recristalização fosse induzida. Foi percebida a formação de um sólido branco que se apresentou em formas de placas. Após a formação dos cristais, realizou-se a filtração a vácuo para obtê-los sem a presença do solvente, sendo recolhido um sólido branco brilhante e inodoro (Figura 14). Sendo assim, foi possível que depois de solubilizado no solvente aquecido e depois de resfriado o sistema, houvessem a formação de cristais mais puros. . Figura 14: Formação de sólido em placas (1); Sólido recolhido após a recristalização (2) Fonte: Autoria própria 1 2 3 1 2 Após a secagem do sólido recristalizado durante uma semana, pesou-se o mesmo para a realização do cálculo de rendimento, obtendo-se a massa de 2,560 g. Considerações sobre o rendimento podem ser encontrados no item 3.2 (vide item 3.2). Cabe destacar que houveram alguns fatores ocorridos durante o experimento que podem ter interferido diretamente no rendimento obtido. Durante a filtração do sistema, houveram perdas relativas de material, já que algumas partículas se apresentaram aderidas às paredes do funil de Buchner em que se procedeu a filtração. Além disso, o fato de serem feitas duas recristalizações aumentaram as perdas de material, obtendo-se uma porção menor de acetanilida do que o indicado. Assim como descreve a literatura, o sólido inodoro apresentou coloração branca, o que é indicativo que o produto sintetizado se trata da acetanilida. Para ter uma maior certeza acerca dessa afirmação foi realizada a determinação do ponto de fusão, passando uma porção do produto sintetizado para um capilar, utilizando-se de um aparelho de determinação de ponto de fusão para tal (Figura 15). Foi obtido o resultado de 112° - 114º C para a faixa de fusão. Como na literatura indica que a faixa de fusão para acetanilida é de 113º-115ºC, pode-se inferir que o solido branco obtido trata-se não só da acetanilida, mas da acetanilida com significativo grau de pureza. Figura 15: Aparelho utilizado para a determinação de ponto de fusão Fonte: Autoria própria 3.2 Avaliação da eficiência da reação ou processo i) Rendimento Teórico (RT) Com base na tabela 2.4, pode-se inferir que o reagente em excesso da reação se trata do anidrido acético e o reagente limite trata-se da anilina. Como a proporção da anilina e da acetanilida é de 1:1, pode-se inferir que: Anilina --------Acetanilida 93,13 g/mol ------------------- 135,16 g/mol 8,16 g -----------------x X= 11,84 g de acetanilida Logo o rendimento teórico (100%) seria de 11,84g ii) Rendimento Indicado (RI) O rendimento médio indicado para essa reação é de 7,5g. iii) Rendimento Obtido (RO); O rendimento obtido foi de 2,560g iv) Rendimento percentual (R%); Tendo em vista que o rendimento teórico é de 11,84 g, pode-calcular: 11,84 g -------- 100% 2,560g ----------- x X = 21,62 % v) Economia de átomos (EA%); Baseando-se na equação 1 descrita anteriormente: EA% = 135,16 93,13+102,09 x 100 EA% = 69,23% Assim, essa reação possui uma economia de átomos de aproximadamente 69%. Como este é um parâmetro teórico, que não leva em consideração o rendimento da reação ou outras impurezas do meio, é necessário a obtenção do valor do fator E para uma avaliação mais adequada. vi) Fator ambiental E (Fator E). Como o subproduto da reação é o ácido acético e as reações secundárias ocorrem em escala desprezível, pode-se fazer a seguinte relação: Anilina --------Ácido acético 93,13 g/mol ------------------- 60, 05g/mol 8,16 g -----------------x X= 5,2615 g de ácido acético 5,2615 g ----------------------- 100% X ------------------------- 21,62% X = 1,1375 g de ácido acético produzido Assim, como a água não é contabilizada, tem-se que o fator E da reação (baseada na equação 2 e na tabela 2.4): Fator E =18,24 + 1,1375 /2,560 = 7,573 Fator E = aproximadamente 7,57 3.3 Conclusões Com base nos resultados obtidos pode-se perceber que por meio de uma reação de acetilação, pode-se sintetizar a acetanilida, substância com efeito farmacológico antipirético e analgésico. Tem valor comercial que varia de 207 a 880 reais, quando comercializado com 99% de pureza. Nesse caso foi necessária uma recristalização para que este fosse obtido de maneira pura. Assim, pode-se perceber a importância da etapa de recristalização para as sínteses orgânicas, mesmo obtendo-se perdas mecânicas com a aplicação dessa técnica. Também pode-se perceber a importância da determinação do ponto de fusão de um produto sintetizado, pois através deste pode-se ter um indicio de que o sólido sintetizado era de fato a acetanilida, obtendo-se a faixa de ponto de fusão dentro da faixa da especificada na literatura. Com relação ao rendimento, obteve-se apenas 21,62%, um resultado baixo, podendo-se atribuir esse resultado, em parte, a perda excessiva de material ao repetir o processo de recristalização. Pode-se concluir também que em relação à economia de átomos de 69%, em termos da química verde, essa reação gera uma quantidade significativa de rejeitos. Já em relação ao fator E, pode-se concluir que que nesta reação há uma quantidade em massa de rejeito inadequado no ponto de vista ambiental, uma vez que o valor foi muito distante do parâmetro zero. 4. Bibliografia Apostila Nº 01/2018 - IQ- Química Orgânica Experimental – UFBA - Instituto de Química. Departamento de Química Orgânica. Salvador – BA – 2018 BROWN, T., LEMAY, H.E., Química: A ciência central, 9ª ed, Pearson Prentice Hall, 2005. Ficha de segurança (FISPQ), Quimidrol. Água Destilada. Disponível em: <http://www.quimidrol.com.br/media/blfa_files/Agua_Destilada_7.pdf>. Acesso em: 02 Maio. 2018 Ficha de segurança (FISPQ), Isofar, Anilina. Disponível em: < http://isofar.com.br/material/FISPQ%20Anilina,%20ASTM%20Ref%200096.pdf>. Acesso em: 11 Jul. 2018 Ficha de segurança (FISPQ), Cipa, Anidrido acético. Disponível em: < http://sites.ffclrp.usp.br/cipa/fispq/Anidrido%20acetico.pdf >. Acesso em: 13 Jul. 2018 Ficha de segurança (FISPQ), Merck Millipore, Acetanilida. Disponível em: < http://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Acetanilide,MDA_CHEM-822344>. Acesso em: 13 Jul. 2018 OLIVEIRA, José Eduardo. UNESP- Instituto de Química, Química Orgânica Experimental. Preparação da Acetanilida, 2008. Disponível em: <. http://www.merckmillipore.com/BR/pt/product/Acetanilide,MDA_CHEM-822344>. Acesso em: 13 Jul. 2018