Relatório de Química Orgânica Experimental - Síntese da p-nitroacetanilida

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Centro Universitário Estadual da Zona Oeste- UEZO
Unidade Universitária de Farmácia
Professor: Alessandro Kappel Jordão
Síntese de p-nitroacetanilida
Rio de janeiro
02/04/2018
INTRODUÇÃO
¹ 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 um carbono para formar um nitro composto. Utiliza-se comumente o sistema ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura nitrante para favorecer a ionização do ácido nítrico, que leva à formação do eletrófilo ou agente de nitração, NO2+.
¹ Realiza-se uma reação de nitração, por exemplo, quando se deseja sintetizar a p-nitroacetanilida tendo a acetanilida como reagente de partida. A nitração da acetanilida normalmente feita com ácido nítrico, em presença da mistura ácido acético glacial/ácido sulfúrico, de forma a manter no meio uma mistura do agente nitrante com força média; a p-nitroacetanilida sintetizada pode posteriormente ser usada para preparar p-nitroanilina (substância normalmente usada como um intermediário na síntese de corantes, oxidantes, fármacos em veterinária), em gasolina (como um inibidor da formação de gomas) e como um inibidor de corrosão.
² No caso da síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida, temos na molécula de acetanilida um grupo substituinte NHOCH3 que é grupo ativador do anel aromático uma vez que o nitrogênio tem um par de elétrons livres; consequentemente à desativação do anel, este grupo é orto-para orientador; devido à orientação espacial deste grupo substituinte, a síntese da p-nitroacetanilida é favorecida em relação á síntese da o-nitroacetanilida. 
Figura1. Síntese da p-nitroacetanilida a partir da acetanilida
OBJETIVO
· Obter a p-nitro-acetanilida, através de uma reação de nitração, tomando como partida a acetanilida sintetizada na prática anterior;
· Realizar procedimento de purificação do produto por meio de recristalização;
· Determinar a pureza pelo ponto de ebulição;
· Realizar teste de confirmação por meio de cromatografia líquida
MATERIAIS E REAGENTES
· Obtenção da p-nitroacetanilida 
• Balança analítica 
• Erlenmeyer de 125 mL 
• Placa de aquecimento com agitador 
• Magneto 
• Proveta de 10 mL 
• Proveta de 100 mL 
• Termômetro
• Vidro de relógio 
• Pissete com água 
•Bastão de vidro 
• Béquer de 500 mL 
• Funil de Buchner 
• Papéis de filtro 
• Bomba de vácuo 
• Banho de gelo 
• Funil cônico de vidro 
• Funil de separação 
• Suporte e argola 
• Mufa dupla
• 4 gramas de acetanilida 
• 11,5 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 
• 2 mL de ácido nítrico (HNO3) 
• 150 mL de água destilada 
• 70 mL de álcool a 70% 
· Teste de Confirmação por Cromatografia em Camada Fina
• Placa de alumínio com um lado revestido com sílica-gel 
• Lápis 
• Béquer de 50 mL 
• Pinça 
• Placa de Petri
 • Capilar selado 
• Câmara com lâmpada UV 
• Clorofórmio 
• Acetanilida 
• p-nitroacetanilida
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao adicionar o ácido acético a acetanilida, obteve-se uma suspensão que depois foi colocada em banho de gelo e sob agitação. Após adicionar o ácido sulfúrico concentrado à suspensão,a mistura tornou-se amarela e viscosa e observou-se um aquecimento do béquer, isso porque ocorreu uma reação exotérmica. 
O banho de gelo serve para evitar o superaquecimento, devido a liberação de calor. Aumentar a temperatura aumenta o grau de nitração, dessa forma obtêm-se maior quantidade de produto nitrado e subprodutos. Nas nitrações aromáticas a temperatura tem influência direta sobre a orientação do grupo nitro, principalmente em derivados aromáticos substituídos, levando a formação de isômeros indesejáveis (compostos orto). 
Depois de 40minutos de agitação à temperatura ambiente e verter a mistura em um béquer com água destilada resfriada formou-se um precipitado amarelo. 
 (
54,92 – 52,64 = 2,28 g de p-nitroacetanilida
)No início do experimento pesou-se um vidro de relógio com papel de filtro, e o peso obtido foi de 52,64 g. Após filtrar a p-nitroacetanilida e deixar secando por duas semanas, pesou-se novamente e obteve-se 54,92g. Portanto, calculou-se a massa de p-nitroacetanilida da seguinte forma:
Para calcular o rendimento foi utilizado a massa da acetanilida (reagente) e da p-nitroacetanilida (produto), comparando-as com suas respectivas massas moleculares.
 
Cálculo de rendimento:
 
 (
1 mol de acetanilida para 1 
mol de p-nitroacetanilida
 135g 
------ 
 180g
 4g 
------ 
 x
 x = 5,33 g de p-nitroacetanilida
) (
5,33 g 
---
 100%
 2,28 g 
---
 x
 x = 42 %
)Rendimento de 42%
Para a confirmação do experimento, foi feita cromatografia em camada fina. Após medir os resultados da placa, obteve-se os seguintes valores de Rf:
Rf acetanilida = 0,4	Rf = 0,088
		 4,5
Rf p-nitroacetanilida = 0,2	Rf = 0,044
			 4,5
MECANISMO: 
Figura 2 – Mecanismo de ação da reação de síntese da p-nitroacetanilida
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Realizou-se uma mistura entre 4 g de acetanilida com 5 ml de ácido acético em um Erlenmeyer de 250 ml. Colocou-se o erlenmeyer em uma placa de aquecimento e agitou-se com o auxílio do magneto. Sob agitação, verteu-se 10 ml de ácido sulfúrico a mistura. Após esta mistura, adicionou-se uma solução nitrante (2 mL de ácido nitroso e 1,5 mL de ácido sulfúrico), com o auxílio do funil de separação. Colocou-se o Erlenmeyer em uma bacia de gelo ainda sofrendo agitação. Com o auxílio de um termômetro, retirou-se o Erlenmeyer quando alcançou a temperatura de 23ºC e agitou-se novamente por 40 minutos em temperatura ambiente. Após esse período, transferiu-se a mistura para um béquer contendo 150 ml de água destilada resfriada. Filtrou-se a solução com precipitado por filtração a vácuo, em um funil de Buchner e com um kitassato acoplado com papel de filtro. Transferiu-se o precipitado para vidro de relógio com papel de filtro com um peso de 52 g e deixou-se a secura em temperatura ambiente, num período de duas semanas. Após duas semanas pesou-se o precipitado em conjunto com o vidro de relógio e papel de filtro que apresentou peso de 56,92 g, indicando a formação de 4,93 g de produto. Transferiu-se o produto para um béquer e adicionou-se 70 ml de álcool 70% (etanol). Aqueceu-se a mistura até a dissolução completa do precipitado e filtrou-se em funil de boca larga com papel de filtro. Esfriou-se a solução purificada em temperatura ambiente por 7 minutos e após esse tempo, colocou-se a solução em uma bacia de gelo por 5 minutos, para que ocorresse a recristalização. Após a formação dos cristais, filtrou-se por filtração a vácuo em um funil de Buchner e com um Kitassato acoplado com papel de filtro. Com o produto purificado realizou-se teste de confirmação por cromatografia fina, em sílica gel como fase estacionária e como fase móvel o clorofórmio. Colocou-se uma pequena quantidade de acetanilida e de p-nitroacetanilida numa distância de 5 cm da base da placa de sílica em gel e adicionou-se a placa a um béquer com clorofórmio, o qual foi adsorvido pela placa, movendo a acetanilida e a p-nitroacetanilida, por uma distância revelada por uma câmara com radiação ultravioleta. Á distância percorrida por esses dois materiais é específica para cada um deles, no eluente sendo clorofórmio.
CONCLUSÃO
Ao sintetizar a p-nitroacetanilida a partir de acetanilida, reagindo com ácido acético, ácido sulfúrico concentrado e mistura nitrante, obteve-se 42% de rendimento.  Este rendimento é considerado baixo e pode ser explicado pela impureza dos reagentes e pela perda de material durante os processos de filtração.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
¹ SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, G. B., Química orgânica, Rio de Janeiro, LTC, 8.ed., v.1, 2005.
² BARCZA, M. V., Processos Unitários Orgânicos – Nitração. Universidade de São Paulo. Escola de Engenharia de Lorena.Disponível em: <http://www.dequi.eel.usp.br/~barcza/Nitracao.pdf>. Acessado em 26 de setembro de 2010.
REFERÊNCIAS DAS IMAGENS
Figura1:http://www.ebah.com.br/content/ABAAABTV4AA/sintese-p-nitroacetanilida
Figura2:http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAV0wAI/sintese-caracterizacao-p-nitroacetanilida