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UFGD-UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS FACET- FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS QUÍMICA- LICENCIATURA E BACHARELADO QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL REAÇÃO DE ELIMINAÇÃO PREPARAÇÃO DO CICLOHEXENO Acadêmicos: Camila Ferraz Barbosa DOURADOS-MS 24/01/2018 1. Introdução Reações de eliminação são importantes para a química orgânica, pois têm grande aplicação em síntese, oferecendo uma grande variedade de compostos. Além disso, muitos alcenos podem ser obtidos através destas reações, sendo simples o procedimento experimental e obtidos bons rendimentos. Um exemplo desse tipo de reação é de desidratação de álcoois e é caracterizada pela perda de uma molécula de água do reagente. Como o grupo hidroxila é considerado um mau grupo de saída, é necessário o uso de um ácido para auxiliar a reação, esse ácido é responsável por protonar a hidroxila, tornando-a um bom grupo de saída e favorecendo, assim, a reação [1]. Eliminações do tipo 1,2 fornecem ligações duplas, sendo uma ótima metodologia para a preparação de alcenos. Quando um álcool é aquecido na presença de um ácido forte, ocorre a eliminação de água com formação de um alceno. Quando tratados com ácidos, álcoois secundários e terciários geralmente eliminam água através de um mecanismo envolvendo a participação de um carbocátion como intermediário (mecanismo E1) [2]. Esta prática está relacionada à obtenção do ciclohexeno através da eliminação de água do ciclohexanol, conforme o esquema abaixo. Uma técnica que será utilizada na caracterização do produto obtido através da prática é a cromatografia em camada delgada (CCD), que consiste na separação dos componentes de uma mistura sólido líquido onde a fase móvel (líquida) migra sobre uma camada delgada de adsorvente retido em uma superfície plana (fase estacionária – sólida). O processo de separação está fundamentado, principalmente no fenômeno de adsorção [3]. 2. Materiais, equipamentos e reagentes ● Béquer; ● Coluna de Vigreux acoplado ao condensador; ● Balança analítica; ● Termômetro; ● Erlenmeyer 125 mL; ● Garra; ● Balão 100 mL; ● Mangueira de silicone; ● Manta de aquecimento; ● Suporte universal: ● Espátula; ● Pedra de porcelana porosa; ● Ciclohexanol (d=0,94 g/cm3); ● Ácido Sulfúrico; 3. Resultados e Discussão: A preparação do ciclohexeno nos deu um exemplo de como funciona uma reação de eliminação unimolecular, E1, similar à SN1. Pois quando catalizados com ácidos, álcoois secundários e terciários tendem a eliminar água através de um mecanismo envolvendo a participação de um carbocátion como intermediário. [4]. A reação de eliminação que transforma o ciclohexanol em ciclohexeno ocorre da seguinte maneira: Primeiro o álcool terciário é protonado, um próton é transferido rapidamente do ácido para um dos pares de elétrons não compartilhados do álcool, a presença da carga positiva no oxigênio do álcool protonado enfraquece as ligações do oxigênio levando a quebra da ligação carbono-oxigênio e a eliminação de uma molécula de água. O carbocátion formado é muito reativo e transfere um próton para uma molécula de água levando a formação do alceno [2]. Essa reação de eliminação é favorecida em temperaturas mais altas, por essa razão utilizou-se a manta aquecedora. Os ácidos mais usados neste tipo de reação são os ácidos de Brosted-Lowry, que servem como doadores de prótons, como o ácido sulfúrico (H2SO4) e o ácido fosfórico (H3PO4), nesta prática utilizou-se o primeiro [5]. A facilidade de desidratação dos álcoois segue ordem de formação dos carbocátions, como representado abaixo. Por isso, a temperatura e a concentração de ácido estão diretamente relacionadas à estrutura do álcool [1]. Desta forma, é possível observar que os álcoois terciários possuem mais facilidade de serem rapidamente desidratados com ácido. Assim, a mistura contendo cicloexanol comercial e ácido foi aquecida num balão de fundo redondo junto a um equipamento de destilação fracionada (Figura 1). Figura 1: Destilação fracionada. A mudança na coloração da solução de incolor para verde escuro e o odor forte característico, indicou o início da reação. O alceno e a água foram retirados do balão por destilação assim que formados, enquanto o álcool não reagido permaneceu para continuar a reação com o ácido. Neste caso, a desidratação foi conduzida na faixa de temperatura acima do ponto de ebulição do ciclohexeno e abaixo do ponto de ebulição do ciclohexanol. As diferenças nos pontos de ebulição das substâncias podem ser vistas na tabela 1. Tabela 1: Ponto de ebulição das substâncias. Substância P.E. (ºC) Ácido sulfúrico 337 Ciclohexanol 161 Ciclohexeno 83 Para comprovação da obtenção do produto desejado utilizou-se a técnica de Cromatografia em Camada Delgada, onde se fez uma plaquinha com os materiais de partida e o produto obtido para comparação. O material de partida, composto mais polar, interagiu mais com a sílica da plaquinha, assim migrou menos, já o produto é o composto mais apolar, por isso teve uma interação maior com o solvente, assim migrou mais na plaquinha em relação aos outros, o que pode ser observado na Figura 2. Figura 2: Plaquinha CCD. Por fim, realizou-se o cálculo para o rendimento teórico do produto ciclohexeno da seguinte maneira: Massa de ciclohexanol usada: 3,006g Massa do erlenmeyer vazio: 59,055 g Massa do erlenmeyer + ciclohexeno: 61,130g Massa do ciclohexeno: 2,075g 100,158g/mol 82,143g/mol 3,006g X X = 2,465 g de ciclohexeno (100%) Calculou-se o rendimento bruto do ciclohexeno: 2,465 g 100% 2,075g X X = 84,17 % de rendimento bruto 4. Conclusões Através desta prática e das técnicas empregadas na aula, foi possível estudar a desidratação dos álcoois através da preparação do ciclohexeno a partir do reagente ciclohexanol por meio da reação de eliminação (E1). A presença do produto desejado foi comprovada através da cromatografia em camada delgada. O rendimento da reação (84,17 %) foi alto, o que era esperado para este tipo de reação, desta forma, conclui-se que os objetivos da aula foram alcançados de maneira satisfatória. 5. Competências e habilidades abordadas na aula Por meio desta prática os acadêmicos adquiriram a competência de preparar o Ciclohexeno a partir do Ciclohexanol através de uma reação de Eliminação, e ainda foi possível desenvolver algumas habilidades que contribuíram para a formação dos alunos, e, futuros profissionais da área de Química, como técnicas simples, porém, bastante utilizadas em laboratórios, são elas: ● Pesagem correta dos reagentes nas balanças analítica; ● Destilação fracionada; ● Caracterização do produto através da Cromatografia em Camada Delgada; ● Cálculo de rendimento. 6. Referências [1] SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica. 9 ed. Vol. 1 e 2. TC, 2009. [2] BRUICE, Paula Yurkanis. Química Orgânica. 4 ed. Vol. 1. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. [3] BRAGA, G.L. Introdução a Métodos Cromatográficos. 6 ed. Unicamp: 1995. [4] KLEIN, David. Organic Chemistry. 2 ed. Vol. 2. Estados Unidos: Wiley, 2012. [5] Química Orgânica Experimental. Reações de substituição Nucleofílica e eliminação. Disponível em: <http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/10345504042012Quimica _Organica_Experimental_Aula_7.pdf>. Acesso em: 29 de Janeiro de 2018.
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