Relatório 09 - Síntese de Benzoína

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QFL 1423 - Química Orgânica Experimental
SÍNTESE DE BENZOÍNA
Cesar Policarpo Felisbino, 9792421
Nicolas Mariano de Oliveira, 10296931
São Paulo
Novembro de 2019
1. OBJETIVOS
O experimento teve como principal objetivo a síntese e isolamento da
benzoína, atentando-se ao controle de temperatura da o sistema ao longo da adição
dos reagentes, e purificando-a por filtração e recristalização. Pretendia-se observar
a influência do controle de temperatura na seletividade dos produtos, assim como
caracterizar a benzoína pelo ponto de fusão e espectro RMN de 1H.
2. RESULTADOS
A relação entre o reagente, benzaldeído, e o produto, a benzoína, é 2:1, visto
que, de forma simplificada, o produto é gerado pela condensação de duas
moléculas de benzaldeído, e como fica evidente na análise do mecanismo na seção
discussão. Tanto o NaOH quanto a tiamina atuam como catalisadores, sendo
regenerados no fim da reação. Desta forma, o número de mols de produto,
teoricamente, corresponde à metade do número de mols de benzaldeído
adicionado.
Volume Benzaldeído = 7,1 mL;
Densidade Benzaldeído = 1,044 g.mL-1 a 20 ºC[1];
Massa Molar Benzaldeído = 106,12 g.mol-1 [1];
𝑛
𝑏𝑒𝑛𝑧𝑎𝑙𝑑𝑒í𝑑𝑜
= 7,1𝑚𝐿 𝑥 1,044𝑔.𝑚𝐿
−1
106,12𝑔.𝑚𝑜𝑙−1
= 0, 0698 𝑚𝑜𝑙 
𝑛
𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜í𝑛𝑎
= 𝑛 𝑏𝑒𝑛𝑧𝑎𝑙𝑑𝑒í𝑑𝑜2 = 0, 0349 𝑚𝑜𝑙
Massa Molar Benzoína = 212,24 g.mol-1 [2];
Massa de Benzoína = 7,41 g.
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚(𝑒𝑥𝑝)𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜í𝑛𝑎𝑚(𝑚á𝑥)𝑏𝑒𝑛𝑧𝑜í𝑛𝑎 𝑥 100 = 
2,36
7,41 𝑥 100 = 31, 85%
3. DISCUSSÕES
A síntese da benzoína pode ser catalisada por uma variedade de
catalisadores diferentes, sendo um deles a tiamina, conforme o mecanismo abaixo:
Figura 01: Mecanismo de síntese da benzoína.
A presença de um carbono assimétrico (vide figura 02), conectado à hidroxila,
acoplada ao método sintético escolhido em que não há seletividade enantiomérica
significa que o produto é composto por uma mistura racêmica.
Para a análise da identidade e da pureza do produto obtido, o primeiro
parâmetro utilizado foi o ponto de fusão. O ponto de fusão da benzoína pura é de
134 a 138 ºC [2], enquanto o intervalo medido a partir da amostra recristalizada foi de
132,6 a 133,4 ºC. O ponto de fusão do reagente puro, o benzaldeído, é -26 ºC [1], o
que nos permite concluir que a proximidade entre a medida experimental e a
literatura, assim como o intervalo relativamente baixo no ponto de fusão medido,
são de fato indícios de que o produto foi sintetizado, e com alta pureza.
Em seguida, foi obtido o espectro RMN de 1H do produto obtido, o mesmo
está ao final como anexo.
Figura 02: Estrutura da benzoína.
Após uma análise apurada do mesmo, podemos atribuir inicialmente o
dubleto em 5,96 ppm ao hidrogênio 4, que tem esse deslocamento químico devido à
presença de uma hidroxila no carbono, que causa desblindagem, e ao acoplamento
com o hidrogênio da hidroxila que resulta nessa multiplicidade. O dubleto em 4,58
ppm é referente ao hidrogênio 5, da hidroxila. Podemos atribuir também os dois
prótons em 7,92 ppm aos prótons 3, sendo seu deslocamento condizente com a
região aromática, porém mais desblindado que os demais prótons aromáticos
devido à proximidade com a carbonila. Em 7,52 ppm temos um próton equivalente
ao hidrogênio 1, e em 7,28 ppm um sinal correspondente ao próton 8, integrado
para 1H. Em 7,40 ppm, os dois prótons devem ser os enumerados como 2, baseado
no deslocamento químico em relação aos outros sinais e levando em conta, mais
uma vez, a proximidade com a carbonila. Por fim, o multipleto em 7,33 ppm,
integrado para 4 hidrogênios, refere-se ao 6 e 7. Em suma, fica evidente que o anel
aromático mais próximo à carbonila apresentou maior desblindagem. Além disso,
poucos sinais caíram fora da região aromática, com exceção apenas dos prótons 4
e 5. Os outros sinais em região alifática, referem-se ao TMS, em 0 ppm.
Apesar da relativa pureza do produto, evidenciada pelo ponto de fusão e pelo
espectro RMN de 1H, o rendimento foi inferior ao esperado. Este fato era esperado
visto que, após o aquecimento em banho-maria, restava benzaldeído em solução na
forma de um óleo alaranjado. Nesta reação, era imprescindível que o reagente fosse
novo para garantir que não estivesse contaminado com ácido benzóico, pois se
houvesse presença de ácido no meio para neutralizar a base, a catálise seria menos
eficiente no tempo de aquecimento previsto. Pelo fato da medição do pH após o
aquecimento indicar que o meio era básico, é provável que este não tenha sido o
fator predominante para a reação ter sido incompleta.
É vital manter a temperatura da solução de tiamina baixa durante a adição de
NaOH, pois o aquecimento poderia promover a participação da tiamina em reações
paralelas que anulassem sua função catalítica, diminuindo, portanto, a concentração
do catalisador. Para isso, tanto o NaOH quanto a solução reacional devem ser
resfriados, e a adição deve ser lenta devido ao calor liberado pela dissolução da
base. Essa é uma hipótese plausível para o baixo rendimento, visto que, com uma
menor concentração de catalisador, seria necessário aumentar o tempo de
aquecimento para garantir que a reação fosse completa. Além disso, o benzaldeído
que restou no meio também é capaz de solubilizar parte do produto que de fato foi
formado, visto que benzoína é mais solúvel em fase orgânica do que aquosa,
impedindo que todo a benzoína formada recristalizasse.
4. CONCLUSÃO
Considerando o rendimento obtido e os aspectos experimentais observados,
ficou evidente que o produto de interesse foi de fato sintetizado, porém a reação não
foi completa. Este fato se deve provavelmente pela desfuncionalização de uma
parte do catalisador por reações paralelas, apesar das precauções tomadas. Já a
comparação do ponto de fusão e a análise do espectro RMN de 1H evidenciaram
que, apesar da quantidade reduzida, o produto foi adequadamente purificado pela
recristalização.
5. REFERÊNCIAS
[1]https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sial/b1334?lang=pt&region=BR
acessado em 12/11/2019 às 15:02;
[2]https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/b8681?lang=pt&region=BR
acessado em 12/11/2019 às 15:17;
[3]PAVIA, G.M. Lampman. Introduction to Organic Laboratory Techniques, 3 ed. -
Editora Elsevier, 1990.
6. ANEXOS