SÍNTESE DA ACETANILIDA

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
 DEPARTAMENTO DE QUÍMICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DA PRÁTICA: 
SÍNTESE DA ACETANILIDA 
 
 
 
 
 
Aluno: Vítor Patrício da Silva Medeiros – 2017210275. 
Disciplina: Química Orgânica Experimental I. 
Professor: Marco Edilson. 
 
 
 
 
 
Seropédica/RJ 
2018 
1. INTRODUÇÃO 
A acetanilida foi descoberta em 1886 com o nome de antifebrina por Cahn e 
Hepp, por sua ação antipirética. Foi um dos primeiros analgésicos a substituir os 
derivados de morfina. Em 1948, Julius Axelrod e Bernard Brodie descobriram 
que acetanilida provoca metahemoglobulinemia (é uma forma de hemoglobina que 
não liga-se ao oxigênio e em altas concentrações nas hemácias pode ocorrer uma 
anemia funcional e hipoxia em tecido) e danos ao fígado e aos rins. Atualmente é 
usado como um precursor na síntese da penicilina e outros fármacos, incluindo 
analgésicos e intermediários (FOX, M.A.; WHITESELL, J.K., 2004). 
A reação essencial dos ácidos carboxílicos e derivados é caracterizada pelo 
mecanismo de adição-eliminação nucleofílica que ocorre em seus átomos de carbono 
acílico (carbonila). O processo global no caso da substituição acílica ocorre pelo 
mecanismo de adição-eliminação nucleofílica (SOLOMONS, 2002). 
A acilação de uma amina é uma reação ácido base de Lewis, em que o grupo 
amino básico efetua um ataque nucleofilico sobre o átomo do carbono carboxílico. As 
amidas podem ser preparadas de várias maneiras, partindo de cloretos de acila, 
anidridos de ácido, ésteres, ácidos carboxílicos e sais carboxílicos. Todos estes 
métodos envolvem reações de substituição nucleofílica por amônia ou uma amina em 
um carbono acílico (SOLOMONS, 2002). Os diferentes métodos para a síntese de 
acetanilida possuem suas especificidades que devem ter cautela em sua produção. 
Ressalta-se a acetanilida, uma amida secundária, pode ser sintetizada através 
de uma reação de acetilação da anilina, a partir do ataque nucleofílico do grupo amino 
sobre o carbono carbonílico do anidrido acético, seguido de eliminação de ácido 
acético, formado como um subproduto da reação. 
A maior parte das reações de síntese necessita de separação e purificação 
adequadas do produto sintetizado. A recristalização é o método de separação utilizado 
para compostos cristalinos (SKOOG, 1996). 
Após sua síntese, a acetanilida purifica-se através de uma recristalização por 
meio de filtração, usando carvão ativo se for necessário. O carvão ativo atua 
adsorvendo as impurezas coloridas e retendo a matéria resinosa e finamente dividida. 
Para purificar a acetanilida dissolve-se pequena quantidade da mesma em 
solvente adequado e filtra-se por gravidade à quente, para remover impurezas sólidas, 
deixando o filtrado esfriar, após esfriar irá formar cristais. Os cristais formados devem 
ser filtrados à vácuo e depois secos sob ventilação. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hemoglobina
http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hem%C3%A1cia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Anemia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hipoxia
No teste de confirmação, a acetanilida é insolúvel à solução de HCl, já a anilina 
é solúvel a esta solução. Isto ocorre devido a polaridade das moléculas, sendo anilina 
polar e acetanilida apolar. 
 
 
 
2. OBJETIVOS 
O objetivo deste relatório foi realizar a preparação e a síntese da acetanilida 
através da reação de acilação da anilina com anidrido acético, em presença de 
ácido acético sendo feita a recristalização do produto e a obtenção de seu 
rendimento. 
 
3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Os reagentes utilizados para a obtenção da acetanilida foram: 
 Anilina; 
 Ácido acético glacial; 
 Anidrido acético; 
 Água destilada; 
 Gelo; 
 Ácido clorídrico; 
Os materiais utilizados no procedimento experimental foram: 
 Erlenmeyer; 
 Suporte universal; 
 Funil de Büchner; 
 Becher; 
 Kitassato; 
 Chapa de aquecimento, estufa; 
 Proveta; 
 Garra; 
 Placa de petri; 
 Espátula, papel de filtro; 
 Bomba à vácuo e mangueiras. 
 
Para a síntese de acetanilida, realizou-se a preparação para a reação de 
acilação, em que num erlenmeyer de 150mL adicionou-se 4,0mL de ácido acético 
seguido de 3,5mL de anilina, sob constante agitação. Posteriormente, adicionou-se 
5,0mL de anidrido acético em três porções de aproximadamente 1,5mL cada, 
mantendo-se uma agitação constante. 
A reação de acilação processou-se rapidamente. Em seguida, a mistura 
reacional manteve-se em repouso por 10 minutos. Após o repouso, adicionou-se 
60mL de água destilada fria para a formação de um precipitado, e ainda resfriou-se a 
mistura reacional em banho de gelo, conforme verifica-se na Figura 1. No mesmo 
recipiente contendo o banho de gelo adicionou-se um becker com água destilada para 
a utilização em etapa posterior. 
 
 
Figura 1 – Erlenmeyer com a mistura reacional e becker com água destilada, em banho de gelo. 
Na próxima etapa do procedimento, realizou-se a filtração do precipitado 
formado, em um funil de büchner sob bomba à vácuo. Lavou-se os cristais com água 
destilada gelada para a remoção de reagentes residuais ou produtos secundários da 
reação que são solúveis em água e/ou que são possíveis de serem eliminados na 
filtração. Necessitou-se de três porções de 10mL de água gelada, conforme 
demonstrado nas Figuras 2 e 3. 
 
Figura 2 – Precipitado formado com a adição de água destilada gelada. 
 
 
Figura 3 – Equipamento montado para a filtração do precipitado. 
O processo de recristalização começa após a secagem do produto. Em um 
bécker de 250mL aqueceu-se 100mL de água destilada, e em outro bécker colocou-
se a acetanilida a ser recristalizada. Em seguida adicionou-se aos poucos a água 
quente sobre a acetanilida até que fosse totalmente dissolvida, utilizando uma menor 
quantidade de água possível (solvente), conforme a demonstrado na Figura 4. 
Figura 4 – Chapa de aquecimento contendo o produto dissolvido em água quente. 
Consegue-se visualizar com mais detalhes o produto se dissolvendo em água 
pelo aquecimento do mesmo na chapa de aquecimento, conforme demonstrado na 
Figura 5. 
 
 
 
 
Figura 5 – Detalhamento do produto sendo dissolvido em água quente. 
Posteriormente, resfriou-se com água destilada gelada a solução para a 
formação de cristais de acetanilida. Filtrou-se novamente em um funil de Büchner, 
através de um papel de filtro, conforme demonstrado nas Figuras 6 e 7. Em seguida, 
secou-se em temperatura ambiente e depois levou-se os cristais formados em uma 
placa de petri para secagem em estufa, conforme verifica-se na Figura 8. 
Figura 6 – Precipitação da acetanilida seguida de filtração em funil de Büchner. 
Figura 7 – Filtração: cristais de acetanilida após a lavagem com água destilada gelada. 
 
Figura 8 – Cristais de acetanilida secos ao ar, para posterior secagem em estufa. 
 Ao final, realizou-se o teste de confirmação usando dois tubos de ensaio. No 
primeiro tubo, colocou-se alguns cristais de acetanilida e no segundo algumas gotas 
de anilina. A cada tubo adicionou-se 1mL de solução aquosa de HCl a 20%(v/v). 
Verificou-se a precipitação da acetanilida (tubo 1) e a solubilidade da anilina (tubo 2).
Figura 8 – Obtenção do resultado comparativo: tubo 1 (precipitado) e tubo 2 (sal: NH3Cl). 
Calculou-se o rendimento da acetanilida após o produto permanecer por um 
tempo em secagem na estufa.
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Para compreender como ocorre a síntese de acetanilida, baseada nas reações 
e mecanismos conhecidos em sequência, consultou-se a literatura (SOLOMONS, 
2002) para explicitar de forma detalhada a obtenção deste produto. 
A acetanilida pode ser obtida através da reação que se encontra representada 
na Figura 9. 
Figura 9 – Reação global para a formação da acetanilida. 
Os reagentes utilizados são fundamentais para a obtenção do produto. Como 
já evidenciado ao longo da introdução dorelatório, a anilina é uma amina básica ligada 
ao anel aromático, que atua como nucleófilo na reação, e o anidrido acético é 
protonado pela adição de ácido acético, o que possibilita torná-lo um melhor eletrófilo 
para a reação acílica. 
Este tipo de reação é de substituição nucleofílica acílica, em que o par de 
elétrons do nitrogênio da amina básica fazem um ataque ao carbono carbonílico 
(acílico) do anidrido acético, obtendo-se 3 formas de ressonância do mesmo, 
possibilitando o ataque do nucleófilo ao carbono carbonílico preferencialmente ou 
pelos oxigênios ligados ao mesmo carbono carbonílico, ambos estariam com carga 
parcial positiva nas formas de ressonância. 
O mecanismo da reação de síntese da acetanilida encontra-se apresentado na 
Figura 10. Deve ressaltar que o mecanismo abaixo está simplificado, partindo da ideia 
em que o ataque nucleofílico pela amina aromática será diretamente ao carbono 
carbonílico, entendendo que as outras duas formas de ressonância discutidas dos 
oxigênios não foram utilizadas no caso. E ainda ao mesmo tempo em que ocorre o 
ataque nucleofílico, o anidrido é protonado pelo ácido acético. 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 - Mecanismo da reação de formação da acetanilida. 
A acetanilida pode ser obtida através de outros mecanismos e reagentes, 
entretanto possuem especificidades. Como exemplo, a anilina com cloreto de ácido, 
sintetiza o produto rapidamente com bom rendimento, porém é uma reação violenta e 
o ácido clorídrico formado, resulta em sal de cloridrato. E ainda, a reação da anilina 
com ácido acético glacial, possuem menor custo, entretanto requer longo tempo de 
aquecimento e a temperatura pode favorecer reações indesejáveis, além de possuir 
baixo rendimento. 
Algumas observações experimentais devem ser ressaltadas, considerando as 
informações obtidas acima. Para a preparação da acetanilida foi utilizado: anilina, 
ácido acético e anidrido acético, observou-se que a reação é bastante exotérmica, ou 
seja, ocorre a liberação de calor ao manipular o erlenmeyer, verificado pelo aumento 
da temperatura da vidraria. 
A primeira filtração conseguiu-se remover da acetanilida, os reagentes 
residuais solúveis ou os que podem ser removidos durante a filtração. 
A acetanilida formada demonstrou-se insolúvel em água fria, entretanto, 
consegue ser solubilizada em água quente, utilizada no processo de recristalização. 
Este método consiste em filtrar o produto, sob bomba à vácuo, após ser solubilizado 
em água à quente em pequena quantidade seguida de um resfriamento para a 
formação dos cristais. As impurezas são removidas na filtração, tornando o produto 
puro após esse procedimento, deixou-se esfriar ao ar e depois na estufa para 
obtenção de cristais brancos. 
Ao final, o teste de confimação de acetanilida foi fundamental para verificar a 
presença do composto no sólido obtido. Utilizou-se dois tubos de ensaio (contendo o 
produto obtido e anilina) e uma solução aquosa de HCl, percebeu-se que o tubo 
contendo precipitado confirma a presença de acetanilida no sólido e no outro a 
solubilização da anilina. Para compreender tais resultados, a polaridade dos 
compostos foi comparada, em questões de solubilidade. A anilina é uma amina 
aromática básica que possui par de elétrons disponíveis para abstrair o próton do 
ácido clorídrico, gerando um sal solúvel em água, conforme demonstrado na Figura 
11. 
 
Figura 11 - Reação de formação do cloreto de anilinium. 
Entende-se que as amidas são menos básicas que as aminas, e ainda, a 
acetanilida não possui par de elétrons disponíveis para realizar essa deprotonação. 
Os elétrons do nitrogênio da acetanilida estão comprometidos por ressonância com o 
carbono carbonílico, que impede a ocorrência da desprotonação do ácido clorídrico, 
tornando-a insolúvel em solução aquosa. 
A massa obtida de acetanilida foi 2,275g, a partir desse valor, pode-se 
encontrar o rendimento do produto formado. Para o cálculo do rendimento, verificou-
se o reagente limitante da reação, conforme o cálculo a seguir: 
1 mol de anilina ---------- 1 mol de anidrido acético 
0,038 mols de anilina ---------- x mols de anidrido acético 
x= 0,038 mols de anidrido acético 
1 mol de anilina ---------- 1 mol de anidrido acético 
y mols de anilina ---------- 0,042 mols de anidrido acético 
y= 0,042 mols de anilina 
Para descobrir o limitante, fez-se a anilina e o anidrido acético como limitantes 
em cada caso, ao comparar com os volumes adicionados na reação, convertidos em 
mol, a anilina é o reagente limitante, pois conforme o volume adicionado equivalente 
a 0,038mols (3,57g), mas são necessários 0,042mols de anilina. Os cálculos de 
rendimentos serão feitos a partir da anilina. 
Utilizando a massa molar dos respectivos compostos, calcula-se: 
93,13g de anilina ---------- 135g de acetanilida 
3,57g de anilina ---------- z de acetanilida 
z= 5,18g acetanilida 
Entende-se que a massa obtida de acetanilida é o rendimento teórico (100%), 
ou seja, se toda a anilina se transformasse completamente em acetanilida, entretanto, 
isso não ocorre devido a impurezas e reações que não ocorrem conforme discutido 
ao longo deste relatório. Então através da massa obtida, consegue-se obter o 
rendimento real de produto 
5,18g de acetanilida ---------- 100% de rendimento (teórico) 
2,275g de acetanilida ---------- R% de rendimento (real) 
R= 43,91% rendimento (real). 
Verifica-se através dos cálculos demonstrados anteriormente, que o 
rendimento real obtido de acetanilida foi cerca de 43,91%, um rendimento satisfatório 
para o experimento, entende-se que erros experimentais como manuseio inadequado 
e contaminações do produto podem comprometer a eficiência do processo e a 
redução do rendimento do produto. 
 
5. CONCLUSÃO 
Conclui-se que, foi possível a sintetização da acetanilida utilizando o anilina e 
anidrido acético como reagentes de partida em meio ao ácido acético, permitido pela 
reação de substituição nucleofílica acílica. 
O processo inicial com a mistura de reagente, gera uma mistura reacional 
isotérmica, que é perceptível na manipulação do erlenmeyer. Percebe-se que 
acetanilida obtida é insolúvel em água fria, foi possível realizar o método de 
recristalização, na qual conseguiu-se purificar o produto em água quente, removendo 
impurezas indesejáveis e que pode ser separada do produto final obtido. 
Ao final do experimento obteve-se um sólido cristalino de cor branca, sendo 
evidenciado no teste de confirmação, garantindo a apolaridade do composto em meio 
a soluções aquosas, como visto na presença de HCl. 
O rendimento da acetanilida foi cerca de 43,91%. De modo geral, obteve-se um 
rendimento satisfatório ao experimento, tendo a considerar possíveis erros no 
procedimento em seu manuseio que podem levar a redução do rendimento do 
produto. 
 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
FOX, M. A., WHITESELL, J.K. - Organic Chemistry - 2004 - 3rd edt. - Jones and 
Bartlett Publishers. - p, 524-525 
 
SKOOG, D.A.; WEST, D. M.; HOLLER, F.J.; CROUCH, S.R.; Fundamentos de 
química analítica. 8ª ed. São Paulo: Learning , 2008. 999p. 
SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B.; Química Organica 1, volume 2, 
 
7ª edição, 2002, cap. 18.