Síntese da CICLO-HEXANONA

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA E BIOQUÍMICA
LEONARDO AUGUSTO DA SILVA
RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL - PRÁTICA 6
SÍNTESE DA CICLO-HEXANONA
PRESIDENTE PRUDENTE
JULHO/2021
1. OBJETIVOS
Esta prática teve como objetivo a síntese da ciclo-hexanona e posteriores testes de
identificação do grupo funcional presente no composto sintetizado.
2. INTRODUÇÃO
Os álcoois podem sofrer oxidação dando origem a um composto carbonílico. Este
composto carbonílico resultante será um aldeído, uma cetona ou um ácido carboxílico,
todavia, tudo depende do álcool e do agente oxidante utilizado (CAREY, 2011).
Álcoois primários são oxidados à aldeídos ou a ácidos carboxílicos. Entretanto, para
que a oxidação chegue à ácido carboxílico, é necessário que seja vigorosa. São vários os
reagentes utilizados para oxidar álcoois, mas os mais utilizados são aqueles que baseiam-se
nos metais de transição de alto estado de oxidação, em especial, o crômio(VI) (Ibid, 2011).
Figura 1 - Oxidação de álcoois primários.
Dentre os reagentes mais utilizados, destaca-se o ácido crômico (H2CrO4), uma vez
que é formado quando soluções que contêm cromato (CrO42-) ou dicromato (Cr2O72-) são
acidificadas (Ibid, 2011). Um exemplo de oxidação de álcool primário pode ser visto a seguir:
Figura 2 - Oxidação do 1-propanol frente a K2Cr2O7/H+.
Há a possibilidade de interromper a oxidação dos álcoois primários no estágio
intermediário de aldeído. As condições que permitem essa interrupção, empregam diversas
espécies de Cr(VI) como oxidante em meio anidro. São exemplos: clorocromato de piridínio
(PCC) e o dicromato de piridínio (PDC), ambos são utilizados em diclorometano (Ibid,
2011).
Os álcoois secundários também sofrem oxidação frente aos mesmos reagentes que
oxidam os álcoois primários . Todavia, neste caso, tem-se a formação apenas de cetonas (Ibid,
2011). Esta condição (formação de um único produto - cetonas), permite que a oxidação dos
álcoois secundários resulte em melhores rendimentos do que a oxidação de álcoois primários.
Figura 3 - Oxidação de álcoois secundários.
A seguir, apresentamos dois exemplos de oxidação de álcoois secundários (nota-se
que ambos são diálcoois, pois possuem duas hidroxilas):
Figura 4 - Oxidação do 1,4-hexanodiol frente a K2Cr2O7/H+.
Figura 5 - Oxidação do ácido 4-hidroxioctanóico frente a K2Cr2O7/H+.
Já os álcoois terciários, pelo fato de não possuírem hidrogênio no carbono que leva a
hidroxila, não sofrem oxidação facilmente, exceto sob condições forçadas (Ibid, 2011).
Além da oxidação de álcoois secundários, existem outros métodos/reações para a
obtenção de cetonas, como por exemplo: ozonólise de alcenos; acilação de Friedel-Crafts em
arenos; tratamento de nitrilas com reagente de Gringnard ou reagente organolítico seguido de
hidrólise (SOLOMONS, 2018).
Na indústria, em muitos casos, utilizam-se da técnica denominada de desidrogenação
catalítica para a realização da oxidação de álcoois primários e secundários. Essa técnica é
utilizada pelo fato de ser necessário o fornecimento de energia para que a oxidação ocorra, o
que é contrário da oxidação apresentada anteriormente, que libera energia e necessita de um
maior controle de aspectos como a temperatura do meio. Também, outro fator importante e
relevante desta técnica, é que obtém-se hidrogênio como subproduto e o produto final
apresenta-se livre de compostos aromáticos.
Como solicitado no roteiro, apresentaremos uma sugestão de mecanismo de oxidação
de um álcool secundário utilizando Na2Cr2O7/H2SO4 como oxidante. O álcool escolhido foi o
isopropanol e o mecanismo pode ser visto a seguir:
Após termos abordado as reações de oxidação de álcoois (primários ou secundários) e
seus produtos, podemos definir o que são derivados químicos. Por definição, derivado é um
composto que se origina por modificação da estrutura molecular de um composto similar por
reações químicas, ou seja, são os produtos de uma reação. No caso da oxidação de álcoois, os
derivados são aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos.
Desde tempos longínquos, algumas bebidas alcoólicas são consumidas por várias
pessoas. Estas, por sua vez, podem causar o que é conhecido como embriaguez. Para a
detecção da embriaguez, utiliza-se os bafômetros, sendo que os mais simples são “[...]
descartáveis e consistem em pequenos tubos contendo uma mistura sólida de solução aquosa
de dicromato de potássio e sílica, umedecida com ácido sulfúrico” (BRAATHEN, 1997, p. 4).
A detecção da embriaguez por meio desse instrumento é visual, uma vez que a reação
que ocorre é a oxidação de álcool (proveniente da bebida ingerida) a aldeído e a redução do
dicromato a cromo(III), ou mesmo a cromo(II). Inicialmente, devido ao dicromato, a
coloração é alaranjada e a final é verde-azulada, pelo fato de o cromo(III) ser verde e o
cromo(II) ser azul. As equações que representam a reação química do bafômetro portátil
estão representadas a seguir (Ibid, 1997):
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A preparação do ácido crômico se deu por meio da reação do dicromato de sódio e
ácido acético glacial. Com a formação deste ácido, foi possível reagi-lo com o ciclo-hexanol
para a formação da ciclo-hexanona. O mecanismo está ilustrado a seguir:
Nesta síntese, obteve-se 8 mL de ciclo-hexanona. Com esse dado, junto aos dados
fornecidos no roteiro experimental, nos foi possível calcular o rendimento da síntese. Os
cálculos serão apresentado a seguir:
Como é possível notar através dos cálculos, esta síntese apresentou 51,7% de
rendimento.
Para a identificação do grupo funcional presente no produto formado, realizou-se dois
testes: reação com 2,4-dinitrofenilhidrazina e ensaio de bissulfito. Esses testes foram
realizados na Prática 1.
Os resultados obtidos nos testes estão ilustrados na tabela a seguir:
Tabela 1 - Resultados dos testes de identificação.
Reação com
2,4-dinitrofenilhidrazina
Tubo Substância testada Coloração/precipitado
1 acetona laranja/sim
2 benzaldeído laranja/sim
3 ciclo-hexanona laranja amarelado/sim
Ensaio de bissulfito
Tubo Substância testada Coloração/precipitado
1 acetona turva/não deu para ver
2 ciclo-hexanona transparente/sim
Fonte: próprio autor.
Como visto na tabela acima, todas as substâncias testadas com a
2,4-dinitrofenilhidrazina apresentaram coloração alaranjada e um precipitado. Isso se deve à
formação da 2,4-dinitrofenilhidrazona. A formação desse composto serve de orientação à
quantidade de conjugação no aldeído ou cetona, comprovando a presença dos grupos
funcionais (ENGEL et al., 2016). Sendo assim, foi possível comprovar a presença do grupo
funcional cetona na ciclo-hexanona.
No caso do ensaio de bissulfito, as duas substâncias testadas com bissulfito de sódio
apresentaram aspectos que comprovam a presença do grupo funcional cetona, ou seja, caráter
turvo e formação de precipitado (complexo de adição de bissulfito). A reação ocorrida entre a
ciclo-hexanona e o bissulfito de sódio está representada a seguir:
Figura 6 - Reação entre a ciclo-hexanona e o bissulfito de sódio.
Por fim, a nível de curiosidade, um aldeído (por exemplo, acetaldeído) pode ser usado
para destruir o excesso de dicromato na reação de oxidação, uma vez que esta, é tida como
branda, o que permite que o aldeído consuma todo o excesso de dicromato. A vantagem está
relacionada com a retirada de cromo do meio (em seu estado de oxidação VI pode causar
danos) e as desvantagens são desconhecidas.
4. CONCLUSÃO
Após a realização desta prática, é possível concluir que a ciclo-hexanona realmente
foi sintetizada pelo método proposto, uma vez que os testes de identificação deram positivos.
Também, essa prática nos permitiu compreender os conceitos de oxidação de álcoois
primários e secundários, que permitem a formação de aldeídos, cetonas ou ácidos
carboxílicos.
5. BIBLIOGRAFIA
BRAATHEN, Christian. Hálito culpado: O princípio químico do bafômetro. Química nova
na escola, v. 5, p. 3-5, 1997.
CAREY,F. A. Química Orgânica – V1. Porto Alegre: Grupo A, 2011.
ENGEL, R.G. et al.. Química orgânica experimental: técnicas de escala pequena –
Tradução da 3ª edição norte-americana. São Paulo: Cengage Learning Brasil, 2013.
SOLOMONS, T W. G. Química Orgânica - Vol. 2. Rio de Janeiro: Grupo GEN, 2018.