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Universidade Federal de Sergipe Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Departamento de Química LABORATÓRIO DE ORGÂNICA EXPERIMENTAL 2018.2 SÍNTESE DE DIBENZALACETONA POR CONDENSAÇÃO ALDÓLICA Professora: Samisia Maria Fernandes Machado Alunos: Danielle Guimarães de Andrade Jonisson Batista Santos Thays Kelly Carvalho da Silva Wilson Alves Santos São Cristóvão/SE INTRODUÇÃO Dibenzalacetona, frequentemente abreviado dba , é um composto orgânico com a fór- mula C 17 H 14 O, possui uma cor amarela e é insolúvel em água e solúvel em etanol. É utilizada como componente em protetores solares e como ligante na química organometálica. Foi preparado pela primeira vez utilizando uma reação de condensação aldólica, em 1881 pelo químico alemão Rainer Ludwig Claisen (1851-1930) e pelo químico suíço Charles- Claude-Alexandre Claparède (14 de abril de 1858 - 1 de novembro de 1913). A condensação aldólica é uma reação química que envolve de um íon enolato de um composto carbonílico com outra molécula de composto carbonílico. Neste grupo funcional pode ocorrer a reação em três regiões: - no oxigênio ligado ao carbono carbonílico: por possuir dois pares de elétrons não partilhados pode sofrer ataque de um eletrófilo. - no carbono carbonílico: pode sofrer adição nucleofílica devido a sua eletrofilia. - no carbono alfa: por estar diretamente ligado ao carbono carbonílico e a um átomo de hidrogênio, pode participar em um equilíbrio ceto-enólico, do qual resulta um íon enol ou enolato. Reações de condensação estão relacionadas por duas características: a presença de um composto carbonílico, que atua como eletrófilo e de um ácido carbonado, a partir do qual se forma um nucleófi lo, carbânion. Se for empregado outro composto carbonílico como ácido carbonado, sua acidez é devida normalmente a capacidade de formar íons enolatos estáveis. A deslocalização da carga de um íon enolato confere a esse uma estabilidade considerável. Um próton ligado a um átomo de carbono adjacente a uma função carbonila é considerado acídico pelo grupo eletronegativo adjacente. O ânion resultante está estabilizado pela forma- ção de um íon enolato. OBJETIVOS Obtenção da dibenzalacetona através de uma condensação aldólica clássica. PROCEDIMENTOS Em um béquer de 100 mL foi dissolvido 1,2 g de hidróxido de sódio (caustico) em 80 mL de etanol resfriando a solução a 20ºC. Em um frasco erlenmeyer de 125 mL juntou-se 4,2 g de benzaldeido (Ver nota 1) e 1,2 g de acetona. Agitando o frasco para homogeneizar a solução. Adicionou-se aproximadamente metade da solução de benzaldeido a solução do hidroxido sob agitação vigorosa (Ver nota 2). Mistura permaneceu sob agitação por 10 minutos. MATERIAIS E REAGENTES Tabela 01: Materiais e reagentes utilizados PROPRIEDADES FÍSICAS Após este período o restante da solução benzaldeido-acetona foi adicionado. Continuando a agitação por 30 minutos. Filtrou-se a vácuo o sólido amarelo pressionando os cristais sob o papel filtro. Em seguida os cristais foram transferidos para um béquer limpo. Adicionou-se 100 ml de água e agitado até a formação de uma pasta. O pH da solução amarelada pastosa foi verificado. Como a solução estava fortemente alcalina foi filtrada novamente a vácuo lavando o precipitado com água. O produto formado cristaliza com etanol ou acetato de etila. Nota 1: O benzaldeido é facilmente oxidado a acido benzóico. Para evitar a oxidação do benzaldeio mantenha o frasco fechado. Nota 2: Um agitador maginético pode ser usado. Vidrarias Reagentes Diversos Béquer 100 mL Acetona Sistema de filtração a vácuo Erlenmeyer 100 mL Benzaldeído Fita de pH Proveta 100 mL Etanol Hidróxido de sódio Tabela 02: Propriedades físicas das substâncias utilizadas PROPRIEDADES TOXICOLÓGICAS Tabela 03: Propriedades toxicológicas das substâncias utilizados REAÇÕES E MECANISMOS A dibenzalacetona é obtida a partir reação do benzaldeído que age como eletrófilo e da acetona que tem caráter de nucleófilo (ácido carbonado), utilizando hidróxido de sódio como catalisador alcalino para acelerar a reação. Durante o processo, uma -hidroxi cetona é produzida inicialmente, mas a reação prossegue até a formação do produto de desidratação. A única diferença importante entre esta reação e a autocondensação do acetaldeído é o passo da desidratação para dar um composto carbonílico --insaturado. Nota-se também que na acetona existem dois grupos com hidrogênio ácido, os dois grupos metila em cada lado da carbonila da cetona. Uma vez ocorrido uma condensação, a mesma reação pode ocorrer no outro extremo da molécula. A reação global segue demonstrada abaixo: C O H CH3-C-CH3 O NaOH CH CHCC O CHH 2H2O 1,5- difenil-1,4-pentadien-3-ona (dibenzalacetona) 2 Benzaldeído Acetona O mecanismo da reação se dá em quatro etapas como mostrado na imagem abaixo: Substâncias Massa Molar P.F P.E. Índice de refra- ção Densidade Solubilidade Acetona 58,08 g/mol 56,1ºC -94,6ºC - 0,791g/cm3 Miscível Benzaldeído 106,12 g/mol 179ºC -26ºC - 1,046g/cm3 0,3g/100mL Etanol 46,07g/mol - 112ºC 78,3ºC - 0,970g/cm3 Miscível Hidróxido de sódio 40 g/mol 318ºC Elevado - 2,13g/cm3 107,4g/100mL Substâncias Rótulo de risco N. de risco Classe Fórmula Molecular Acetona Líquido Infla- mável 33 3 C3H6O Benzaldeído Substãncias Pe- rigosas 90 9 C7H6O Etanol Líquido Infla- mável - 3 C2H6O Hidróxido de sódio Corrosivo 80 8 NaOH Na primeira etapa da reação ocorre o ataque da base (hidróxido de sódio) no hidro- gênio α da acetona, formando assim o íon enolato que sofre ressonância afim de estabilizar- se e liberando água durante a reação. Em seguida, na segunda etapa o íon enolato ataca o carbono da carbonila do benzal- deído rompendo a ligação dupla do carbono oxigênio e deixando o oxigênio do benzaldeido com uma carga negativa. Essa mesma carga negativa irá atacar o hidrogênio da molécula de água formando um grupo ceto e um grupo álcool na molécula do benzaldeído. Na terceira etapa o íon OH- ataca o hidrogênio α (que possui uma característica muito ácida) promovendo a desidratação e formando a benzalacetona. Na última etapa o íon OH- ataca novamente o hidrogênio α formado e esse novo íon formado atacará outra molécula de benzaldeído. Repetindo os procedimentos acima têm-se como produto final a dibenzalacetona. RESULTADOS E DISCUSSÕES Como a reação segue a proporção de 2:1 inicialmente é necessário saber quem é o reagente limitante e o reagente em excesso. Dessa forma, os cálculos foram feitos em termos de número de mol como segue abaixo: Para o benzaldeído: Peso molecular: 106,13 g / mol Massa a ser pesada = 4,2 g n= m mol → n = 4,2g 2x106,13g/mol n = 0,0198 mol Para a acetona: Peso molecular: 58,08 g / mol Massa a ser pesada = 1,2 g n= m mol → n = 1,2g 58.08g/mol n = 0,0206 mol Logo, têm-se que durante a reação o reagente limitante será o benzaldeído e o rea- gente em excesso a acetona. Para cada molécula de acetona existem duas de benzaldeído durante a reação. Para o cálculo de rendimento relacionamos a massa do experimento 3,0g dividindo pela massa teórica de 4,62g e multiplicamos por 100%: 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑥𝑝. 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 = 3,0𝑔 4,62 𝑥 100% = 64,8% CONCLUSÃO A dibenzalacetona foi obtida por meio de uma reação de condensação alcoólica de Claisen, cujo como a reação ocorreu por completo este foi o produto principal. Caso a rea- ção não se completasse o produto principal obtido seria a benzalacetona, caracterizada por uma reação com apenas um equivalente de benzaldeído. O produto final apresentou rendi- mento de 64,8% podendo ser classificado como satisfatório para a prática em questão. PÓS-LABORATÓRIO1) Qual o rendimento do dibenzalacetona? Rendimento=(massa do exp.)/(massa teórica)= 3,0g/4,62 x 100%=64,8% 2) Sugira uma modificação do procedimento experimental para obtermos o benzala- cetona em vez da dibenzalacetona. Usando apenas uma molécula de Benzaldeído é formada a benzalacetona. 3) Qual o produto de oxidação do benzaldeído nesta experiência? O produto formado é o ácido benzoico. 4) Qual seria o produto de redução (NaBH4) do benzaldeído? O produto formado é um etanolbenzeno. REFERÊNCIAS SOLOMONS, T. W.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica. 8ª Ed. Vol. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2005. BRUICE, Paula Yurkanis. Química orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson Pren- tice Hall, 2006. v.2
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