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Síntese e Purificação da Acetanilida

Autor:
Instituição: UNOESC
Tema: Relatório

Síntese e Purificação da Acetanilida


Introdução

As aminas possuem caráter básico, pois o nitrogênio pode oferecer um par de elétrons através de uma ligação covalente coordenada. O caráter básico das aminas é acentuadamente mais forte que o dos álcoois, éteres e ésteres porque o nitrogênio é menos eletronegativo que o oxigênio e, portanto, capaz de oferecer o par de elétrons disponível com maior facilidade.

As aminas aromáticas são extremamente tóxicas e sua absorção prolongada através da pele por ter conseqüências letais. Essas aminas quase sempre são incolores quando puras, mas podem ser facilmente oxidadas pelo ar dando origem a compostos coloridos.

Os derivados acetilados de aminas aromáticas, como a fenilamina, são compostos importantes na fabricação de corantes. Já aminas aromáticas aciladas como a acetanilida, fenacetina e o acetaminofen (paracetamol) são drogas utilizadas no combate a dores de cabeça. Estas substâncias têm ação analgésica suave e antipirética.

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 do ácido acético, formado como um subproduto da reação. Como esta reação é dependente do pH, é necessário o uso de uma solução tampão (ácido acético / acetato de sódio). Após sua síntese, a acetanilida pode ser purificada através de uma recristalização (cristalização a partir de um solvente ou mistura de solventes), usando carvão ativo. O resfriamento, durante o processo de recristalização, deve ser feito lentamente para que se permita a disposição das moléculas em retículos cristalinos, com formação de cristais grandes e puros.


Objetivos

Gerais:

Realizar a síntese e purificação da acetanilida;

Específicos:


Materiais e reagentes


Procedimento Experimental

Síntese da acetanilida

Em um Bécher de 250mL, na capela, prepare uma suspensão de 1,1g de acetato de sódio anidro em 4,0mL de ácido acético glacial. Adicione, agitando constantemente, 3,5mL de anilina. Em seguida, adiciona 5,0mL de anidrido acético, em pequenas porções. A reação é rápida.

Terminada a reação, despeje a mistura reacional, com agitação, em 120mL de água. Resfrie a mistura em banho de gelo, filtre os cristais usando um funil de Buchner e lave com água gelada.

Recristalização

Em um erlenmeyer de 250mL aqueça 100mL de água destilada. Num outro erlenmeyer coloque a acetanilida a ser recristalizada e algumas pedrinhas de porcelana porosa. Adicione, aos poucos, a água quente sobre a acetanilida até que esta seja totalmente dissolvida (use a menor quantidade de água possível). Adicione 0,4g de carvão ativo – aproximadamente 2% em peso – (não adicione o carvão ativo à solução em ebulição), ferva por alguns minutos e filtre a solução quente através de papel filtro pregueado. Deixe em repouso para permitir a formação de cristais. Filtre novamente usando um funil de Buchner, seque e calcule o rendimento obtido.


Resultados

- A adição de 4,0mL de ácido acético glacial ao acetato de sódio anidro (branco), não dissolveu completamente o mesmo, podendo ser um motivo a pouca quantidade de ácido acético glacial. A mistura ficou com coloração transparente.

- A mistura ficou com coloração marrom escura com a adição de anilina.

- Com a adição de 5,0mL de anidrido acético à solução de acetato de sódio anidro + ácido acético glacial + anilina, a mistura permaneceu com a mesma coloração (marrom), porem houve desprendimento de odor característico de vinagre e desprendimento de calor.

- Com a adição de água, a acetanilida separou-se em palhetas cristalinas incolores. O resfriamento em banho de gelo acelerou a formação de cristais.

- A filtração dos cristais foi feita utilizando-se o funil de Buchner. Os cristais (cor areia) ficaram retidos no papel filtro.

- Adicionou-se água quente ao erlenmeyer contendo a acetanilida sintetizada e algumas pedrinhas de porcelana. A acetanilida não dissolveu completamente, sendo necessário um breve aquecimento para sua completa dissolução. A mistura ficou amarela com várias impurezas.

- Acrescentamos o carvão ativo à solução (ficou preta) e aquecemos por alguns minutos. Filtramos a solução quente através de papel filtro pregueado. O carvão, juntamente com as impurezas, ficou retido no papel filtro. O filtrado obteve uma coloração esbranquiçada.

- Com o resfriamento, iniciou-se a formação dos cristais. O resfriamento foi acelerado em banho-gelado.

- Filtramos os cristais utilizando o funil de Buchner. Os cristais ficaram retidos no papel filtro apresentando uma coloração branca.

- Depois de secos, pesamos os cristais e calculamos o rendimento, demonstrado abaixo:


Discussões

- A preparação da acetanilida ocorre através da reação entre a anilina e o anidrido acético na presença de uma solução tampão (ácido acético/acetato). Como a reação é dependente do pH, o tampão fornece pH ótimo para que a reação ocorra com maior velocidade e rendimento.

- O desprendimento de calor na mistura de acetato de sódio, ácido acético, anilina e anidrido acético ocorreu por tratar-se de uma reação exotérmica.

- O nitrogênio (NH2 – nucleofílico) possui um par de elétrons livres e procura um centro positivo para atacar, no caso o carbono carbonílico que se abre liberando ácido acético.

- No processo de recristalização a acetanilida sintetizada deve ser dissolvida na menor quantidade possível de água quente, já que ela é solúvel em água quente e pouco solúvel em água fria. Deve-se deixar a solução resfriar lentamente para a obtenção dos cristais, que são pouco solúveis em água fria.

- As pedrinhas de porcelana, utilizadas no processo de recristalização da acetanilida, liberam pequenas quantidades de ar e promovem uma ebulição mais regular.

- O carvão ativo é utilizado na remoção de impurezas, que permanecem insolúveis durante a dissolução inicial do composto, no soluto. A remoção é feita por filtração a quente, utilizando papel de filtro pregueado, para aumentar a velocidade da reação. O carvão atua absorvendo as impurezas coloridas e retendo a matéria resinosa e finamente dividida.

- O resfriamento em banho gelado e a fricção com o bastão de vidro nas laterais do copo de Becher, para que as pequenas partículas que estão presas nas paredes desprendam-se, aceleram a formação de cristais.


Questionário

1) Forneça as reações e os respectivos mecanismos envolvidos no experimento:

A acetanilida 1, uma amida secundária, pode ser sintetizada através de uma reação de acetilação da anilina 2, a partir do ataque nucleofílico do grupo amino sobre o carbono carbonílico do anidrido acético 3 seguido de eliminação do ácido acético 4, formado como um subproduto da reação.

2) Em cada um dos pares abaixo, indique o produto com ponto de fusão mais alto, justificando cada escolha:

a) Um ácido carboxílico e o seu respectivo sal;

O sal dos ácidos carboxílicos (base fraca) apresenta ponto de fusão mais alto que o seu respectivo ácido carboxílico (ácido forte), pois o sal possui ligações iônicas que são mais fortes que as ligações covalentes do ácido carboxílico. Ex: ácido benzóico e benzoato de sódio.

b) Ácido propiônico e álcool n-pentílico

O ácido propiônico (PF -21ºC) apresenta ponto de fusão mais elevado do que o álcool n-pentílico (PF -78,5ºC), pois a atração entre os seus elementos é maior devido a grande diferença de eletronegatividade, inexistente no álcool pentílico.

c) Éter etílico e álcool etílico

Os álcoois apresentam ponto de fusão e ebulição mais elevado do que os ésteres, devido à formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas do álcool, o que é impossível nos éteres. Os éteres podem formar ligações de hidrogênio com outras moléculas como a água ou mesmo os álcoois.


Conclusão

A reação de acetilação consiste na reação que introduz um grupo acila em um composto orgânico. A acetilação de uma amina é uma reação ácido-base de Lewis, em que um grupo amino básico efetua um ataque nucleofílico sobre o átomo de carbono carboxílico, podendo ser acetiladas de várias maneiras com: Ácido acético glacial, que apresenta um interesse comercial em função do baixo custo; Anidrido acético, pois sua velocidade de hidrólise é suficientemen-te lenta para permitir que a acetilação da amina seja realizada em soluções aquosas, fornecendo um produto de alta pureza e bom rendimento, mas não é apropriado para reação com aminas desativadas (bases fracas).

A acetilação tem como principal função proteger o grupo amina primário e Secundário. Aminas acetiladas possuem pouca sensibilidade a reações de oxidação e substituição aromáticas e são menos propensas a participar de muitas reações típicas das aminas livres, pois são menos básicas, podendo o grupo amino ser regenerado em meio ácido ou básico. A acilação apresenta baixo rendimento quando no anel estiverem presentes nos grupos atrativos de elétrons ou grupos –NH2, -NHR ou –NR2.

O tampão nada mais é do que uma solução que possa manter uma concentração do íon H+ constante, isto é o valor de pH constante mesmo adicionado quantidades relativamente pequenas de íons H+ ou OH-, são misturas de um ácido fraco e sua base conjugada. Na síntese proposta da acetanilida, o tampão (ácido acético-acetato de sódio) impede a protonação da amina (anilina).


Referências Bibliográficas

SOLOMONS, T. G. Química Orgânica. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. Volume 1 e 2.

UNESP. Preparação da acetanilida. Disponível em: <http://labjeduardo.iq. unesp.br/orgexp1/down/bach/preparacao_da_acetanilida_2000/texto_acetanilida_bach_2000.doc>. Acesso em: 20 abril 2005.

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA – UFSC. Experiência 02 – Síntese e Purificação da Acetanilida. Disponível em: <http://www.qmc.ufsc.br/organica/docs/ qo_lab_2000_word97.doc>. Acesso em: 20 abril 2005.

ROCHA, Wagner Xavier. Prática 1: Síntese da Acetanilida. Disponível em: <http://www.geocities.com/Vienna/Choir/9201/sinteses_organicas.htm>. Acesso em: 17 abril 2005.

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