Bromação Da Acetanilida - Relatório

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Universidade Estadual de Feira de Santana - UEFS Departamento de Ciências Exatas - DEXA Bacharelado em Engenharia de Alimentos Disciplina: Química Orgânica I – Prática Aluno (as): Uêdna Reis Título do experimento: Bromação da Acetanilida Objetivo: Sintetizar, purificar, e caracterizar a acetanilida. RESUMO TEÓRICO Halogenação é uma reação química em que um átomo de hidrogênio é substituído por um átomo de halogênio, a exemplo da bromação da acetanilida. Os compostos aromáticos são compostos orgânicos que contêm pelo menos um anel de benzeno nas suas moléculas ou que possuem propriedades químicas semelhantes às do benzeno. Este possui um comportamento particular quando comparado com outros compostos insaturados. Os compostos aromáticos não são saturados; no entanto, eles não sofrem facilmente reações de adição. Em seu lugar, ocorre a substituição. Isto porque o anel com duplas conjugadas confere a molécula uma grande estabilidade. Os aromáticos não benzênicos são os compostos que têm outros anéis além dos anéis de benzeno. A acetanilida é um composto aromático e trata-se de uma amida aromática (benzeno substituído) que possui cadeia fechada e insaturações. O benzeno torna-se substituído através de uma reação de substituição na qual um átomo de hidrogênio é substituído. Ele é suscetível ao ataque eletrofílico por causa dos elétrons expostos. Diferentemente de alcenos comuns, ele dificilmente sofre reações de adição. Isto porque o anel é bastante estável e a dupla ligação se "regenera" após o ataque eletrofílico. Neste experimento, vamos nos ater a reação de substituição num anel aromático já substituído (acetanilida). Quando benzenos substituídos sofrem ataque eletrofílico, os grupos substituintes afetam tanto a reatividade quanto a orientação do grupo. Em relação à reatividade, o grupo substituinte da acetanilida (HNCOCH3) ativa o anel, ela reage mais rápido que o benzeno em reações de substituição. Devido à diminuição da energia do estado de transição, diminuindo também a energia de ativação. A etapa determinante da velocidade em reações de substituição eletrofílica de benzenos é a etapa que resulta na formação do íon arênio (carbocátion deslocalizado). Assim, para a acetanilida tem-se um estado de transição e um íon arênio estabilizados. Em relação à orientação na qual vai "entrar" o eletrófilo, trata-se de um composto orto-para dirigente. O efeito orientador do grupo HNCOCH3 com um par não compartilhado é causado predominantemente por um efeito de ressonância doador de elétrons. Esse efeito opera basicamente no íon arênio e, consequentemente, no estado de transição. Analisando as estruturas de ressonância para as diferentes orientações, nota-se que, no caso da acetanilida, o carbocátion se aloja diretamente ligado ao substituinte C2H4NO somente quando o bromo entra nas posições orto e para. Como o esse substituinte (C2H4NO) é um doador de elétrons, ele estabiliza esse carbocátion, consequentemente dando maior estabilidade ao anel. Desta maneira, são formados preferencialmente os compostos orto-para dirigentes. As reações de bromação em anéis aromáticos ativados, normalmente, são conduzidas em meio de ácido acético. Sob essas condições, a cinética é de segunda ordem em relação à molécula de bromo. Tabela 01: Reagentes/ Toxidez Reagente Peso Molecular Massa Utilizada Ponto de Ebulição Ponto de Fusão Densi-dade Toxidez Acetanilida 135,17 g/mol 1,94g 304 °C 113° -115°C 1,16 g/mL Produto irritante primário em contato com a pele e os olhos. Se inalado irrita vias respiratórias, se ingerido, irrita vias digestivas e causa tosse. Ácido Acético 60,05 g/mol - 118 °C 16 °C 1,05 g/cm³ Produz vapores irritantes quando aquecido. Prejudicial se ingerido; queima olhos e pele. Bromo Br2 159,8 g/mol 4.0 mL 3,11g/cm³ Inalação: muito corrosivo, e quando inalado em excesso ocorre os seguintes sintomas: dor de cabeça, tosse, sangramento do nariz, edema pulmonar e dor abdominal. Água H²O 18,01528 g/mol 60 mL 100°C 0°C 1,00 g/cm³ Ingestão em grandes quantidades pode causar mal estar, mas não possui caráter perigoso. Bissulfito De sódio 104,061 g/mol - 150 °C 1,48 g/cm³ Prejudicial se inalado. Irritante para a pele. Etanol C2H6O - 78,37 °C -114 °C 789,00 kg/m³ Altera o comportamento. Causa dor de cabeça e lassidão. Acido Clorídrico HCl 36,5g/mol 8.0 mL 120°C -27,32°C 1,19 g/cm³ É corrosivo, sendo irritante para as narinas e causa queimaduras em contato com os olhos. 1,94g de acetanilida em um erlenmeyer de 125 mL2.0 FLUXOGRAMA EXPERIMENTAL 1,94g de acetanilida em um erlenmeyer de 125 mL Adição de 8 mL de HCL medido em proveta Adição de 8 mL de HCL medido em proveta Dissolver em agitador magnético com bagueta Dissolver em agitador magnético com bagueta Durante 10 minutos, adicionar 4,0 mL de Bromo em acido acético 1:4 Durante 10 minutos, adicionar 4,0 mL de Bromo em acido acético 1:4 Despejar a solução em um béquer com 60 mL de água destilada. Despejar a solução em um béquer com 60 mL de água destilada. A solução é castanha ou marrom A solução é castanha ou marrom Adicionar Bissulfito de sódio até o Bromo livre, que deixa a solução colorida desaparecer Adicionar Bissulfito de sódio até o Bromo livre, que deixa a solução colorida desaparecer Filtrar a vácuo, pesando o papel filtro previamente. Filtrar a vácuo, pesando o papel filtro previamente. Recristalizar a amostra Recristalizar a amostra 3.0 METODOLOGIA Neste experimento pesou-se 1,94 g de acetanilida em um erlenmeyer, depois se adicionou 8 mL de ácido clorídrico (HCl) medido em um proveta. Esses dois compostos foram dissolvidos em um agitador magnético com uma bagueta. Em seguida, mediu-se 4mL de bromo em ácido acético 1:4 em uma proveta e adicionou aos poucos no erlenmeyer que está no agitador durante 10 minutos. Depois adicionou 60 mL de água destilada gelada em um béquer e despejou toda solução do erlenmeyer neste (retirando o que resta na parede com água destilada) e agitou com o auxílio do bastão de vidro. A água gelada foi obtida através de um banho-maria em gelo no vasilhame. Notou-se que a solução ficou com uma cor amarelada devido ao bromo não ter sido totalmente dissolvido. Com isso houve a necessidade de adicionar o bissulfito de sódio que tem a função de descolorir a solução, pois este vai consumir o bromo livre. Pesou-se um filtro de papel, 1,34 g. Logo, em seguida, toda solução foi colocada em sistema montado com dessecador, kitassato e papel de filtro. Filtrou-se a solução, no dessecador obteve-se o isômero para-bromoacetanilida e no kitassato obteve-se o isômero orto com o restante da solução. O filtro foi colocado para secar em uma estufa. Depois pesou o filtro com o composto nele, 3.67g e em seguida determinou-se o ponto de fusão experimentalmente. 4.0 RESULTADOS E DISCURSÕES 4.1 Análise do ponto de Fusão Foram feitas análises de ponto de fusão para reagente e produto. Tabela 2: Analise do ponto de fusão teórico e experimental PF Teórico (°C) PF experimental (°C) Acetanilida 113,5 96,5-100,5 Orto-bromoacetanilida 96,5-100,5 Para-bromoacetanilida 165-169 166-166,2 O ponto de fusão obtido em um intervalo de 166-166,2ºC e uma temperatura base de 153ºC, o que indica que o isômero formado é mesmo a para-bromoacetanilida. Observando a molécula de orto e para-bromoacetanilida e também do produto de partida podemos ver que ela apresenta uma densidade positiva e negativa, já que o oxigênio e o nitrogênio são mais eletronegativos que o carbono, deixando esse com densidade positiva. Assim, são criados momentos dipolares (um vetor resultante) nessa molécula. Desse modo as interações intermoleculares da molécula orto e para são diferentes por eles conterem momentos dipolares diferentes. Só foi encontrado os momentos dipolares da acetanilida e da p-bromoacetanilica, que são 3,68µ e 4,36µ respectivamente. Vemos que os momentos dipolares do reagente e do produto para-dirigente são bem diferentes e que, pelo produto paradirigente conter o momento dipolar maior, a interação entre suas moléculas será maior e, consequentemente, o ponto de fusão tende a ser maior. Para a molécula o-bromoacetanilida não foi encontrado o momento dipolar na literatura, entretanto, a partir de seu ponto de fusão inferior podemos pressupor que seu momento dipolar é o mais baixo, e que, portanto, as interações intermoleculares de suas moléculas são baixas, ou mesmo, que seu empacotamento não seja tão ordenado (faz com que haja maior estabilidade, acarretando numa maior dificuldade de mudança de estado físico) quanto o do reagente ou do produto para-dirigente. Assim, a interação entre moléculas de p-bromo-acetanilida é maior que a interação entre moléculas de acetanilida, que é maior que a interação entre as moléculas de o-bromoacetanilida. Vemos que o ponto de fusão experimental se encontra muito perto do teórico para o p-bromoacetanilida, o que evidencia que provavelmente houve a formação do produto esperado e, também que há um pequeno grau de impurezas. 4.2 Cálculo do rendimento: Após filtrar, secar e pesar o produto obteve-se: Reagente: Acetanilida: massa de 1,94g Bromo: Densidade 3,11g/cm³ 3,11g – 1 mL X – 4 mL X: 12,44g Produto: Massa: 3,67g -1,34g: 2,33g de bromoacetanilida Rendimento: (1,94g+12,44g) – 100% 2,33g – x% X: 16,20% Analisando os resultados observa-se que há um baixo rendimento, o que pode estar relacionado a uma escolha errada do solvente, o que ocasionou provável perda do produto. O choque térmico gerado na recristalização rápida pode ter impedido a recristalização de alguns cristais o que também pode ter interferido no rendimento. Erros durante o processo também não são descartados. 5.0 CONCLUSÃO O experimento demonstrou-se altamente importante, pois a obtenção da bromoacetanilida é muito visível na pratica. A compreensão da formação dos isômeros é um quesito importante nas praticas laboratoriais de compostos orgânicos. Também foram usadas outras técnicas importantes, como determinação do ponto de fusão e recristalização da amostra. Ficou evidenciada a formação da p-bromoacetanilida (C8H8BrNO) pelo teste de análise orgânica elementar, onde foi comprovada a presença do halogênio bromo, apresentando uma coloração amarelo pálido e baixa solubilidade, ambas características que confirmam a presença do bromo. 6.0 QUESTIONÁRIO 01.Escreva o mecanismo para a reação de bromação da acetanilida para este experimento: É uma substituição eletrofílica aromática. A molécula de bromo, ao se aproximar do anel, tem sua nuvem eletrônica deslocada, o anel tem uma forte concentração eletrônica. Isto faz com que haja uma polarização da molécula de bromo ficando um átomo de bromo mais desprotegido de elétrons próximo ao anel e o outro, mais concentrado com cargas negativas, distante do anel. Isto favorece o ataque da ligação pi do anel, da posição para. O par eletrônico sai do anel e faz uma ligação com o átomo de bromo mais positivo, um ataque eletropositivo, enquanto a carga positiva transita pelo anel. Este ataque favorece o rompimento da ligação entre os átomos de bromo de forma heterogênea. O átomo de hidrogênio, ligado ao carbono para é eliminado na forma de próton,e a ligação pi pode então voltar ao anel, dando-lhe novamente a estabilidade por ressonância. 02. Qual o isômero monosubstituido que não se forma neste experimento? O isômero meta. 03. Qual a função do bissulfito de sódio? Escreva a reação que ocorre. A adição do bissulfito é feita para reduzir o bromo livre, sendo este consumido pelo bissulfito. Devido a sua alta solubilidade, este se dissolve em água. Reação: 2 NaHSO3 + Br2 2 NaBr + H2SO3 H2O + SO2 (gás) 7.0 REFERÊNCIAS: http://www.ebah.com.br/content/ABAAABHWYAL/relatorio-bomacao-acetanilida http://pt.azdoctips.com/doc/142409039/Relatorio-completo-2