SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DA P-NITRO-ACETANILIDA

O grupo nitro pode atacar um carbono para formar um nitro composto. Utiliza-se comumente o sistema ácido sulfúrico/ácido nítrico, denominado mistura sulfo-nítrica para favorecer a ionização do ácido nítrico, que leva à formação do eletrófilo, NO2+. A reação é favorecida para que o ataque ocorra no átomo de carbono do anel aromático com a maior densidade eletrônica; se no composto aromático em questão estiver presente algum substituinte, obtêm-se uma mistura de isômeros, dependendo do substituinte. Predomina o isômero cuja posição é favorecida pelo substituinte. Logo, os grupos substituintes afetam tanto a reatividade quanto a orientação nas substituições aromáticas eletrofílicas. O descuido de uma única pessoa pode por em risco todos os demais no laboratório.

Por esta razão, as normas de segurança descritas abaixo terão seu cumprimento exigido. Acima disto, porém, espera-se que todos tomem consciência da importância de se trabalhar em segurança, do que só resultarão benefícios para todos. Será exigido de todos o uso de jaleco no laboratório. A não observância desta norma gera roupas furadas por agentes corrosivos, queimaduras, etc. Os vapores devem ser abanados em direção ao nariz, enquanto se segura o frasco com a outra mão. Não usar sandálias no laboratório. Usar sempre algum tipo de calçado que cubra todo o pé. Nunca acender um bico de gás quando alguém no laboratório estiver usando algum solvente orgânico. Os vapores de solventes voláteis, como éter etílico, podem se deslocar através de longas distâncias e se inflamar facilmente.

Não trabalhar com material imperfeito ou defeituoso, principalmente com vidro que tenha pontas ou arestas cortantes. Conheça a periculosidade dos produtos químicos. Aprender a localização e a utilização do extintor de incêndio existente no corredor. Mantenha as bancadas sempre limpas e livres de materiais estranhos ao trabalho. Jogue papéis usados e materiais inservíveis no lixo somente quando não apresentar riscos. Resfrie a mistura reacional em banho de gelo triturado e sal até que a temperatura chegue a -2 oC (a temperatura dever medida com o termômetro imerso na solução). Adicione à solução, ainda imersa em banho de gelo, lentamente e com agitação constante, 5 mL (HNO3 concentrado e H2SO4 concentrado, na proporção de 3:2) da mistura nitrante resfriada (mantida em um tudo de ensaio imerso no banho de gelo) já preparada pelo técnico do laboratório.

IMPORTANTE!!!! A adição deve ser realizada lentamente para garantir que a temperatura reacional não ultrapasse 100oC. Terminada a adição, deixe a mistura reacional em repouso a temperatura ambiente por 20 minutos. A um béquer de 100 ml, adicione 25g de gelo picado. Pese o produto seco e calcule o rendido obtido na reação. Reação de confirmação: Uma solução de sulfato ferroso amoniacal é obtida a partir da dissolução de sulfato de ferro(II) (FeSO4) em uma solução aquosa de amônia (NH4OH). Ao se adicionar ácido à esta solução, ocorre uma reação ácida-base que gera no meio moléculas de amônia (NH3) que complexam com os íons Fe2+ formando um composto de coordenação [Fe(NH3)6]2+ com coloração esverdeada. A adição de íons hidróxido (OH1-) basifica o meio e permite que o grupo nitro se reduza com conseqüente oxidação dos íons Fe2+ para íons Fe3+.

Os íons férricos (Fe3+) formam um composto de coordenação (complexo) com coloração castanho-avermelhado, evidenciando a oxidação dos íons ferroso. Desta forma o produto de isomeria para é formado com maior quantidade devido o substituinte no anel (o eletrófilo) ser uma molécula grande (o NO2). Ao adicionar o ácido acético com a acetalinida, obteve-se uma suspensão que posteriormente foi colocada em banho de gelo. Após adicionando o ácido sulfúrico concentrado à suspensão, observou-se uma mudança na coloração da solução e um aquecimento do béquer, sendo assim uma reação exotérmica. Por outro lado, a adição do ácido acético não só teve o objetivo promover uma suspensão à solução, ele tem uma vasta importância no deslocamento do equilíbrio para os produtos.

O ácido acético serve como um doador de prótons para o íon HSO4-, formando o ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico (catalisador) é regenerado. Da Equação Geral: 1 mol--------------------------------------------------------------------- 1 mol CÁLCULO Devido a reação ser um para um, tem-se para o calculo do rendimento: nacetanilinda = m/MM nacetanilinda = 5g / 135 nacetanilinda = 0,0370 moles Assim, tem-se também 0,0370 moles de p-nitroacetanilida. Algumas considerações: Massa molar da p-nitroacetanilida: 180,17g Massa do produto obtido (p-nitroacetanilida): 2,98g Rendimento: 1 mol de p-nitroacetanilida ---------- 180,17g de 0,0370 mol de p-nitroacetanilida ----- Xg de p-nitroacetanilida X = 6,67g de p-nitroacetanilida (massa teórica) Rendimento = (massa obtida /massa teórica)x100 Rendimento = (2,98 g / 6,67g)x100 Rendimento = 44,67% CONCLUSÃO Ao concluir a síntese do p-nitroacetanilida, reagindo acetanilida, ácido acético, ácido sulfúrico concentrado e mistura nitrante, obteve-se 44,67% de rendimento.

Tal síntese demonstra uma importante reação que envolve vários princípios da química orgânica estudados em sala de aula, e ainda pelo fato de ser uma síntese muito utilizada nas indústrias químicas, devido que com este composto ser possível a produção de corantes, oxidantes, fármacos em veterinária, em gasolina (como um inibidor da formação de gomas) e como um inibidor de corrosão. Um fato que pode ter causado o grupo alcançar o maior rendimento da reação comparado com os demais grupos, é que foi esperado a temperatura alcançar 3ºC durante o banho de gelo da solução, pois a temperatura é um fator muito importante durante a reação como mencionado nos resultados e discussão.

TAYLOR, R. Electrophilic Aromatic Substitution, John Wiley, Chichester, 1990. SOARES, B. G. SOUZA, N.