Preparação e Recristalização da Acetanilida - Cempeqc

Química Orgânica Experimental I / Bacharelado – 2013
Docentes:
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Prof. Dr. Humberto Marcio Santos Milagre
Profª. Dra. Isabele Rodrigues Nascimento
Dicentes:
Caroline Priscila Calegari Lemes
Carla Yuri Uehara
Débora Moras
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Tópicos
Objetivo
Introdução
Aplicações
Técnicas
Parte Experimental
Fluxograma
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Objetivo
 Realizar o preparo da acetanilida por meio de uma
reação de acilação e em seguida purificar o sólido
obtido através de uma recristalização.
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#acetanilide
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Introdução
 A acetanilida é uma amida, sólida à temperatura
ambiente, de cor branca, praticamente inodora; pouco
solúvel em água fria e muito solúvel em água quente e
na maioria dos solventes orgânicos .
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 A acetanilida foi descoberta acidentalmente em 1886 por
Arnold Cahn e Paul Hepp e recebeu o nome de antifebrina
por sua ação antipirética (reduz a temperatura do corpo à
normalidade fisiológica, em caso de febre);
 Tinha como finalidade substituir os derivados da morfina,
salicilatos e quininas (havia na época grande demanda de
medicamentos deste tipo);
 Em 1893, a acetanilida teve o seu uso como analgésico
relegado a um segundo plano, devido a sua toxidade e a
descoberta do paracetamol;
5
 Em 1948, Julius Axelrod e Bernard Brodie descobriram
que acetanilida provoca metahemoglobulinemia: a
hemoglobina não liga-se ao oxigênio e em altas
concentrações nas hemácias pode ocorrer uma anemia
funcional e hipoxia em tecido; e danos ao fígado e aos
rins;
 A acetanilida atualmente é usada como um precursor
na síntese da penicilina e outros fármacos, incluindo
analgésicos e intermediários.
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Características
 Fórmula Molecular:





C₈H₉NO
Massa Molar : 135,17 g/mol
Aspecto Físico: cristais
brancos e inodoros
Densidade: 1,219 g/cm³
Ponto de Fusão: 113~115 °C
Ponto de Ebulição : 304 °C
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Síntese
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 de ácido acético , formado como um sub-produto da reação.
Como esta reação é dependente do pH, é necessário o uso de uma
solução tampão (ácido acético/acetato de sódio, pH ~ 4,7).
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Mecanismo - Acilação
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Mecanismo da hidrólise ácida
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Técnicas
 Pulverização
 Agitação Magnética
 Descoloração
 Filtração por gravidade (à quente)
 Recristalização
 Filtração à pressão reduzida
 Determinação do ponto de fusão
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Pulverização
Trituramos para dividir o material
finamente, aumentando sua superfície de
contato.
O material do qual éfeito o
almofariz deve ser mais duro do que a
amostra. Como matéria-prima para sua
manufatura temos: ágata (mais rígido e de
menor contaminação), porcelana,
alumina e plástico
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A trituração deve ser homogênea, não deve se bater com o
pistilo no almofariz e sim fazer movimentos circulares
Pode-se colocar um pedaço de papel sobre o almofariz afim
de não perder material durante a trituração.
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Agitação Magnética
 A agitação magnética mantém
o sistema homogeneizado, ou
seja, mantém a concentração de
produtos e reagentes constante
por unidade de volume.
 Auxilia na velocidade da reação,
pois a agitação confere um
aumento no número de colisões
efetivas entras as moléculas ou
íons envolvidos.
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Formação dos Cristais
 Nucleação: Pode ser expresso quantitativamente como
o número de novas partículas formadas por unidade de
volume e por unidade de tempo. Uma vez que os
núcleos estão disponíveis, material adicional é
incorporado na sua superfície exterior e os cristais
crescem.
 Taxa de Crescimento do cristal: É o número de cristais
em relação ao volume da solução pelo tempo.
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Ocorrência de impurezas nos cristais
 OCLUSÃO OU ABSORÇÃO: São impurezas
encontradas no interior do cristal.
 ADSORÇÃO: São impurezas encontradas na
superfície do cristal.
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Impurezas da acetanilida
 Anilina
 Anidrido acético
 Produtos de oxidação
da anilina (coloridos)
 Ácido acético
 Água
 * Considerando a preparação
sem uso do tampão acetato
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Descoloração
 Impurezas coloridas ou resinosas:podem ser removidas
pela adição de pequenas quantidades de carvão ativo à
solução a ser aquecida
 A quantidade ideal é em torno de 1 a 2 % (m/m) do total
pesado da amostra. Se não for suficiente vai se
adicionando mais 0,5 % até que todas impurezas sejam
retiradas.
 Deve-se ter o CUIDADO para não colocar carvão ativo
sobre a solução em ebulição .
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• Existem dois tipos de carvão ativado: o animal e
o vegetal.
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 Animal: mais baratos, porém não tão eficaz.
 Carvão obtido da madeira, de boa qualidade, pois
contém mais grupos OH na superfície devido a
celulose.
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Filtração por gravidade (a quente)
 É necessária uma filtração rápida em um funil de
haste curta com um papel de filtro pregueado,
previamente aquecido, para evitar a perda de
material.
 Com um ligeiro esfriamento da solução, pode ocorrer
uma cristalização da acetanilida. Caso isso ocorra
adicione solvente em ebulição.
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Recristalização
 A purificação de substâncias sólidas através de
recristalização baseia-se nas diferenças em suas
solubilidades em diferentes solventes e no fato de que a
maioria das substâncias sólidas é mais solúvel em solventes
a quente do que a frio. A solubilidade de um soluto, em
condições normais, corresponde à sua quantidade máxima
que se dissolve numa dada quantidade de solvente, a uma
certa temperatura.
 O decréscimo da solubilidade da substância a medida que a
temperatura diminui ocasiona a sua precipitação ou
cristalização. As impurezas solúveis tendem a permanecer
na solução.
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Escolha do Solvente
 Verificação da polaridade ( "semelhante dissolve





semelhante" )
O solvente deve dissolver grande quantidade da substância
em temperatura elevada e pequena quantidade em
temperaturas baixas.
O solvente deve dissolver as impurezas mesmo a frio, ou
então, não dissolvê-las, mesmo a quente.
Ao ser esfriado, o solvente deve favorecer a formação de
cristais bem formados do sólido purificado, dos quais deve
ser facilmente removível
O solvente não deve reagir com o sólido
Outros fatores como a facilidade de manipulação, a
volatilidade, a inflamabilidade e o custo também devem ser
levados em conta.
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Solubilidade da acetanilida
Solvente
Temperatura (°C)
g de soluto por 100mL de solução
Água
100
5
80
3,45
50
0,84
25
0,54
20
0,46
20
29
78
167
Metanol
20
33
Clorofórmio
20
27
Acetona
20
25
Glicerol
20
20
Dioxiano
20
12,5
Éter Dietílico
20
5,6
Etanol
Fonte:http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Blog/Prepara%C3%
A7%C3%A3o%20acetanilida.pdf‎
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Dificuldades da Recristalização
 Algumas vezes, ocorre separação de uma segunda fase
líquida, com aspecto de óleo. Caso ocorra sua formação,
deve-se adicionar uma pequena quantidade de solvente e
aquecer até solubilizá-lo.
 A formação de óleo pode ocorrer devido a presença de
impurezas. Se mesmo após o procedimento anterior ainda
houver a formação de óleo deve-se adicionar carvão ativo e
recomeçar a recristalização.
 Só se deve adicionar carvão ativo se o óleo for de cor
amarela; se for incolor, a adição de mais solvente e
aquecimento são suficientes
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 Caso não ocorra a cristalização, podemos tentar os
seguintes métodos:
-Atritar a bagueta no fundo do béquer, fazendo com que
pequenos fragmentos de vidro se soltem e atuem como o
núcleo dos cristais. Tomar muito cuidado para não
quebrar a baqueta e ferir a mão.
-Adicionar à solução alguns cristais de acetanilida para
iniciar a cristalização. Usar este recurso somente em
último caso.
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Cristalização
vs. Precipitação
Cristalização: crescimento dos cristais relativamente lento
e seletivo
Precipitação: o crescimento do cristal é rápido, levando
impurezas no núcleo do cristal
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Filtração à pressão reduzida
 A separação, neste caso, é mais rápida, eficiente e a
amostra fica mais seca.
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Filtração à pressão reduzida
 Cortar o papel de filtro com diâmetro 1 ou 2 mm




menor que o diâmetro interno do funil de Buchner;
Umedecer o papel de filtro com o solvente;
Ligar a bomba de vácuo e iniciar a filtração;
Com o auxílio de uma bagueta, despejar aos poucos o
conteúdo do béquer sobre o papel de filtro;
Lavar as paredes do béquer com solvente a fim de não
haver perdas.
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Determinação do Ponto de Fusão
 Deve-se tomar cuidado para assegurar uma amostra
perfeitamente seca, já que os traços do solvente podem
baixar o ponto de fusão.
 Para medir essa propriedade, deve-se verificar o ponto de
degelo (quando começa haver a fusão do sólido) e o ponto
de fusão (quando há a fusão completa do sólido).
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Ponto de fusão
 Aquecer vagarosamente uma porção do sólido no
aparelho de ponto de fusão;
 Anotar a temperatura do ponto de degelo e do ponto
de fusão;
 Para substâncias puras a variação da temperatura do
ponto de fusão é de ± 0,5 °C
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Diagrama de fases sólido – liquido
36
Dessecador
 O resfriamento a pressão reduzida no interior do
dessecador impede a absorção de água pelo sal para
que seja posteriormente pesado.
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Parte Experimental
 Reagentes: - Acetato de Sódio Anidro
- Ácido Acético Glacial
- Anilina
- Anidrido Acético
- Água
 Materiais: - Papel de Filtro
- Vidrarias
- Carvão Ativado
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Parte Experimental
 Equipamentos:
-Funil de Buchner
-Bomba de vácuo
-Papel filtro
-Dessecador
-Funil de vidro
-Vidraria apropriada
- Bico de Bunsen
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Em resumo, os processos a serem desenvolvidos são:
Síntese da acetanilida
Cristalização
Descoloração
Filtração por gravidade
Recristalização
Filtração a vácuo
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Contantes Físicas dos reagentes e produtos
Substância
Massa
Molar
(g/mol)
Dens
Idade
(g/mL)
Ponto de
Fusão
(°C)
Ponto de
Ebulição
(°C)
Solubilidade
(g/100mL)
em água
Acetanilida
135,16
1,16
113 ~ 115
304 ~ 305
5,63
Anilina
93,13
1,022
-6
184 ~ 186
3,6
Ácido
Acético
Glacial
60,05
1,053
16.60
118
Solúvel
102,09
1,0830
-73
139
Solúvel
82,03
1,53
324
> 400
36,5
Anidrido
Acético
Acetato de
Sódio
Anidro
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Toxicidade - Acetanilida
-Por ingestão: irritação das vias digestivas, náusea, vômito, dores
abdominais, hipermotilidade intestinal, diarréia, possibilidade de
hemorragia gástrica e distúrbios renais (nefrite). Em excesso pode causar a
metahemoglobulinemia
- Por inalação: irritação das vias respiratórias, tosse, dispnéia, edemas
pulmonares.
-Poder irritante: deve ser considerado de poder irritante primário pela pele e
contato comos olhos.
 Primeiros socorros:
-Contato com a pele ou olhos: Lavar com água abundante por pelo menos
10 minutos,depois de remover eventuais lentes de contato.
-Ingestão: NÃO induza o vômito. Enxágue a boca com muita água, sem
ingerir. Administre óleo de vaselina mineral medicinal, não administre leite
ou gorduras.
-Inalação: Areje o ambiente. Remova rapidamente a vítima do local
contaminado.
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Toxicidade - Ácido Acético
 Características: líquido incolor, de cheiro penetrante. Miscível com água, álcool,
glicerol, éter, tetracloreto de carbono. Incompatível com óxidos, carbonatos,
hidróxidos e fosfatos.
 Toxicidade:
Por ingestão: pode causar corrosão da boca e do aparelho digestório.
Por inalação: Exposição contínua a altas concentrações de vapor do ácido pode
produzir irritação no trato respiratório superior e bronquite crônica.
Contato com olhos: pode causar sérios danos, culminando com a perda total da
visão
 Primeiros socorros:
Em caso de inalação, conduzir a pessoa a um ambiente arejado. Se a respiração for
dificultada ou parar, fornecer oxigênio ou fazer respiração artificial.
Não provocar o vômito. Se a vítima estiver consciente, dar clara de ovo batida para beber.
Manter as pálpebras abertas e lavar bem os olhos com água.
Remover roupas e sapatos contaminados e lavar o local afetado com água corrente
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Toxicidade - Anidrido Acético
 Características: líquido muito refrativo, odor forte. Pouco solúvel em água,
éter, álcool e clorofórmio.
 Toxicidade:Irritante para nariz, garganta e olhos.Causa náusea, vômito e
dificuldade respiratória.
 Primeiros socorros:
Contato com pele ou olhos: Lavar imediatamente por 15 minutos. Remover
roupas, sapatos contaminados e, se possível, eventuais lentes de contato.
Inalação: conduzir a pessoa a um ambiente arejado. Se a respiração for dificultada
ouparar, dar oxigênio ou fazer respiração artificial.
Ingestão: Não provocar o vômito. Se a vítima estiver consciente, dê um copo
d’água.
45
Toxicidade - Anilina
 Características: Líquido oleoso, entre incolor e ligeiramente amarelo, ardente,
de odor característico e volátil. Não se evapora facilmente à temperatura
ambiente, sendo facilmente inflamável.É levemente solúvel em água e miscível
com álcool, benzeno e clorofórmio.
 Toxicidade:Irritante em contato com a pele e os olhos.Venenoso se ingerida ou
inalada, podendo causar náuseas e vômitos.
 Primeiros Socorros:
Inalação: Remover para local arejado. Em caso de parada respiratória, proceder
imediatamente com ventilação mecânica, eventualmente máscara de oxigênio.
Contato com a pele: Lavar imediatamente com água corrente. Limpar com
algodão embebido em polietilenoglicol 400. Retirar as roupas contaminadas.
Contato com os olhos: Lavar imediatamente com água corrente por 15 min.
Ingestão: beber muita água, provocar o vômito.
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EPI’s e EPC’s
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Descarte de Resíduos
Acetanilida
Anilina
Ácido
Acético
Anidrido
Acético
Para descarte Descarte em
Ácidos
Deve ser
final: diluir
frasco
orgânicos
neutralizado
em solvente
específico,
com menos
com água
inflamável e não podendo de 5 carbonos antes de ser
encaminhar ser misturado
podem ser descartado na
para
com outras
descartados
pia
inceneração substâncias
diretamente
na pia
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Cálculo do Rendimento
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 Determinação da massa de acetanilida
𝑛𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎 = 𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑚𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 = 𝑀𝑀𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
𝑚𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 = 135,17 𝑔 𝑚𝑜𝑙 .0,166 𝑚𝑜𝑙
𝑚𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 = 22,43𝑔
 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 (𝑎𝑝ó𝑠 𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜)
𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎(𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜)
. 100%
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Mudança na prática...
 Química verde:
introduzida nos E.U.A, pelo cientista Mark Harrison, da
universidade Lehigh (Bethlehem-PA). Tem como objetivo a
não degradação da natureza por substâncias químicas
(gerada principalmente pela indústria química) e portanto,
a interferência da sociedade (antrosfera).
 Lidar melhor com os resíduos e evitá-los na medida do
possível, sem que ocorra então desperdício.
 Impacto econômico:- Gasto indevido de reagentes.
-Gasto no tratamento dos resíduos
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Mudança na prática...
Economia atômica: desenvolvida de modo a
incorporar o maior número possível de átomos dos reagentes
no produto final. Ela concentra-se em diminuir a formação de
resíduos, porem não leva em conta fatores como o solvente,
riscos, consumo energético, excesso de reagentes
(deslocamento do equilíbrio) e a toxicidade.
efic. atomica= (rendimento (%)/100) x economia
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Mudança na prática
 Necessidade do tampão?
O tampão realmente evita a protonação parcial da anilina e
a subseqüente diacetilação da anilina, mas também é
sabido que a diacetilanilina sofre decomposição em
presença d’água,formando a acetanilida e ácido acético.
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Fluxograma
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Bibliografia
 http://qorgexpbac.wordpress.com/category/aulas/ acesso em:






27/10/2013 às 16:47
http://pt.scribd.com/doc/51758680/relatorio-sintese-acetanilida
acesso em: 29/10/2013 às 20:30
http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Recristalizacao_
da_%20Acetanilida.pdf acesso em 27/10/2013
http://cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Semin%C3%A1rios%
202010/P09_GRUPOS14e25_BAC_2010.pdf
VOGEL, A. I.. Química Orgânica. 3.ed. Rio de Janeiro: USP, 1981.
The Merck Index, 12º Edição.
PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introduction to
LaboratoryTechniques : a microscale approach. 2nd ed.
Philadelphia : Saunders College, 1995
55
 http://www.cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Bl
og/Prepara%C3%A7%C3%A3o%20acetanilida.pdf
 UNESP -FACULDADE DE CIENCIAS AGRÁRIAS E
VETERINÁRIAS. Indexação de substancias, suas
periculosidades e disposição final. Disponível em
<http://www6.fcav.unesp.br/intralab/substancias.
php> acessado em 22/10/2013
 www.cetoc.com.br/download/fichas/Acetanilida.2
003.pdf ‎
 www.graduacao.iqsc.usp.br/files/Prática-8.pdf‎
 http://www.unifal-mg.edu.br/riscosquimicos/descarte
acessado em 04/11/2013
 http://www.iq.unesp.br/Home/normas-residuos.pdf
56