Relatório 03 e 04 - Destilação À Pressão Reduzida e Sìntese e Recristalização Da Acetanilida

 

QFL 1423 - Química Orgânica Experimental

DESTILAÇÃO FRACIONADA SEM E COM PRESSÃO REDUZIDA

DA

ANILINA;

E

SÍNTESE

E

RECRISTALIZAÇÃO DA ACETANILIDA ACETANILIDA

Cesar Policarpo Felisbino, 9792421 Nicolas Mariano de Oliveira, 10296931

São Paulo  Agosto de 2019

 

1. OBJ OBJETIV ETIVOS OS

Esse Ess e con conjun junto to de pro proced cedime imento ntos s exp experi erimen mentai tais s tiv tivera eram m com como o obj objeti etivo vo pr prin inci cipa pall a sí sínt ntes ese e e recr recris ista taliz lizaç ação ão da ac acet etan anil ilid ida. a. Ne Nest ste e in intu tuit ito, o, ob obte teve ve-s -se e primeiramente anilina pura por destilação fracionada sem e com pressão reduzida, para, posteriormente utilizá-la como material de partida de uma reação, evitando a formação de subprodutos gerados devido às impurezas. Assim, a partir da anilina destilada, desti lada, proc procedeu edeu-se -se a sínte síntese se e recri recristaliz stalização ação da aceta acetanilida nilida,, onde fez-se a caracterização do produto final por cromatografia gasosa, espectro RMN de   1H, espectro IV e ponto de fusão. f usão.

2. RESU RESUL LTADOS ADOS

Neste experimento, cada grupo realizou a destilação de uma amostra de anilina anilin a em difere diferentes ntes pressõ pressões, es, assim, sabendo da tendê tendência ncia de dimin diminuiçã uição o do ponto de ebulição proporcionalmente ao quanto menor for a pressão exercida no sistema, esperava-se observar distintas temperaturas de ebulição, entre os grupos, dura du rant nte e o pr proc oced edim imen ento to.. Tal eq equi uilí líbr brio io en entr tre e as fa fase ses s po pode de se serr ex expl plic icad ado o matematicamente pela equação de Clausius-Clapeyron Clausius-Clapeyron..

  1

( 2  ) =

  −∆  1

 1

( 2 − 1 )

Sabendo da importância da obtenção da anilina purificada para sua posterior  reaçã rea ção o se sem m ger gerar ar sub subpro produt dutos, os, ava avalio liou-s u-se e ent então, ão, apó após s a des destila tilação ção,, o gra grau u de purez reza

da

anilina

por

meio

de

cromatografia

gasosa.

Para

um

maior 

aprofundamento dos resultados e posterior discussão, utilizou-se neste relatório os

 

cromatogramas dos grupos 04, 14 e 42; os mesmos podem ser observados nas figuras a seguir.

Figura 01: análise cromatográfica do resultado do experimento de purificação de anilina (grupo 04).

Figura 02: análise cromatográfica do resultado do experimento de purificação de anilina (grupo 14).

 

Figura 03: análise cromatográfica do resultado do experimento de purificação de anilina (grupo 42).

Como pode ser observado nas figuras de 01 à 03, as amostras do material de partida, a anilina, que foram submetidas à cromatografia gasosa, apresentam um tempo de retenção de, respectivamente, 3,005, 2,978 e 2,967 min, sendo os picos em 2, 2,00 000 0 mi min n refe refere rent ntes es ao dicl diclor orom omet etan ano o (C (CH H2Cl2), so solv lven ente te ut util iliz izad ado o no procedimento. No cromatograma da purificação de anilina realizado pelo grupo 14, pode-se observar quatro picos de retenção devido a impurezas. Entretanto, estes sinais possuem uma área desprezível quando comparada a da anilina, mostrando que o produto deste grupo também apresenta pureza considerável.  A partir da anilina destilada, realizou-se a síntese da acetanilida por meio da reação de acetilação da anilina, na qual, após o ataque nucleofílico do grupo amino sobre sob re o car carbon bono o car carbon boníli ílico co do ani anidri drido do acé acétic tico, o, tem tem-se -se a eli elimin minaç ação ão do áci ácido do acético. O mecanismo da reação pode ser observado abaixo:

 

Figura 04: mecanismo de reação de acetilação da anilina e formação de acetanilida.

 A reação foi realizada em béquer béquer,, e depois o produto recristalizado em solução 95:5 de etanol em água. O ren rendim diment ento o e pon ponto to de fus fusão ão obt obtido idos s par para a a ace acetan tanilid ilida a sin sintet tetiza izada da e recristalizada foram: m acetanilida = 6,65 g

Rendimento = 86,96%

Ponto de fusão = 115,4 a 117,6 ºC

3. DISC DISCUS USSÕ SÕES ES

O primeiro indício que obtivemos de que a reação foi bem sucedida, bem como co mo a pu purif rific icaç ação ão,, foi foi a ap apar arên ênci cia a do só sólid lido o br bran anco co cris crista tali lino no ob obtid tido, o, qu que e é condizente com o esperado da acetanilida. Diversos métodos foram utilizados para caracterizar esse produto e assim descobrir se a acetilação de fato ocorreu. A primeira técnica utilizada foi a determinação do ponto de ffusão. usão. O P P.F .F.. da acetanilida pura é 114,3 ºC[2], enquanto o intervalo medido a partir da amostra recristalizada foi de 115,4 a 117,6 ºC. O ponto de fusão é uma forma de indicar a pureza do material

 

pois quanto mais alto, e, principalmente, quanto mais estreito o intervalo de fusão, maior a pureza. Em seg seguid uida, a, sub submet metemo emos s o pro produt duto o da rec recris ristal taliza ização ção à cro cromat matogr ografi afia a gasosa. Nas figuras de 05 a 07 temos os resultados das análises dessas injeções, le leva vand ndo o a ma mais is um indí indíci cio o de qu que e a reaç reação ão fo foii be bem m su suce cedi dida da,, um uma a ve vez z qu que e observ obs ervamo amos s ape apenas nas dois pic picos, os, o do dic diclor lorome ometan tano o em 2,0 2,00 0 min e out outro ro em, respectivamente, 5,144, 4,938 e 5,044 min, que sabemos de antemão que não é a anilina, devido à diferença nos tempos de retenção. Além disso, é coerente que a estrutura da acetanilida, de maior massa e maior ponto de ebulição, tenha um tempo de retenção maior.

Figura 05: análise cromatográfica obtida pela injeção do produto recristalizado (grupo 04).

 

Figura 06: análise cromatográfica obtida pela injeção do produto recristalizado (grupo 14).

Figura 07: análise cromatográfica obtida pela injeção do produto recristalizado (grupo 42).

 A próxima técnica de caracterização utiliza utilizada da foi o RMN de  1 H. O espectro do produto obtido e sua estrutura molecular estão apresentados, respectivamente, na figura 08 e 09.

 

Figura 08: espectro RMN de  1 H da acetanilida.

Figura 09: estrutura molecular da acetanilida.

O esp espect ectro ro med medido ido é raz razoáv oável el co consi nsider derand ando o a est estrut rutura ura do com compos posto. to. O singleto de deslocamento 2,166 ppm integrado para 3H se refere ao grupo metila adicionado na alquilação. Os sinais localizados na região entre 7,0 e 7,6 ppm são referentes aos hidrogênios do anel aromático. O dubleto de maior deslocamento químico, de centro em 7,498 ppm é atribuído aos prótons ligados ao carbono 2, que sofrem efeito de desblindagem pelo nitrogênio, além de acoplarem com os prótons

 

na posição meta e por isso apresentando esse deslocamento e multiplicidade. O tripl triplet eto o de ce cent ntro ro em 7,30 7,309 9 pp ppm m e inte integr grad ado o pa para ra 2 pr prót óton ons s é at atrib ribuí uído do aos hidr hidrog ogên ênio ios s na po posi siçã ção o 3, qu que e so sofr frem em de desb sblin linda dage gem m ma mais is ba baix ixa a de qu que e os hidrogênios em orto, e acoplam com hidrogênios nas posições 2 e 4, por isso apresentam-se como tripleto. Por fim, o tripleto de centro em 7,100 ppm integrado para apenas 1 carbono se refere ao hidrogênio 4, que acopla com os hidrogênios em meta e é a posição mais blindada nesse anel aromático. Importante salientar  que o hidrogênio ácido ligado ao nitrogênio não é detectado.  A última técnica empregada para a caracterização da acetanilida foi a medição do espectro IV. Segue este abaixo:

Figura 10: espectro IV da acetanilida1.

1

 As figuras 08 08 e 10 estão estão anexadas, anexadas, em melhor melhor resoluçã resolução, o, ao final deste deste relató relatório. rio.

 

 Algumas das bandas de absorção esperadas para o grupo amida, presente na acetanilida, são: uma banda de estiramento N-H entre 3350-3310 cm -1, uma banda ban da de est estira iramen mento to C=O ent entre re 168 1680-1 0-1630 630 cm-1 e uma de abano N-H entre 91091 0-66 665 5 cm-1. No ca caso so do be benz nzen eno o mo mono noss ssub ubst stit ituí uído do,, o pa padr drão ão vibr vibrac acio iona nall espera esp erado do é com compos posto to por um pad padrão rão de ban bandas das vib vibrac racion ionais ais ca carac racter teríst ística icas, s, observadas entre 2000-1600 cm-1. Podemos identificar o início desse padrão em 2000 cm-1, porém não é possí possível vel obse observá-lo rvá-lo por com completo pleto devido devido à sobrepo sobreposição sição com a banda de torção N-H (de alta intensidade) e à baixa intensidade, de forma geral, das bandas vibracionais associadas a funções aromáticas. Não foi possível identificar a banda forte de estiramento C-H em torno de 3200 cm-1, referente ao grupo metil, possivelmente em função da sobreposição e deslocamento da banda.

4. CONC ONCLUS LUSÃO Consid Con sidera erando ndo o tem tempo po de rea reação ção,, e que a pur purifi ificaç cação ão foi rea realiz lizada ada em apenas uma etapa, o grau de pureza e rendimento da reação foram bem elevados. Os espectros e cromatogramas nos mostram que a síntese ocorreu com sucesso e a amostra analisada de fato se trata da estrutura da acetanilida que esperávamos.  Apesar de um pico inesperado n no o espectro de RMN, que p provavelmente rovavelmente foi caus causado ado por algum ruído, ou interferência da própria amostra, além desse, não há outra anomalia nos espectros realizados, o que é um indício de alta pureza, corroborada pelo cromatograma obtido.  A medida do ponto de ebulição destoa dessa dessa tendência, o que provavelmente provavelmente se dev deve e à pre prepar paraçã ação o da amo amostr stra a na pla placa, ca, que pod pode e ter sobr sobrepo eposto sto cris cristai tais, s, fazendo com que o aquecimento não fosse homogêneo, e assim subindo a faixa de fusão. fus ão. Alé Além m dis disso, so, apó após s a rec recris ristal taliza izaçã ção, o, não houve tempo suf sufici icient ente e para para a amos am ostr tra a pe perm rman anec ecer er no de dess ssec ecad ador or.. Lo Logo go,, re rest stos os de so solv lven ente te po pode dem m te ter  r  influenciado na medida, diminuindo a temperatura de início da fusão. Ademais, as anális aná lises es ind indica icam m que a pur purifi ificaç cação ão foi bem suc sucedi edida da e em alt alto o ren rendim diment ento, o, de 86,96%.

 

5. REFE REFERÊ RÊNC NCIA IAS S

Lampman.  Introduction to Organic Laboratory Techniques, 3 [1]  PAVIA, G.M. Lampman. Introduction Techniques,  3 ed. Editora Elsevier, 1990.

[2]   https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/acetanilide#section=Boiling-Point  acessado em 19/09/2019 às 20:25

[3] http://cempeqc.iq.unesp.br/Jose_Eduardo/Sem http://cempeqc.iq.unesp .br/Jose_Eduardo/Semin%C3%A1rios%20201 in%C3%A1rios%202010/P09_GRUP  0/P09_GRUP  OS14e25_BAC_2010.pdf   acessado em 2 20/09/2019 0/09/2019 às 20:27.

 

6. ANEXOS