Relatório - Preparação Da Dibenzalacetona

 

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DELREI CAMPUS ALTO PARAOPEBA

ENGENHARIA QUÍMICA  –  3º PERÍODO

Síntese da dibenzalace dibenzalacetona tona  Alisson Marques Marcus Vinicius Marcos Vinicius  Nayara Biturini Tomaz Aprígio

Ouro Branco / MG (novembro de 2010)

 

RESUMO A preparação da Dibenzalacetona trata-se de uma reação aldólica cruzada  prática, também chamada de reação de Claisen-Schimidt por utilizar um grupo cetona na reação. Nessa pratica utilizou-se Benzaldeído, um componente que não possui hidrogênio α e acetona como reagente.

Foi utilizado para a obtenção da dibenzalacetona a agitação magnética, filtração

a vácuo e medição do pH do líquido ao final do experimento. O produto formando,  precipitou na forma de um produto amarelo. Um ponto crítico desta experiência é a lavagem do produto que não poderá conter qualquer traço de NaOH, por isso esta operação deve ser acompanhada de controle do pH. Esperado a secagem completo foi pesado o produto obtendo uma massa de 1,2219g, calculando posteriormente o rendimento da reação.

 

INTRODUÇÃO A dibenzalacetona é um composto orgânico de formula C 17H14O. É um solido amarelo insolúvel em água porem solúvel em etanol. A dibenzalacetona é usada como componente em protetores solares e é usada como ligante na química de organometálicos. O composto pode ser preparado em laboratório por uma condensação aldólica. (Ferreira, 2010). Uma reação aldólica que começa com dois compostos carbonilados diferentes é chamada de reação aldólica cruzada. Reações aldólicas cruzadas, usando soluções de hidróxido de sódio aquoso, não têm grande importância sintética se ambos os reagentes  possuem hidrogênios α, pois estas reações fornecem uma mistura complexa de produtos.

 Nestas condições, para que a condensaçã condensaçãoo aldólica resulte na formação majoritária de um produto, é necessário que um dos reagentes não condense com ele mesmo, ou seja, não tenha a possibilidade de formar um íon enolato em meio básico. É o que acontece com o benzaldeído, dado que não tem carbonos com hidrogênio α

relativamente ao grupo grupo carbonila. (F (Ferreira, erreira, 2010). As reaçõe reaçõess aldólicas cruz cruzadas adas são  práticas, utilizando bases como o NaOH e tendo um dos reagente não possuindo o hidrogênio α e, dessa forma, não pode sofre ndo a autocondensação. Podemos evitar  outras reações laterais colocando esse componente em uma base e, então, adicionandose lentamente o reagente com um hidrgênio α na mistura. Sob essas condições, a

concentração do regente com um hidrogênio α é sempre baixa e muito do reagente está  presente como um ânion enolato. A reação principal que ocorre é aquela entre esse ânion enolato e o componente que não tem hidrogênio α.

(Solomons & Fryhle, 2008).

Quando as cetonas são usadas como um dos componentes, as reações aldólicas cruzadas são chamadas de reações de Claisen-Schmidt, em homenagem aos cientistas alemães J.G. Schmidt (que descobriu a reação em 1880) e Ludwig Claisen (que a desenvolveu entre 1881 e 1889). Estas reações são práticas quando bases, como o hidróxido de sódio, são usadas, pois sob estas condições as cetonas não se autocondensam autoconden sam apreciavelmente. (Solomons & Fryhle, 2008). Se a mistura básica contendo o aldol é aquecida, ocorre desidratação. A desidratação ocorre rapidamente por causa da acidez dos hidrogênios α e porque o  produto é estabilizado por possuir ligações duplas conjugadas conjugadas.. (Solomons & Fryhle, 2008).

 

Em algumas reações aldólicas, a desidratação ocorre tão rapidamente que não  podemos isolar o produto na forma aldólica: obtemos, em vez disso, o derivado enal (alceno aldeído). Uma condensação aldólica ocorre em vez de uma adição aldólica. Uma reação de condensação é aquela na qual as moléculas são unidas através da eliminação intermolecular de uma pequena molécula, tais como a água ou um álcool. (Solomons & Fryhle, 2008).

 

OBJETIVO Demonstrar uma reação de condensação aldólica, ou seja, uma Reação de Claisen-Schimidt.

 

METODOLOGIA Colocou-se em um béquer de 250 mL uma solução de 55 mL de água em 2,5324g de hidróxido de sódio previamente medido com o auxilio da balança de  precisão, após acrescentou-se acrescentou-se 20 mL de álcool absoluto em uma proveta de 25ml. Após misturou-se o álcool absoluto no béquer contendo o hidróxido de sódio e água. Com o auxílio de uma espátula colocou-se 2,5444g de belzaldeído em um  béquer de 50mL. Com uma pipeta de Pasteur foi adicionado 1,0mL de acetona ao  benzaldeído. Metade desta mistura foi adicionada ao béquer contendo a solução de hidróxido de sódio, que foi então colocado em um agitador magnético por 10 minutos, em freqüência alta. Após esses 10 minutos foi adicionado o resto da solução de acetona e benzaldeído, permanecendo sobre agitação constante por mais 30 minutos. Filtrou-se a vácuo, em um funil de Buchner, papel de filtro, uma bomba, suporte com garras e um erlenmeyer. Lavou-se o precipitado com água gelada para eliminar o excesso de hidróxido de sódio. Repetiu-se essa lavagem mais duas vezes. Calculou-se na terceira vez o pH da água para ser devidamente descartada. descartada. Com o auxílio de duas pinças, retirou-se o papel filtro f iltro com o precipitado do funil de Büchner e colocou-se sobre um vidro de relógio. Após alguns dias percebeu-se a secagem total do precipitado e pesou-se ao final o produto obtido.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO A formação da dibenzalacetona, é um exemplo de uma condensação aldólica “mista” ou “cruzada” chamada também de reação de Claisen -Schimidt, em que a reação

ocorre entre dois compostos carbonílicos diferentes. Nestas condições, para que a condensação aldólica resulte na formação majoritária de um produto, é necessário que um dos reagentes não condense com ele próprio, ou seja, não tenha a possibilidade de formar um íon enolato em meio básico. É o que acontece com o benzaldeído, onde este não possui hidrogênios “alfa” referente à carbonila, sendo assim não possível à

formação de vários produtos. Equação Geral:

Mecanismo da Reação:  Na primeira etapa ocorre o ataque da base no hidrogênio α da acetona, formando o íon enolato.  Na segunda etapa o íon enolato ataca o carbono da carbonila do benzaldeído rompendo a ligação dupla do carbono oxigênio e deixando o oxigênio com uma carga negativa. Essa carga negativa do oxigênio irá atacar o hidrogênio da molécula de água formando um grupo ceto e um grupo alcol na molécula.  Na terceira etapa o íon OH- ataca o hidrogênio α (que possui uma característica muito ácida) promovendo a desidratação e formando a benzalcetona.  Na quarta etapa o íon OH- ataca novamente o hidrogênio α formando e esse novo íon formado atacará mais uma molécula de benzaldeído. E repetindo os mesmos  procedimentos chega-se no dibenzalacetona. dibenzalacetona. O desenho do mecanismo é mostrado abaixo:

 

 

O produto formado, a dibenzalacentona, obteve-se uma coloração amarelada. O fato da cor do dibenzalcetona deve-se pelo fato de possuir ligações duplas e conjugadas, os maiores números de duplas ligações captam comprimentos de ondas mais largas (mais para o vermelho). Assim, com somente três ligações conjugadas, só pode captar  luz ultravioleta (sendo, portanto, incolor), e com onze duplas ligações conjugadas, absorve desde o ultravioleta até o vermelho. À medida que o comprimento do sistema de duplas ligações conjugadas aumenta, o comprimento de onda de máxima absorção também aumenta. Por exemplo, enquanto o antraceno (três anéis aromáticos lineares) é incolor, o naftaceno (4 anéis lineares) é laranja, (porque absorve parte do azul), e o  pentaceno (5 anéis lineares) é azul, pois com um sistema conjugado maior, absorve luz de comprimentos de onda também maiores, de amarelo a vermelho(Carvalho,2009):

 

O mesmo acontece com o dibenzalacetona, por obter duplas conjugadas ele absorve a luz e reflete a luz amarela.  Nessa reação o rreagente eagente limitante é o benzaldeídos, isso é concluído através do calculo de número de moles, onde o que estiver em menos número é o reagente limitante. Os cálculos são dados abaixo:

Benzaldeído: Peso molecular: 106,13 g / mol

m = 2, 5444 g n = m / mol → n = 2,5444/ 106,13

n = 0, 0239 mol Acetona: Peso molecular: 58,08 g / mol d = 0, 79 g / mL V = 1,0 mL d=m/V→m=dxV

m = 0, 79 x 1, 2

m = 0, 79 g n = m /mol → n = 0,79 / 58, 08

n = 0, 0136 mol

Tendo que a reção é 2:1 (duas moléculas de benzaldeído reage com uma molécula de acetona), e a partir das quantidades de matéria dos reagentes pode-se verificar o reagente limitante e o reagente em excesso. Para reagir toda matéria de acetona seria necessário 0,0272 moles de  benzaldeído, no entanto entanto não há essa quantidade na reação, por outro lado para consumir  toda matéria de benzaldeído será necessário 0,0119 moles de acetona e na reação há essa quantidade, assim afirma-se que o reagente limitante é o benzaldeído e o reagente em excesso é a acetona.

obtida:

Sabendo-se da massa molar da dibenzalacetona, pode-se calcular a massa teórica

 

Considerando que: Massa obtida na prática = 1,2219g Massa Molar da dibenzalace dibenzalacetona tona = 234,3g  Número de moles moles de benzaldeído cconsumido onsumido na reação: reação: 0,0239 0,0239

Assim da reação global:

2 -------------------------------------------------------------------------------------------1 2 moles de benzaldeído ---------------------- --- 1mol de dibenzalaceton dibenzalacetonaa 0,0238 moles ---------------------------- x moles

x = 0,01195 moles produzidos de dibenzalacetona dibenzalacetona Para encontrar a massa teórica tem-se: ndibenzalacetona = mdibenzalacetona / MMdibenzalacetona  mdibenzalacetona = ndibenzalacetona x MMdibenzalcetona  mdibenzalacetona = 0,01196 x 234,3 mdibenzalacetona = 2,7998 g (massa teórica) Para o cálculo do rendimento tem-se t em-se que: Rendimento = massa / massa teórica Logo, Rendimento = 1,2219 g / 2,7998 g

Rendimento = 43,65%

 

Em reações aldólicas cruzadas a adição do reagente com hidrogênio alfa deve ser adicionada lentamente, pois assim garante a baixa concentração do reagente com hidrogênio alfa e aumentando a concentração do ânion enolato, evitando assim reações laterais e assim aumentando o rendimento da reação (Solomons,2005). No caso da  prática seria necessária a adição lenta da acetona (reagente que possui hidr hidrogênio ogênio alfa), e durante a prática isso não foi promovido, tendo um fator a mais para o baixo rendimento da reação. Um fator que deve ser observado na prática é a atenção de não guardar hidróxido de sódio em vidro, isso porque o hidróxido de sódio reage com óxidos ácidos gerando sal e água e contaminando assim o reagente. O vidro é um óxido ácido, logo o vidro iria ser corroído. A melhor forma de armazenamento seria em um frasco de polietileno. A reação entre o vidro e a base é mostrada abaixo. → Na SiO2 (vidro) + 2 NaOH →   Na2(SiO3) + H2O

 

CONCLUSÃO O experimento proporcionou aos alunos a maior compreensão das reações aldólicas cruzadas vistas em salas de aula. Apesar do baixo rendimento obtido pelo grupo, as reações aldólicas cruzadas são reações que promovem um altíssimo rendimento, isso pode ser provado que demais grupos por, talvez, ter tido maiores cautelas e atenção, ter alcançado um rendimento acima 90%. Partindo de 2,5444 de benzaldeído, 1mL de acetona e 1,5324 de NaOH obtevese 1,2219 de dibenzalacetona que proporcionou 43,65% de rendimento. Um suposto fator que poderia causar um aumento no rendimento da reação seria adicionar lentamente (preferencialmente pipetando) a acetona na solução de  benzaldeído com hidróxido de sódio, pois como o benzaldeído não possui hidrogênios α, ele não se transformaria em um anion, e quando adicionado lentamente a aceto na ela

logo se transformaria no anion enolato e reagiria rapidamente com o benzaldeído, assegurando, assim, apenas a formação de um produto principal e evitando reações laterais. Da forma em que o procedimento foi realizado poderá ter causado o ataque de um enolato em uma acetona, formando um produto indesejável. indesejável.

 

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS

FERREIRA, L. R.. Síntese da dibenzalacetona. Universidade Estadual de Goiás. Disponível em: < http://www.ebah.com.br/sintese-da-dibenzalacetona-pdfa79244.html>. Acesso Acesso em 31 de outubro de 2010. SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B.. Química Orgânica. 8.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005, v.2. CARVALHO, J. C.. O branco e o negro só diferem na luminosidade refletida. UOL Educação. Disponível em: . Acesso em 01 de novembro de 2010.