UNESP- Instituto de Química Química Orgânica Experimental (Licenciatura em Química) Preparação da Acetanilada Docente: Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira Discentes: Adriano dos Santos Dimas Batista Mineiro Objetivos • Demonstrar breve histórico, curiosidades e propriedades da acetanilida (figura ao lado) Acetanilida • Demonstrar a síntese do composto, se preocupando com mecanismos e procedimentos Conteúdo - Abordagens • Introdução: O que é a Acetanilida? Aspectos históricos, aplicações e características • Revisão: Conceitos para entender a síntese • Preparação da Acetanilida: Procedimento, técnicas e mecanismos • Segurança e cuidados na síntese Introdução • O que é acetanilida? Amida Derivada do para-aminofenol Cristais brancos inodoros MM = 135,16 g/mol / PF: 113-116 ºC Solubilidade: 1 g se dissolve em 185 mL de água, 20 mL água em ebulição; 3,4 mL de etanol, 3 mL de metanol, 4 mL acetona LD50 (gestão): 800 mg/Kg Pode formar ligações de hidrogênio (Curiosidade -Química Supramolecular) Molécula da acetanilida Introdução • Aspectos Históricos • Também conhecido como N-fenilacetamida (IUPAC) • Foi utilizado como analgésico e antitérmico (1886), com o nome de antifebrina (Curiosidade) • Porém apresentou problemas e foi substituída (quantidade controlada pelo governo) Problemas no organismo • Pode ser utilizado como reagente em algumas reações Revisão Conceitos para entender a síntese Acetilação • Envolve todas as reações que resultem na introdução de um grupo acila em um composta orgânico • Acetilação de amina (produzindo amida) envolve uma reação ácido-base de Lewis: •Base de Lewis: Amina •Ácido de Lewis: Molécula que contém carbono carboxílico. Grupo Acetila ou Etanoila Conceitos para entender a síntese Adição nucleofílica-eliminação no carbono acila Solução Tampão: Sua importância na reação Solução que tem a propriedade de manter a concentração do íon H3O+ constante, ou seja, o valor do pH constante, ao se adicionar quantidades relativamente pequenas de íons H3O+ ou OH-. Essas soluções são preparadas a partir da mistura de ácidos fracos e suas respectivas bases conjugadas ou suas bases fracas e seus ácidos conjugados. Na síntese proposta da acetanilida, o tampão (ácido acético/ acetato de sódio) é utilizado a fim de impedir a protonação da amina reações de hidrólise. Preperando a Acetanilida Quem são o ácido e a base de Lewis na preparação da acetanilida ? Anilina é a base, e o ácido? O ácido pode ser: Cloreto de Acetila: Reage vigorosamente, liberando HCl, que converte metade da amina no seu cloridrato (sal), tornando-a incapaz de participar da reação, diminuindo o rendimento. Anidrido Acético: Preferido nas reações de laboratório devido a sua velocidade de hidrólise ser mais lenta do que a acetilação da anilina (em soluções aquosas) Podem também ser: Ésteres, Ácidos Carboxílicos e sais carboxílicos Na síntese proposta, será utilizado o anidrido acético como reagente acilante Preperando a Acetanilida Reagente Quantidade Anilina 15,5 g Ácido Acético Glacial 16,7 g (16 mL) Acetato de Sódio anidro 4,2 g Anidrido Acético Utensílios 18,3 g (17 mL) Segurança e Descuido Propriedades Físicas Fluxograma 4,2g de acetato de sódio anidro 16,7g de ácido acético glacial (16,0 mL) em béquer de 500 mL 2. Adicionar lentamente 1. Triturar em almofariz 4,2g de acetato de sódio triturado Suspensão de ácido acético e Acetato de sódio anidro 3. Agitação magnética constante Cuidado!!!! Reação rápida e exotérmica 4. Adicionar em pequenas porções 15,5g de anilina 5. Adicionar 18,3g (17,0 mL) de anidrido acético Acetanilida + Anilina(traços) + Ácido acético + Anidrido acético(excesso) + impurezas 6. Adicionar 250 mL de água Sistema bifásico LÍQUIDO: Ácido acético, anilina, acetanilida SÓLIDO: Acetanilida + impurezas 7. Resfriar 8. Filtrar à vácuo FILTRADO: Ácido acético + Anilina + impurezas SÓLIDO: Acetanilida hidratada + impurezas 9. Lavar o precipitado várias vezes com água gelada Descartar em frasco específico 10. Secar em dessecador a vácuo Acetanilida seca e impura Embalada e corretamente rotulada 11. Pesar e determinar o rendimento Acetanilida seca + impurezas 12. Determinar o ponto de fusão Mecanismo da reação • Mecanismo Principal • Mecanismo de Hidrólise • Há necessidade da utilização do tampão ácido acético/acetato de sódio ? Calculando o Rendimento C8H9ON + C6H7N + C4H6O3 1mol 1mol 1mol 93.13g 102.09g 137.17g m =15.5g m = 18.3g m=? V ~ 17 mL d = 1.080 g/mL Cálculo do reagente limitante 93.13 ------ 102.09 15.50 ------ X X = 16.99 g ∴1.3g de excesso C2H4O2 1mol 60.05g Massa de acetanilida: 93.13 ------- 137.17 15.50 ------- Y Y = 22.83 g (para 100% de rendimento) Técnicas • Trituração (maceração) • Agitação Magnética • Lavagem de precipitado • Filtração à vácuo Secagem de precipitados • Medição de ponto de fusão Bibliografia • Vogel, A. I., Química Orgânica, USP, 3a ed., RJ, (1981) • The Merck Index, 12º Edição • Soares, B. G. et al, Guanabara, RJ, (1988) Química Orgânica, • Merat, L. M. O. C. e Gil, R. A. S. S, Química Nova, 5, 779, (2003) • Aakeroy, C. B. et al, Dalton Trans., 3956 (2003) • www.wikpedia.com.br Obrigado pela atenção FIM Derivados do p-aminofenol O O HN HN CH3 CH3 p-aminofenol NH2 O OH paracetamol CH3 fenacetina O HN CH3 OH Acetanilida VOLTAR Química Supramolecular Química “além da molécula” Ex: Cu(Ac)2(Iso)2].2 CH3OH (Ac= íon acetato, Iso = isonicotinamida) – Moléculas da Iso interagindo via ligações de hidrogênio do tipo N-H··O=C Estrutura Monomérica do composto Cu(Ac)2(Iso)2].2CH3OH Química Supramolecular • Molécula da Isonicotinamida e suas interações de hidrogênio do tipo N-H··O=C Química Supramolecular Estrutura Polimérica do Composto Cu(Ac)2(Iso)2].2CH3OH VOLTAR Curiosidade Calendário do Produto químico da Companhia Antikamnia de St Louis (Missouri-EUA), um almanaque singular porque em todas as ilustrações os protagonista são esqueletos. Os calendários publicados companhia entre 1897 e 1901, com as aquarelas do doutor e do artista local Louis Crucius. O Antikamnia (” contra a dor ") era a base de acetanilida, bicarbonato do sódico, ácido cítrico e outros. VOLTAR Efeitos adversos da Acetanilida no Organismo A acetanilida é metabolizada no organismo a paracetamol (acetaminofen), causando: • Metahemoglobinemia • Anemia Hemolítica • Nefrite Metahemoglobina Condição clínica originada pela conversão excessiva da hemoglobina em metahemoglobina, que é incapaz de ligar-se e transportar oxigênio. Fe(II) → Fe(III) (Ferro da molécula de heme) Anemia Hemolítica Uma anemia devido à hemólise, que é a quebra anormal de hemácias nos vasos sanguíneos (hemólise intravascular) ou em outro lugar do corpo (extravascular) Hemólise: Tubo da esquerda e central sem hemólise, tubo da direita com hemólise Nefrite Nefrite (também chamada glomerulonefrite) é um termo usado para descrever enfermidades renais, nas quais a parte filtrante do rim (glomérulo) está inflamada. VOLTAR Exemplo de Reação com Acetanilida • Obtenção da p-bromoanilina VOLTAR Utensílios Kitassato Funil de Büchner Béquer de 500 mL Trompa de água Almofariz e pistilo Proveta graduada VOLTAR Mecanismo Principal VOLTAR Hidrólise (meio ácido) O O C HN + H OH C C CH3 HN H HN CH3 CH3 + H NH OH + -H + OH C H OH NH CH3 CH3 -H + OH C HN + H H2O OH OH2 + -H + H OH CH3 + + C + H NH2 O + H3C + H -H C + OH O + H H3C VOLTAR C OH Há necessidade do tampão ? Porcentagem de utilização atômica (%A) : %A = P.M. do produto desejado / Σ P.M. das substâncias produzidas Permite avaliação rápida da quantidade de rejeitos da operação Não considera os solventes utilizados e o rendimento Fator E: Fator E = Σ massas dos produtos secundários / massa do produto desejado Considera todas as substâncias utilizadas na reação, incluindo os solventes (exceto água) e a parcela de reagentes não convertidos. Quanto maior E → maior é a massa de rejeito utilizada (menos aceitável é o processo do ponto de vista ambiental) Há necessidade do tampão ? MELHOR RESULTADO VOLTAR Pulverização (Trituração do sólido em almofariz) O objetivo da trituração é dividir o material finamente, aumentando sua superfície de contato: • A trituração deve ser homogênea. • Não deve-se bater com o pistilo no almofariz e sim fazer movimentos circulares. • A fim de não perder material durante a trituração, pode-se colocar sobre o almofariz um pedaço de papel. VOLTAR Almofariz e pistilo Agitação Magnética • Emprega-se um campo rotativo de força magnética para induzir velocidade variável a ação de agitação dentro de recipientes abertos e fechados VOLTAR Filtração à Vácuo Importante: Lava-se o precipitado, ates da filtração, com pequena quantidade de solvente frio, para remover traços da solução mãe (solvente quente pode dissolver alguma quantidade de cristal) Vantagens: Aumenta a velocidade de filtração e deixa menor quantidade de impurezas e de solvente no sólido (devido á sucção provocada pelo vácuo) Filtração a vácuo Aparelhagem: Um kitassato, provido de um funil de Buchner, é ligado à um segurança – vazio-, frasco de que por sua vez está conectado à uma trompa d’água. • • Cortar um círculo de papel de filtro, cujo diâmetro deve ser de 1 à 2 mm menor que o diâmetro interno do funil; coloca-se o papel no funil à cobrir os orifícios do funil. Umedecer o papel de filtro com o solvente, ligar a bomba de vácuo e iniciar a filtração. Terminada a filtração, abrir a torneira do frasco de segurança ou a entrada de ar entre o kitassato e o frasco de segurança, antes de desligar a bomba de vácuo. VOLTAR Lavagem de Precipitado • Antes da filtração a vácuo, os cristais devem ser lavados com uma pequena quantidade de solvente frio, para remover qualquer traço da solução águamãe que pode ter ficado aderida na superfície do cristal. • O volume do líquido de lavagem, necessário para remover o material estranho, deve ser o menor possível, pois nenhum composto é completamente insolúvel. • A lavagem é mais eficaz quando se lava com diversas parcelas de líquido de lavagem O líquido de lavagem deve seguir as seguintes condições: • Não dissolver quantidades apreciáveis do precipitado; • Não formar produto volátil ou insolúvel com o precipitado; • Ser facilmente volatilizado na temperatura de secagem do precipitado. • Em geral não se deve usar água pura VOLTAR Secagem do precipitado • Coloca-se o produto em papel de filtro absorvente sobre um vidro de relógio; cobre-se o conjunto com outro vidro, placa de Petri ou papel absorvente (para proteger de poeira); deixa-se em repouso em ambiente seco (pode ser ao sol). • Em estufa ou mufa (para p.f. maior que 100°C) coloca-se o sólido em vidro de relógio ou cápsula de porcelana e leva-se à estufa; em geral, pequenas quantidades à 110 °C por 30 min. Para filtração à vácuo, leva-se o precipitado ainda sobre o papel para a estufa. VOLTAR Medição do ponto de fusão • • • • • Uma pequena porção do material é aquecida vagarosamente em um aparato especial equipado com um termômetro. Temperaturas a serem anotadas: A primeira é o ponto de degelo (a amostra começa a se liquefazer), e a segunda é o ponto de fusão (amostra totalmente fundida) O ponto de fusão de substâncias cristalinas puras é uma propriedade física da substância, sendo usualmente insensível a mudanças de pressão (dentro de limites razoáveis), isto é, a fusao ocorre a uma faixa estreita de temperatura (0,5-1,0ºC) – Por isso é usada como critério de avaliação de pureza. A presença de impurezas acarreta, geralmente, um alargamento na faixa de fusão, além de abaixar a temperatura de fusão. O ponto de fusão da acetanilida: 113º-116º C (Verifica-se valores em torno de 84 °C devido à formação de um sistema binário entre água e acetanilida). VOLTAR Anilina • Sinônimos: aminobenzeno; fenilamina; óleo de anilina. • Aparência: líquido oleoso; sem coloração ou marrom; odor fraco; afunda lentamente na água. Estado Líquido Sintomas VENENOSO, SE EXPOSTO À PELE. IRRITANTE PARA OS OLHOS. VENENOSO, SE INGERIDO. Tratamento REMOVER ROUPAS E SAPATOS CONTAMINADOS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. MANTER AS PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. Ácido Acético Glacial • Sinônimos: ácido etanóico, ácido acético, ácido de vinagre. • Aparência: líquido aquoso, sem coloração, odor forte de vinagre, afunda e mistura com água, produz vapores irritantes. Estado Sintomas Tratamento Vapor IRRITANTE PARA O NARIZ E A GARGANTA. SE INALADO, CAUSARÁ TOSSE, NÁUSEA, VÔMITO OU DIFICULDADE RESPIRATÓRIA. MOVER PARA O AR FRESCO. SE A RESPIRAÇÃO FOR DIFICULTADA OU PARAR, DAR OXIGÊNIO OU FAZER RESPIRAÇÃO ARTIFICIAL. Líquido PREJUDICIAL, SE INGERIDO. QUEIMARÁ OS OLHOS. QUEIMARÁ A PELE. NÃO PROVOCAR O VÔMITO. MANTER AS PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. REMOVER ROUPAS E SAPATOS CONTAMINADOS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. Acetato de Sódio Anidro • Sinônimos: sal anidro; • Aparência: composto cristalino incolor Estado Sintomas Sólido Dor de garganta se inalado. Vermelhidão e irritação se em contato com a pele e com os olhos. Causa irritação no trato digestivo se ingerido Tratamento inalação: Remover para local arejado e repousar. Se cessar a respiração, aplicar método de reanimação cardiopulmonar. contato com os olhos: Lavar imediatamente com muita água por, pelo menos, 15 minutos. contato com a pele: Lavar imediatamente com muita água e sabão até que toda a substância seja removida da pele. ingestão: Se a vítima estiver consciente, beber de 2 a 4 copos de água ou leite. Chamar auxílio médico. Anidrido Acético • • Sinônimo: Anidro Etanóico; Aparência: líquido aquoso, sem coloração, odor forte de vinagre, afunda e reage lentamente com água, produz vapores irritantes Estado Sintomas Tratamento Vapor IRRITANTE PARA O NARIZ E GARGANTA. SE INALADO, CAUSARÁ NÁUSEA, VÔMITO E DIFICULDADE RESPIRATÓRIA. QUEIMARÁ OS OLHOS. MOVER PARA O AR FRESCO. SE A RESPIRAÇÃO FOR DIFICULTADA OU PARAR DAR OXIGÊNIO OU FAZER RESPIRAÇÃO ARTIFICIAL. MANTER AS PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. Líquido PREJUDICIAL, SE INGERIDO. QUEIMARÁ OS OLHOS. QUEIMARÁ A PELE. MANTER AS PÁLPEBRAS ABERTAS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA. REMOVER ROUPAS E SAPATOS CONTAMINADOS E ENXAGUAR COM MUITA ÁGUA Atenção no Descarte SUBSTÂNCIA Anilina Anidrido Acético, Ácido Acético Acetato de Sódio DESCARTE Pequenas quantidades, devem ser na forma diluída e nunca pura, nunca ser misturado com outros rejeitos químicos Devem ser neutralizados e diluídos com água antes de serem descartados na pia Pode ser jogado na pia, diluído. Propriedades Físicas VOLTAR