Preparação do Acetato de Isopentila

Marinalva Aparecida Alves

Wander Gustavo Botero

Ésteres e Frutas: Algo em Comum?Ésteres simples, possuem cheiros agradáveis, odores

de frutas. Em muitos casos os odores de fragrâncias de frutas e flores são devidos a uma mistura de esteres. Por exemplo: no óleo de abacaxi, a maioria de seus componentes são ésteres. Ésteres simples, são utilizados em empresas alimentícias como aromatizantes.

PêssegoBenziladeAcetatoPhCOOCHCH

MaçametiladeopanoatoCOOCHCHCH

AbacaxietiladeopanoatoCHCOOCHCHCH

PerapropiladeAcetatoCHCHCOOCH

BananaisopentiladeAcetatoCHCHCHCOOCH

−

−

−

−

−

23

3223

32223

3223

23223

Pr)(

Pr)(

)(

)()(

Reação de esterificação:

ácido carboxílico + álcool éster + água

OHCHCHCHCHCOCHOHCHCHCHCHHCOCH 2232223222323 )()( +⇔+

Mecanismo

+H

H

HOO

OHCH3C

..+H

H

HOO

OHCH3C

O

OHCH3C OHCH3C

.. + HO

OHCH3C CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3+ HO

OHCH3C

+ HO

OHCH3C CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3

CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3

+

H

O

OH

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH

+

H

O

OH

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH

+

O

OH2

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH..

+

O

OH2

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH..

OH2.. H+

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OOH2..OH2.OH2.. H+

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3O H+

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3O O

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3O

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3H HO

H

+H HO

H

+

+H

H

HOO

OHCH3C

..+H

H

HOO

OHCH3C

O

OHCH3C OHCH3C

.. + HO

OHCH3C CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3+ HO

OHCH3C

+ HO

OHCH3C CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3

CH3

CH2H O..

CH2CH2

CH3

+

H

O

OH

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH

+

H

O

OH

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH

+

O

OH2

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH..

+

O

OH2

CH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OH..

OH2.. H+

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3OOH2..OH2.OH2.. H+

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3O H+

OCH3CCH

3

CH2CH2CH2

CH3O O

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3O

OCH3

CCH3

CH2CH2CH2

CH3

OCH3CCH3

CH2CH2CH2

CH3H HO

H

+H HO

H

+

Se desenvolve lentamente

O equilíbrio não favorece a formação dos produtos

Forma água, que deverá ser removida

Reações de esterificação são catalisadas por ácidos.

Elas se desenvolvem muito lentamente na ausência de

ácidos fortes, mas alcançam o equilíbrio em poucas horas,

quando o ácido e álcool são refluxados com pequena

quantidade de H2SO4 ou HCl.

Cinética de Esterificação

Refluxo

A velocidade de uma reação é aumentada, quando

esta é feita na temperatura de ebulição

A técnica do refluxo mantém a mistura reacional na

temperatura de ebulição, evitando a perda de reagentes por

evaporação

ConstituiçãoCondensador

Manta de aquecimento

Frasco de ebulição

Cuidados!!!Sentido do fluxo de água: de baixo para cima

Fluxo de água constante para favorecer o resfriamento

A pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente para manter o fluxo, mas não excessivamente forçando a mangueira do condensador

Usar tipo de aquecimento apropriado (manta de aquecimento)

Usar pedras de ebulição ou agitador magnético

Ajustar a velocidade de aquecimento, para que o anel de refluxo não atinja mais que 1/3 do condensador.

Cuidado com escape de vapores

Reagente LimitanteComo o ponto de equilíbrio controla a quantidade de

ester formado, o uso de um excesso de ácido carboxilico ou de álcool aumenta o rendimento, baseado no reagente limitante.

A escolha do composto em excesso depende de sua disponibilidade e custo. O ácido acético é usado em excesso, devido seu baixo custo em relação álcool isopentílico e mais facilmente removido da mistura reacional.

OHCHCHCHCHCOCHOHCHCHCHCHHCOCH 2232223222323 )()( +⇔+

Como remover o excesso de ácido acético adicionado??

Extração simples

Consiste na separação de um componente de uma

mistura por meio de um solvente. o solvente extrator (água)

não deve ser solúvel em éster e nem reagir quimicamente

com a substância a ser separada.

O ácido acético possui uma maior solubilidade em

água, passando para a fase aquosa e sendo removido por

extração simples.

Precisamos extrair traços de ácido acético

presente na fase orgânica e neutralizar o meio (garantir

que não há presença de ácido, mas sim, somente do sal

dissolvido em água ou álcali)!!!!!

Extração quimicamente ativaOutro tipo de extração, de grande importância,

depende do uso de reagentes que reajam quimicamente com a substância a ser extraída. Este método éfreqüentemente utilizado para separar os componentes de uma mistura, e remover pequenas quantidades de impurezas no solvente orgânico.

A diluição de bicarbonato de sódio, pode ser usado na extração de ácidos orgânicos presentes na solução de um solvente orgânico ou remover traços de ácidos que estão presentes na forma de impurezas em uma preparação orgânica.

O uso de soluções alcalinas depende da conversão do íon livre para o correspondente sal de sódio, como estásolúvel em água ou diluído no álcali.

Quando se adiciona solução de bicarbonato de sódio na fase orgânica, este reagirá com o ácido acético presente, segundo a reação:

O sal, é solúvel em água e assim é extraído da fase orgânica.

O bicarbonato de sódio, também reage com o ácido sulfúrico presente, neutralizando-o e garantindo um meio básico.

222333 COOHNaCOCHCOOHCHNaHCO ++→+

2242423 COOHSONaSOHNaHCO ++→+

Diminuir a solubilidade do éster em água, afim

de separar a fase aquosa, e garantir um bom

rendimento.

Efeito Salting-out

A solubilidade de uma substância orgânica em água é

afetada pela presença de um sal inorgânico dissolvido, por

exemplo, o etanol, perfeitamente miscível em água pura, e

levemente solúvel em soluções aquosas com cloreto de

sódio, carbonato de potássio, e outros sais inorgânicos. Este

fenômeno é conhecido como Salting-out, ocorre comumente

sais que possuem íons de pequeno raio e carga concentrada.

A adição de solução saturada de cloreto de

sódio, irá diminuir a solubilidade do éster formado em

água, fazendo com que esta possa ser removida, sem

perda do produto desejado.

Eliminar a água

Agente secanteVárias substâncias químicas minerais, por ação

direta, são utilizadas para dessecação de líquidos orgânicos, removendo a água ou solventes de suas misturas. Para este fim, a substância dessecadora (desidratante) deve satisfazer as seguintes condições:

não reagir quimicamente com nenhum dos componentes da mistura;

não deve dissolver-se apreciavelmente no produto; não provocar, por catálise, reações do composto entre si:

polimerização, condensação ou auto-oxidação, nem com os demais componentes da mistura;

possuir capacidade de secagem rápida e efetiva e, finalmente,

ser de fácil aquisição e por preço vantajoso.

*O sulfato de sódio é granular, sendo mais facilmente

removido da solução. O sulfato de magnésio é mais poderoso

e pode ser removido por destilação.

Propriedades dos principais agentes secantesAgente Secante Capacidade Velocidade Intensidade

Cloreto de Cálcio Alta Média AltaSulfato de Cálcio Baixa Muito alta Muito alta

Sulfato de Magnésio Alta Alta Média altaPeneira Molecular, 4A Alta Alta AltaCarbonato de Potássio Média Média Média

Sulfato de Sódio Muito alta Baixa Baixa

O agente dessecador que iremos utilizar será o sulfato

de magnésio anidro, que forma com a água o sal hepta-

hidratado (MgSO4.7H2O). Trata-se de um agente dessecante

neutro, de ação rápida e quimicamente inerte. Pode ser usado

inclusive nas misturas contendo ésteres, aldeídos, cetonas,

aminas, amidas, etc., para as quais não se pode empregar o

cloreto de cálcio.

OHMgSOOHMgSO 2424 7.7 →+

Eliminar todos dos traços de impurezas presentes.

Destilação SimplesSó tem aplicação para separar um líquido de suas

impurezas não voláteis (em solução no líquido), um solvente usado numa extração, ou, excepcionalmente, para separar líquidos de pontos de ebulição muito afastados.

A fonte de calor deverá ser escolhida em função do líquido a ser destilado. Para uma melhor distribuição de calor, deve-se evitar aquecimento constante num único ponto do balão. O banho-maria ou de óleo, ou ainda, a manta aquecedora, envolvendo o balão de destilação até, aproximadamente, a metade devem ser preferidos. Éaconselhável, igualmente, evitar tanto quanto possível o calor fornecido por chama, quando se trabalha com substâncias facilmente inflamáveis, ou cercar a operação de todos os cuidados necessários, tendo em vista o perigo de um acidente.

Cuidados na Destilação

Uso de manta de aquecimento

Uso de pedras de ebulição

Uso de vidraria seca

Uso de banho de gelo

Não descuidar da temperatura a ser usada

Perda do produto obtido por evaporação

ACETATO DE ISOPENTILA

Cálculo de RendimentoOHCHCHCHCHCOCHOHCHCHCHCHHCOCH 2232223222323 )()( +⇔+

Vácido= 20.00 mL

d ácxido= 1.045 g mL-1

MM ácido= 60.05 g mol-1

Válcool= 15.00 mL

d álcool= 0.813 g mL-1

MM álcool= 88.15 g mol-1

d éster= 0.876 g mL-1

MM éster= 130.18 g mol-1

Cálculo de reagente limitante

acéticoácdemoln

ngacéticoácmolgxm

VdmVmd

.348,0

90,2005,60.190,2000,20045,1

=

−−==

=

=

álcooldemoln

ngálcoolmol

gxmVdm

Vmd

138,0

20,1215,881

20,1200,15813,0

=

−−

===

=

Ácido acético Álcool isopentílico

Cálculo de Rendimento

gxxéstermol

géstermol

álcooldemolésterdemolsnálcooldemolésterdemol

96,17138,0

12,1301

138,011

===

==

Calcular o rendimento obtido!!!

ToxicidadeÁcido acético glacial: libera vapores de odor irritante.

Manusear em capela. Evitar contato com pele, olhos e boca. Ingestão pode causar corrosão da boca e do trato gastro intestinal.

Ácido sulfurico concentrado: Provoca sérias queimaduras, exposição prolongada causa irritação da pele, olhos nariz e garganta.

Acetato de isopentila: Os principais indícios de exposição prolongada são: irritação dos olhos, pele, nariz e garganta; dermatites.

Álcool isopentílico: exposição prolongada: irritações nos olhos, pele, nariz e garganta; dor de cabeça, tontura; tosse, dificuldade na respiração, nausea, vômito e diarréia; rachadura na pele.

Fluxograma15 mL de álcool isopentílico

em um balão de fundo redondo

1. Adicionar 20mL de ácido acético glacial

2. Acrescentar 4mL de ácido sulfúrico concentrado com cuidade e agitando.

3. Adicionar pedras de ebulição*;

4. Conectar o balão a um condensador de refluxo;

5. Refluxar por 1 hora, utilizando manta como fonte de aquecimento

6. Deixar esfriar à temperatura ambiente;

*As pedras de ebulição auxiliam na formação de bolhas no líquido, diminuindo o risco de ebulição

tumultuosa.

Acetato de Isopentila + ácido acéticoTraços: álcool isopentílico, água, ácido sulfúrico.

7. Transferir a mistura para um funil de separação;

8. Adicionar 55mL de água fria;

9. Lavar o balão com 10mL de água fria e transferir para o funil de separação;

10. Efetuar a extração simples;

Fase aquosa (inferior): H3O+, HSO4-

acetato, acetato de isopentila, álcool isopentílico

Fase Orgânica (superior): acetato de isopentila,ácido acético

Traços: H3O+, HSO4-, SO4

2-, acetato,água e álcool isopentílico

10.a-Transferir a solução para um béquer

11. Adicionar 25mL de solução aquosa de bicarbonato de sódio 5%*;

12. Fazer extração**, removendo a fase aquosa;

13. Adicionar novamente 25mL de solução aquosa de bicarbonato de sódio 5%;

14. Repetir a extração, removenmdo a fase aquosa;

* Há liberação de CO2.

** Extração quimicamente ativa.

Fase aquosa (inferior): Na+, acetato, H3O+, HSO4

-

Traços: acetato de isopentila,álcool isopentílico

Fase Orgânica (superior): acetato de isopentila

Traços: Na+, H3O+, HSO4-, SO4

2-,acetato, água e álcool isopentílico

15. Medir o pH da fase aquosa após a extração usando papel de tornassol;

16. Se esta não se apresentar básica, repetir a extração atéobtê-la básica;

17. Adicionar 25mL de água e 5mL de solução saturada de cloreto de sódio*;

18. Agitar a mistura suavemente e extrair a fase aquosa;

* Efeito salting -out.

Fase Orgânica (superior): acetato de isopentila

Traços: Na+, H3O+, HSO4-, SO4

2-, Cl-, acetato, água e álcool isopentílico

Fase aquosa (inferior): Na+, acetato, Cl-.Traços: acetato de isopentila, Na+, H3O+, HSO4

-, SO42-, Cl-,

acetato, água e álcool isopentílico

19. Transferir o éster* para um erlenmeyer e adicionar 2g de MgSO4 anidro;

20. Tampar o frasco e agitar ocasionalmente até que o líquido apresente-se límpido;

21. Se necessário, decantar a solução e repetir o tratamento com 0,5g de MgSO4;

*Transferir o éster pela parte superior do funil.

Acetato de isopentila

22. Montar um sistema de destilação simples*;

23. Coletar a fração destilada entre 134 e 143ºC, em um erlenmeyerpreviamente tarado e em banho de gelo;

* Vidraria seca.

Fase Orgânica: acetato de isopentila

Traços: Na+, H3O+, HSO4-, SO4

2-, Cl-,acetato, água e álcool isopentílico

24. Pesar o produto e calcular o rendimento;

25. Anotar a pressão e corrigir o ponto de ebulição;

26. Armazenar o produto obtido num frasco rotulado contendo faixa de destilação, volume, massa, data, componentes do grupo.

BibliografiaRobertson, G.R. & Jacobs, T.L. Laboratory Pratice of oeganic

chemistry. 4ºed., The Macmillan company, New York,.1962.

Adams, R.; Johson, J.R.; Wilcox, C.F. Laboratory experiments in organic chemistry. 7º ed. Macmillan Publish co, INC, New York, 1979.

Gonçalves, D., Wal, E., Almeida, R. R. Química Orgânica Experimental. São Paulo : McGraw Hill, l988.

Pavia, D.L.; Lampiman, G.M.; Kriz, G.S..Introduction to Organic Laboratory Techniques. A Contemporary Approach, 3ª ed., Saunders Colleege Publisching, Washington, 1988.

Mohrig, J.R.; Neckers, D.C., Laboratory Experiments in Organic Chemistry. 3ª ed., D. Van Nostrand Company, 1973.