5 – Preparação e purificação do

Acetato de Isopentila IDiscentes: Grupo 15 e 22

André B. Saggioro

Ovídio José Teixeira Jr

Graziela Cristina Sedenho

Mayara Franco Rodrigues

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

Instituto de Química

ARARAQUARA / SP

Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira

Profª. Juliana Rodrigues

Prof. Dr. Leonardo Pezza

Índice

• Objetivo• Introdução• Obtenção• Reação e mecanismo• Variáveis de esterificação• Técnicas utilizadas• Agentes secantes• Fluxograma• Dados da experiência• Bibliografia

Objetivo

• Preparar acetato de isopentila a partir dareação de esterificação do ácido acético comálcool isopentilico.

• Extrair o éster obtido;

IntroduçãoOs ésteres:

• Assemelham-se à aromas de frutos e flores.

• Utilizados na fabricação de aromatizantes artificiaisnas indústrias de cosméticos, farmacêutica ealimentícia.

• Constituem óleos vegetais e animais, ceras e gorduras.

Introdução

• Neste experimento será preparado um éster, o acetato deisopentila, que freqüentemente é chamado de óleo debanana devido ao odor semelhante ao da fruta. É poucosolúvel em água e miscível com a maioria dos solventesorgânicos.

• Outras denominações: Acetato de isoamila, acetato deamila, acetato do álcool isopentílico, AAIP e éster amilacético.

Obtenção

• Obtido através da reação direta do álcoolisopentílico e o ácido acético.

• Faz-se uma catálise ácida, pois a reação é lentana ausência de ácidos fortes. Portanto, adiciona-seácido sulfúrico ou clorídrico.

• Esse tipo de reação é chamada de Esterificaçãode Fischer.

Reações

Reação geral da esterificação de Fischer:

√ Muito lenta na ausência de ácidos fortes.

√ Alcançam o equilíbrio em poucas horas quandoácido carboxílico e álcool são refluxados compequena quantidade de H2SO4(c) ou HCl(c).

H+

Mecanismo de esterificação do ácido acético e álcool isopentílico.

Variáveis da Esterificação

Temperatura

Esterificações são facilitadas através do aumento da temperatura do meio reacional. Evidenciado na Equação de Arrhenius:

k –constante da velocidadeA –fator de frequência ( medida das colisões efetivas)Ea –energia de Ativação (kJ/mol)R -constante dos gases ideais (8,314 J/mol.K)T –temperatura absoluta (K)

Catalisador

As reações de esterificação ocorrem muito lentamente na ausência deácidos fortes, mas atingem o equilíbrio em questão de poucas horasquando um ácido e um álcool são refluxados com uma pequenaquantidade de ácido sulfúrico ou ácido clorídrico concentrados(Esterificação de Fischer).

Concentração

Como a posição de equilíbrio controla a quantidade de éster formada,a utilização de um excesso de ácido carboxílico ou de álcool aumenta orendimento baseado no reagente limitante. Num equílibrio, orendimento nunca será de 100%.Nesta prática o reagente em excesso será o ácido acético, pois é de fácilobtenção, tem custo baixo em relação ao álcool isopentílico e éfacilmente removido do meio reacional.

Técnicas Utilizadas

• Refluxoo Utilizado quando a reação é lenta à temperatura

ambiente e necessita de aquecimento para que a mesmaocorra rapidamente; permite que a mistura sejaaquecida à temperatura de ebulição do solvente, nãoocorrendo perda dos reagentes e dos produtos porevaporação.

o Condensa-se o vapor produzido por meio de umcondesador conectado à boca do frasco reacional.

Aparelhagem do refluxo

• Condensador:

Utiliza-se o de bolas,pois sua formaproporciona umamaior superfície decontato entre o gás eas paredes docondensador.

• Manta de aquecimento:proporciona aquecimentoconstante e controlado,atingindo prontamentetemperaturas de cerca de400°C. Pode ser empregadocom líquidos altamenteinflamáveis, e o “tumulto” naebulição é, em parte,eliminado.

Aparelhagem do refluxo

Aparelhagem do refluxo• Frasco de ebulição/pedras de

ebuliçãoSeu uso é semelhante ao balão de fundochato, porém mais apropriado aosaquecimentos sob refluxo.

As pedras de ebulição são utilizadas paraevitar uma ebulição tumultuosa. Aoadicioná-las a superfície se torna irregularfavorecendo a formação de bolhaspequenas de vapor.

As mesmas devem ser colocadas antesque se inicie o refluxo (em liquido frio),pois o desprendimento de vapor podecausar a projeção de líquido para fora dobalão.

Cuidados a serem tomados na técnica de refluxo

• Observar se o fluxo de água está correto, ou seja, de baixo paracima e constante, para favorecer o resfriamento.

• Utilizar pedras de ebulição, quando o meio ainda estiver frio.

• Usar tipo de aquecimento apropriado (manta de aquecimento,pois proporciona um aquecimento constante e controlado).

• Controlar o aquecimento de maneira que o vapor alcancesomente 1/3 do comprimento do tubo interno do condensador,para evitar o escape de vapores.

• Pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente, mas nãoexcessiva, evitando assim, forçar a mangueira do condensador.

Extração Simples

• Consiste na separação deum componente de umamistura por meio de umsolvente. Os solventesdevem ser imiscíveis, formarduas fases ou camadasseparadas e não reagir coma substância a ser extraída.

• A substância de interessedeve ser mais solúvel nosegundo solvente.

Técnica de extração

Extração quimicamente ativa

Usada quando algumas substâncias presentes namistura reacional não podem ser separadas através

de uma extração simples. Portanto é necessáriorealizar uma extração quimicamente ativa, naqual uma substância é alterada quimicamente,ocorrendo assim, uma mudança no coeficientede distribuição. Ou seja, o composto é alteradoquimicamente para tornar-se solúvel em outrosolvente.

Extração quimicamente ativa

Nesta prática, adiciona-se um reagente (solução debicarbonato de sódio) à substância a ser retirada(ácido acético) da solução de interesse. O produto dareação (acetato de sódio) é mais solúvel em outrosolvente (água) do que na solução inicial. Dessaforma, extrai-se o sal formado da solução orgânica.

NaHCO3 + CH3COOH CH3COONa + H2O + CO2

Extração quimicamente ativa

• O bicarbonato de sódio também reage com oácido sulfúrico presente, neutralizando egarantindo um meio básico.

Obs.: Nenhuma reação que libera gás pode ser realizadadentro de um funil de separação, pois este pode estourar.

NaHCO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2O + CO2

Efeito Salting-OutA solubilidade de uma substância orgânica em água éafetada pela presença de um sal inorgânico dissolvido.

A adição de solução saturada de cloreto de sódio diminuiráa solubilidade em água do éster formado. Pode-se, assim,remover a água sem conseqüente perda do produtoformado.

Secagem de líquidos orgânicos

• Utiliza-se agentes secantes inorgânicos e minerais.

– Sulfato de Magnésio anidro: forma com a água um salheptaidratado (MgSO4 . 7H2O). É um agente secanteneutro, de ação rápida e quimicamente inerte. Pode serutilizada em misturas contendo ésteres, aldeídos, aminas,amidas e cetonas.

Obs.: Não se pode empregar cloreto de cálcio como agentesecante, pois este reage quimicamente com esses compostos.

Características de substâncias secantes

• Não reagir quimicamente com nenhum dos componentesda mistura.

• Não deve dissolver-se apreciavelmente no produto.

• Não provocar, por catálise, reações do composto entre si:polimerização, condensação ou auto oxidação; nem comos demais componentes da mistura.

• Possuir capacidade de secagem rápida e efetiva.

• Ser de fácil aquisição e baixo custo.

• Esterificação:

CH3CO2H + (CH3)2CH2CH2CH2OH → CH3CO2CH2CH2CH(CH3)2 + H2O

• Neutralização:

2 NaHCO3 + H2SO4(c) → Na2SO4+ H2O + CO2

NaHCO3+ CH3CO2H →CH3CO2Na + CO2+ H2O

• Hidratação:

MgSO4 + 7 H2O → MgSO4.7 H2O

Resumo das reações envolvidas:

Toxidade e Primeiros-Socorros

Ácido acético glacial (CH3CO2H)

Inalação: garganta inflamada, tosse, queimação, dor de cabeça,vertigens, respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco;requer atenção médica.

Pele: dor, vermelhidão, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover asroupas contaminadas, lavar com água e sabão; requer atenção médica.

Olhos: vermelhidão, dor intensa, queimação, perda de visão. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes decontato) e procurar oftalmologista.

Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação, diarréia, choque oucolapso, garganta inflamada, vômito. Primeiros-socorros enxágüe aboca, não induza o vômito, dê porções de água para a pessoa beber;requer atenção médica.

Inalação: garganta inflamada, tosse, náusea, dor de cabeça,vertigens. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.

Pele: dor, vermelhidão, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros:remover as roupas contaminadas, lavar com água e sabão.

Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água correntepor vários minutos (remova lentes de contato) e procurar umoftalmologista.

Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação no tórax e noestômago,dor de cabeça, náusea, inconsciência, vômito, fraqueza.Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porçõesde água com carvão ativado para a pessoa beber; requer atençãomédica.

Álcool isopentílico (C5H12O )

Ácido sulfúrico (H2SO4)

Inalação: corrosivo, garganta inflamada, queimação, respiraçãodificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respiração artificial,se necessário; requer atenção médica.

Pele: corrosivo, dor, vermelhidão, bolhas, sérias queimaduras.Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água;requer atenção médica.

Olhos: corrosivo, vermelhidão, dor, intensa queimação. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes decontato) e procurar um oftalmologista.

Ingestão: corrosivo, dor abdominal, sensação de queimação, choqueou colapso. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito;procure um médico.

Acetato de isopentila (C7H14O2)

Inalação: garganta inflamada, tosse, dor de cabeça, fraqueza,sonolência. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.

Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas,lavar com água.

Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água correntepor vários minutos (remova lentes de contato) e procurar umoftalmologista

Ingestão: dor abdominal, garganta inflamada, náuseas. Primeiros-socorros: beber porções de água; requer atenção médica.

Bicarbonato de sódio (NaHCO3)

Nenhuma consideração venenosa. Baixíssima toxicidade.

Sulfato de Magnésio (MgSO4)

Nenhuma consideração venenosa. Baixíssima toxicidade.

Descarte dos resíduos

• Evitar jogar bases e ácidos concentrados no mesmo recipiente,e neutralizá-los antes de descartar.

• Neutralizar ácidos e bases antes de descartá-los.

• Separar solventes orgânicos de soluções aquosas.

• Separar solventes halogenados de solventes não halogenados.

Fluxograma

NA PRÓXIMA AULA

Tabela de propriedades físico-químicas e aplicações

Tabela de propriedades físico-químicas e aplicações

Bibliografia

• VOGEL, A. I. Análise Orgânica Qualitativa, vol. 1, 3ª edição, LivrosTécnicos e Científicos, Editora Rio de Janeiro.

• PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introduction to LaboratoryTechniques: a microscale approach. 2nd ed. Philadelphia: SaundersCollege, 1995.

• Solomons,G. Química Orgânica, vol. 2, 7ª edição. Editora LTC, 2002.

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

• Apostila de Química Orgânica Experimental