I. Objetivo

Síntese da acetanilida, posterior purificação por recristalização e determinação da pureza pelo ponto de fusão.

II. Introdução

a. Acetanilida (fig.1)- propriedades e aplicações

A acetanilida é um sólido cristalino branco que se apresenta na forma de flocos. É solúvel em água quente, álcool, éter, clorofórmio, acetona, glicerol e benzeno. Possui ponto de fusão na faixa de 113º-115ºC e de ebulição na faixa de 304º-305ºC. Sua fórmula química é C8H9NO.

Fig. 1 – Acetanilida

A acetanilida foi descoberta acidentalmente em 1886 com o nome de antifebrina por Cahn e Hepp, por sua ação antipirética. Foi um dos primeiros analgésicos a substituir os derivados de morfina, no entanto em 1948, Julius Axelrod e Bernard Brodie descobriram que acetanilida provoca metahemoglobulinemia (é uma forma de hemoglobina que não liga-se ao oxigênio e em altas concentraçoes nas hemácias pode ocorrer uma anemia funcional e hipoxia em tecido) e danos ao fígado e aos rins. Atualmente é usado como um precursor na síntese da penicilina e outros fármacos, incluindo analgésicos e intermediários.

b. Síntese da acetanilida (fig.2)

A acetanilida, uma amida secundária, pode ser sintetizada através de uma reação de acetilação da anilina, a partir do ataque nucleofílico do grupo amino sobre o carbono carbonílico do anidrido acético, seguido de eliminação de ácido acético, formado como um sub-produto da reação. (Chemicalland21, 2010)

Fig. 2 - Síntese da Acetanilida

c. Recristalização

Compostos orgânicos sólidos provenientes de reações raramente são puros, pois eles normalmente são contaminados com pequenas quantidades de outros compostos (impurezas) que são produzidos junto com o produto desejado. A purificação de compostos cristalinos impuros é geralmente feita por recristalização, baseada na diferença de solubilidade de um dado solvente ou mistura de solventes.

De maneira simplificada, o processo de recristalização consiste em: Dissolução da substância impura a uma temperatura próxima do ponto de ebulição do

solvente previamente selecionado; Filtração da solução quente por gravidade de modo a eliminar qualquer impureza

insolúvel. Esta operação deve ser efetuada rapidamente, a fim de evitar a cristalização da substância no filtro ou no funil;

Recristalização por resfriamento gradual do filtrado. O resfriamento rápido resulta na formação de cristais muito pequenos que tendem a ocluir impurezas com facilidade;

Separação dos cristais formados por filtração a vácuo, drenando bem as águas-mães de cristalização por sucção.

1

H2O

No sólido resultante, após a secagem, é verificada a pureza pela determinação do ponto de fusão, caso ainda esteja impuro, é novamente recristalizado em novo solvente ou mistura de solventes. O processo é repetido até que o composto puro seja obtido ou até que o ponto de fusão não se altere. (Vogel, 1989)

d. Determinação do ponto de fusão

O ponto de fusão de uma substância corresponde ao intervalo de temperatura em que a fase sólida se transforma na líquida. Posto que freqüentemente acompanhado por decomposição, o ponto de fusão pode não corresponder a uma temperatura de equilíbrio, mas a uma temperatura de transição de sólido para líquido. A maioria dos compostos orgânicos funde abaixo de 350°C. Quando o ensaio de pirólise (teste de ignição) indica que o sólido funde com facilidade (entre 25 e 300°C), o ponto de fusão pode ser determinado pelo método do tubo capilar.

Na teoria, o ponto de fusão de um sólido puro deve ocorrer sempre à mesma temperatura. Na prática, entretanto, equilíbrio entre sólido e líquido quase nunca é atingido, devido a fatores como quantidade da amostra, tamanho do cristal, razão de aquecimento, tipo de equipamento usado, etc. Em geral, podemos dizer que um composto puro tem um ponto de fusão bem definido (a substância funde-se inteiramente dentro da faixa de 1 a 2°C), enquanto uma substância impura tem o ponto de fusão indefinido e, portanto, funde-se lenta e gradualmente numa faixa de vários graus. Por isso, o procedimento de determinação do ponto de fusão de um composto impuro deverá ser repetido após purificação, normalmente, a recristalização.

Quando não se conhece o ponto de fusão da amostra, economiza-se bastante tempo, fazendo uma determinação preliminar do ponto de fusão, elevando-se rapidamente a temperatura do banho. Depois de se conhecer aproximadamente o ponto de fusão, efetua-se uma segunda determinação elevando-se a temperatura rapidamente até uns 10°C abaixo do valor aproximado e depois lentamente (cerca de 1ºC por minuto). (Vsites, 2010)

e. Destilação

O processo de recristalização envolve várias etapas onde ocorre a perda do material e conseqüentemente um baixo rendimento da reação. Portanto, quando se tem reagentes no estado líquido à temperatura ambiente, pode ser feita a destilação para purificação antes de proceder com a síntese, o que é favorável a um maior rendimento da reação.

A destilação é o modo de separação baseado no fenômeno de equilíbrio líquido-vapor de misturas. Em termos práticos, quando temos duas ou mais substâncias formando uma mistura líquida, a destilação pode ser um método adequado para purificá-las: basta que tenham volatilidades razoavelmente diferentes entre si.

A destilação simples (fig.3) é o método mais simples para separar misturas de líquidos com diferenças de pontos de ebulição maior de 80ºC, além de ser um método rápido de destilação.

Fig. 3 - Aparelhagem destilação simples Fig. 4 – Aparelhagem destilação fracionada

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Quando os compostos que desejam separar possuem diferenças de pontos de ebulição menor que 80ºC, usa-se a destilação fracionada (fig.4) onde se adiciona a aparelhagem de destilação simples uma coluna de fracionamento. Estas colunas são feitas de modo a produzir uma maior superfície de contato e aumentar, assim, o número de destilações que ocorrem dentro da coluna. No entanto, muitas substâncias orgânicas não podem ser destiladas satisfatoriamente sob pressão ambiente porque tem ponto de ebulição muito alto (> 150oC) ou porque sofrem alteração (decomposição, oxidação, etc.) antes que seu ponto de ebulição seja atingido.

Reduzindo-se a pressão externa, sobre o líquido, o ponto de ebulição é reduzido consideravelmente de modo que a destilação pode ser feita sem perigo de decomposição. Além disso, substâncias de alto ponto de ebulição podem ser mais facilmente destiladas desta maneira. (Qcm, 2010)

III. Parte Experimental

a. Material utilizado

i. Destilação a vácuo

- 01 Bomba de vácuo;- 01 Conexão de borracha;- 01 Manta de aquecimento;- Pérolas de vidro;- 01 Termômetro;- 03 Suportes universal com garra;- 01 Condensador;

- 01 Balão de fundo redondo com boca esmerilhada;

- 01 Proveta de 100 mL;- 01 Coluna de fracionamento;- 01 Rolha;- 01 Balão com boca esmerilhada;- 01 Cabeça de destilação;- 01 Alonga com adaptador de vácuo.

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j. Síntese da Acetanilida

- 01 Béquer (250mL);- 01 Proveta (100 mL);- 02 Bastões de vidro;- 02 Pipetas graduadas (10 mL);- 01 Espátula;- 01 Bomba de vácuo;- 01 Conexão de borracha;

- 01 Kitassato (500 mL);- 01 Funil de büchner;- 01 Papel de filtro;- 01 Suporte universal com garra;- 01 Vidro de relógio;- Banho de gelo;- Água destilada gelada.

k. Recristalização

- 03 béquer (250mL);- 01 Bico de bunsen;- 01 Funil de vidro;- 01 Tripé e tela de amianto;- 02 Papeis de filtro;- 01 Bomba de vácuo;- 01 Conexão de borracha;- 01 Kitassato (500 mL);

- 01 Funil de büchner;- 02 Espátula;- 02 Bastões de vidro;- 01 caixa de fósforos;- Balança analítica;- Carvão ativado;- 01 Argola;- Água destilada;

l. Determinação do Ponto de Fusão

- 01 Bico de bunsen;- 02 Capilares;- 01 caixa de fósforos;- 01 Suporte universal com garra;- 01 Termômetro;- 01 Tubo capilar;- 01 Tubo de thiele; - 01 Rolo de fita durex para fixação de

tubo capilar; - Glicerina; - 01 Grau e pistilo.

b. Reagentes

i. Síntese da Acetanilida

ReagentesPonto de fusão (ºC)

Ponto de ebulição (ºC)

Massa molar (g/mol)

Densidade (g/mL)

Informações adicionais

Anidrido Acético

- 73,1 139,8 102,1 1,087 Anexo II

Anilina - 6,3 184,13 93,18 1,0213 Anexo I

c. 1º Procedimento – Anilina Bruta

i. Síntese da Acetanilida

Em um béquer de 250 mL, adicionou-se 7,6 mL de anilina, medida em pipeta graduada de 10 mL, e 60 mL de água destilada medidos em proveta de 100 mL, agitando com auxílio de um bastão de vidro. Em seguida, adicionou-se 8,9 mL de anidrido acético medidos em uma pipeta graduada de 10 mL, mantendo a agitação. A adição do anidrido acético foi feita lentamente, pois está é uma reação exotérmica. Notou-se a

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formação de cristais de coloração caramelo e então se adicionou mais 50 mL de água destilada medidos em proveta de 100 mL sob forte agitação.

Posteriormente resfriou-se a mistura em banho de gelo e filtrou-a a vácuo usando um funil de büchner (fig.5), lavando a mistura com água destilada gelada para remoção de todo o subproduto formado (fig.6). Retirou-se o papel de filtro do funil de büchner com auxílio de uma espátula, virando sob o vidro de relógio. Deixou-se os cristais secar a temperatura ambiente. Após a secagem, foi feita a recristalização do material.

Fig. 5 - Filtração a vácuo da acetanilida

Fig. 6 - Lavagem do produto para remoção do resíduo ácido

j. Recristalização

Com auxílio de uma espátula retirou-se o material do papel de filtro e do vidro de relógio, transferindo para o béquer de 250 mL. Observou-se que no papel de filtro ficou retida pequena parte do material.

Em outro béquer de 250 mL aqueceu-se a água destilada através da chama do bico de bunsen. Com a água quente, adicionou-a lentamente ao béquer com o produto da síntese, utilizando a menor quantidade de água para a solubilização do material. Notou-se a presença de gotas de óleo ao fundo do béquer de cor caramelo. Adicionou-se uma pequena quantidade de carvão ativado com auxílio de espátula. Levou-se a mistura a fervura por alguns minutos.

Montou-se o sistema para a filtração. Passou-se a água quente em todo o sistema para que não houvesse recristalização do material no funil. Em seguida filtrou-se a mistura fervente com auxilio de bastão de vidro, recolhendo-a em béquer de 250 mL (fig.7). Deixou-se que a solução recolhida resfriasse lentamente sob a bancada. Notou-se a lenta formação de cristais de coloração branca na solução.

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Acetanilida + Ác. Acético + impurezas

Acetanilida + Ác. Acético + impurezas

Acetanilida + Ác. Acético + impurezas

Acetanilida + impurezas

Fig. 7 - Filtração para retirada do material insolúvel.

Após a completa formação dos cristais, filtrou-se a vácuo através de funil de büchner com auxílio de bastão de vidro, lavando com água destilada o béquer para completa transferência dos cristais para o papel de filtro.

Retirou-se o papel de filtro com os cristais do funil de büchner com auxílio de espátula, transferindo-o para o vidro de relógio. Deixou-se o produto secar a temperatura ambiente. Após secagem fez-se a pesagem do material e determinou-se o ponto de fusão.

k. Determinação do Ponto de Fusão

Em dois tubos capilares com uma de suas extremidades fechadas previamente na chama do bico de bunsen (fig.8), foi colocada uma pequena quantidade de acetanilida (pulverizado em grau com auxílio de pistilo), introduzindo pela extremidade aberta do capilar (fig.9).

Fig. 8 - fechamento do tubo capilar

Posteriormente deixou-se cair o capilar verticalmente através do tubo capilar de modo que a acetanilida ficasse depositado no fundo do capilar.

Fig. 9 - Colocando a amostra no tubo capilar

Em seguida fixou-se o tubo capilar ao termômetro com auxilio de fita durex e introduziu o conjunto (termômetro-capilar) ao tubo de Thiele que foi previamente enchido com glicerina, de modo que o conjunto

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Solvente quente contendo material insolúvel

Solução sem impurezas insolúveis

ficasse na altura da alça lateral. Aqueceu-se o sistema lentamente pela alça lateral do tubo de Thiele, através da chama do bico de bunsen (fig.10).1

Fig. 10 - sistema em aquecimento

Anotou-se o início e final das temperaturas de fusão. Retirou-se o aquecimento, deixando a temperatura do sistema cair. Trocou-se o capilar para repetir a determinação do ponto de fusão do ácido benzóico, anotando-se novamente as temperaturas de início e fim de fusão. (Fig.11).

Fig. 11 - intervalo de fusão

d. 2º Procedimento – Anilina Destilada

i. Destilação a vácuo

Optou-se por efetuar a destilação da anilina antes de prosseguir com a síntese, devido ao seu aspecto escuro. Como o ponto de ebulição da anilina é alto (> 150ºC) optou-se por fazer a destilação a vácuo e usou-se a coluna de fracionamento, pois não se conhecia o tipo de impureza da anilina.

Montou-se o sistema de destilação fracionada a vácuo (fig.4). Colocaram-se algumas pérolas de vidro no balão de fundo redondo e em seguida preencheu-se 2/3

do balão com anilina utilizando-se a proveta de 100 mL. Ligou-se a manta de aquecimento, o vácuo e aguardou-se que a anilina pura fosse recolhida no balão de boca esmerilhada após a condensação.

j. Síntese da Acetanilida

A síntese foi realizada como o item III.c.i., usando-se a anilina destilada.Após a secagem do produto, determinou-se o ponto de fusão.

k. Determinação do Ponto de Fusão

A ponto de fusão foi realizado conforme o item III.c.k.

IV. Resultados e discussões

1 O formato do tubo de Thiele proporciona a convecção do calor e a glicerina além de possuir ponto de ebulição alto, proporciona um aquecimento homogêneo e prolongado do bulbo do termômetro.

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Anilina Bruta Anilina Destilada

Peso da acetanilida sintetizada (g)

2,2184 10,7360

Média das medidas do ponto de fusão (ºC)

114 - 117 113 - 116

O ponto de fusão encontrado para o produto corresponde ao da acetanilida encontrado na literatura (113 – 115ºC), sendo possível afirmar que o produto realmente seja a acetanilida, porém a variação na faixa do ponto de fusão ter sido maior que 2ºC, deixa uma dúvida quanto à pureza do material, por outro lado, um aquecimento relativamente rápido pode ter prejudicado a visualização do término da fusão do material.

Cálculo do rendimento:

. Nome Anilina Anidrido Acético Acetanilida Ácido Acético

1 mol 1 mol 1 mol ------

P.M. (g/mol) 93,13 102,08 135,16 ------

Densidade (g/ml) 1,02 1,08 1,22 ------

Volume reag./prod. (mL) 7,6 8,9 ------ ------

Massa reag./prod. (g) A = 7,75 B = 9,6 C = 11,22 ------

Mol reag./prod. (mol) y = 0,083 z = 0,094 y = 0,083 ------

Cálculo da molaridade utilizada na reação

1,02 g de anilina ------------- 1 mL A ------------- 7,6 mL de anilinaA = 7,75 g de anilina

1 mol de anilina --------------- 93,13 g de anilina y --------------- 7,75 g de anilinay = 0,083 mol de anilina

1,08 g de an. acético ----------1 mL B ---------- 8,9 mL de an. acéticoB = 9,6 g de anidrido acético

1 mol de an. acético -------- 102,08 g de an. acético z -------- 9,6 g de an. acéticoz = 0,094 mol de anidrido acético

O anidrido acético foi utilizado em excesso, portanto a quantidade máxima de mol a ser produzida de acetanilida será igual à quantidade de mol da anilina.

Cálculo da quantidade de acetanilida produzida para um rendimento de 100%.

1 mol de acetanilida -------- 135,16 g de acetanilida0,083 mol de acetanilida ------- CC = 11,22 g de acetanilida

Cálculo do rendimento real da reação

Anilina bruta:11,22 g de acetanilida ----- 100%2,2184 g de acetanilida ----- xx = 19,8 %

8

Anilina destilada:11,22 g de acetanilida ----- 100%10,7360 g de acetanilida ----- ww = 95,7 %

Anilina Bruta Anilina Destilada

Rendimento (%) x = 19,8 w = 95,7

De acordo com o resultado acima, foi possível observar que praticamente toda impureza obtida na síntese era proveniente da anilina, pois utilizando a anilina destilada o rendimento foi satisfatório. Ao utilizar 7,6 mL de anilina bruta na reação, na verdade foi utilizada uma quantidade bem menor, no entanto ao utilizar 7,6 mL de anilina destilada, todo volume correspondia à anilina.

Esquema mecanístico da síntese da acetanilida

V. Conclusão

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Conclui-se que a reação entre a anilina e o anidrido acético é uma reação rápida e exotérmica, pois

houve aumento de temperatura no momento da reação.

A acetanilida sintetizada é solúvel em água quente, mas pouco solúvel em água fria, por isso a

mesma foi usada na recristalização do produto.

Foi possível observar que no processo de purificação ocorreram perdas, devido à transferência de

recipientes. A opção por fazer a destilação da anilina, foi bastante favorável para o rendimento da reação,

pois se comparadas às faixas de pontos de fusão obtidas para a reação com a anilina bruta e posterior

recristalização e com a anilina destilada, nota-se que foi alcançado o mesmo grau de pureza. Portanto,

conclui-se que a purificação dos reagentes antes da síntese favorece o rendimento da reação.

VI. Referencias Bibliográficas

CHEMICALLAND21, Acetanilide (N-Phenylacetamide). Disponível em: http://www.chemicalland21. com/lifescience/phar/ACETANILIDE.htm. Acessado em 11-out-2010.

VOGEL, A. I. A Text Book of Practical Organic Chemistry. 5th ed. United States: Longman Scientific & Technical, 1989

VSITES, Recristalização e Ponto de fusão. Disponível em: http://vsites.unb.br/iq/litmo/disciplinas/ LQO_2006_2/Roteiros/Experimento%202.pdf. Acessado em 11-out-2010.

ZUBRICK, J. W. The Organic Chem Survival Manual: A student´s guide to techniques. 2nd ed. United States of America: Hudson Valley Community College, 1987.

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QMC, Destilação. Disponível em: http://www.qmc.ufsc.br/organica/aula02/aula02_01.html. Acessado em 11-out-2010.

VII. Anexos

Anexo IAnilina

Informações sobre o produto

Sinônimos Aminobenzeno, Phenilamina Fórmula C6H7N Fórmula Química C6H5NH2 Massa Molar 93.13 g/mol

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Dados físico-químicos

Solubilidade em água 36 g/l (20 °C) Ponto de fusão -6.2 °C Massa Molar 93.13 g/mol Densidade 1.02 g/cm3 (20 °C) Valor de pH 8.8 (36 g/l, H2O, 20 °C) Ponto de Ebulição 184 °C (1013 hPa)

Informações de segurança

Frases R

R23/24/25-40-41-43-48/23/24/25-68-50Tóxico por inalação, em contacto com a pele e por ingestão. Possibilidade de efeitos cancerígenos. Risco de lesões oculares graves. Pode causar sensibilização em contacto com a pele.Tóxico: risco de efeitos graves para a saúde em caso de exposição prolongada por inalação, em contacto com a pele e por ingestão. Possibilidade de efeitos irreversíveis. Muito tóxico para os organismos aquáticos.

Frases S

S26-27-36/37/39-45-46-61-63Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um especialista. Retirar imediatamente todo o vestuário contaminado. Usar vestuário de proteção, luvas e equipamento protetor para os olhos/face adequados. Em caso de acidente ou de indisposição, consultar imediatamente o médico (se possível mostrar-lhe o rótulo). Em caso de ingestão, consultar imediatamente o médico e mostrar-lhe a embalagem ou o rótulo. Evitar a libertação para o ambiente. Obter instruções específicas/fichas de segurança. Em caso de inalação acidental, remover a vítima da zona contaminada e mantê-la em repouso.

Categorias de perigo Tóxico, carcinogênico, irritante, sensibilizante, mutagênico, perigoso para o ambiente.

Símbolo de Perigo Toxico

Perigoso para o ambiente

Anexo II

Anidrido Acético

Informações sobre o produto

Fórmula C4H6O3

Fórmula Química (CH3CO)2OMassa Molar 102.08 g/mol

Dados físico-químicos

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Solubilidade em água (20 °C) Hidrólise,Risco de reação violenta.Ponto de fusão -73 °CMassa Molar 102.08 g/molDensidade 1.08 g/cm3 (20 °C)Valor de pH 3 (10 g/l, H2O, 20 °C)Ponto de Ebulição 138 - 140.5 °C (1013 hPa)

Informações de segurança

Frases RR10-20/22-34Inflamável. Nocivo por inalação e ingestão. Provoca queimaduras.

Frases S

S26-36/37/39-45Em caso de contacto com os olhos, lavar imediata e abundantemente com água e consultar um especialista. Usar vestuário de proteção, luvas e equipamento protetor para os olhos/face adequados. Em caso de acidente ou de indisposição, consultar imediatamente o médico (se possível mostrar-lhe o rótulo).

Categorias de perigoInflamável, nocivo, corrosivo

Símbolo de PerigoCorrosivo

Anexo III

Acetanilida

Informações sobre o produto

Sinônimo N-PhenilacetamidaFórmula C8H9NO Fórmula Química CH3CONHC6H5

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Massa Molar 135.16 g/mol

Dados físico-químicos

Solubilidade em água 5 g/l (20 °C) Ponto de fusão 115 °C Massa Molar 135.16 g/mol Densidade 1.22 g/cm3 (20 °C) Valor de pH 5 - 7 (10 g/l, H2O, 25 °C) Ponto de Ebulição 304 °C (1013 hPa)

Informações de segurança

Frases R R 22Nocivo por ingestão.

Categorias de perigo Nocivo

Símbolo de PerigoPrejudicial

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