SUBSTITUIÇÃO ELECTROFÍLICA AROMÁTICA

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia[pic 1]

DQE – Departamento de Química e Exatas

Química Quimica Orgânica Experimental I

Docente: Galber santos

- Prática N° 01-

SUBSTITUIÇÃO ELETROFÍLICA AROMÁTICA

Síntese da p-nitroacetanilida

Discente: Alana de Jesus

Beatriz Nascimento

Natiele Leite

Jequié-Ba

Março de 2018

Objetivo

• Conhecer as condições experimentais para uma reação de nitração.
• Utilizar métodos de isolamento, purificação e caracterização de um produto orgânico.
• Discutir o mecanismo de uma reação de substituição eletrofilica aromática (nitração).

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais e Reagentes

• Erlenmeyer de 125 mL
• Béquer
• Funil de Büchner
• Papel indicador de pH
• Chapa de aquecimento
• Água
• Gelo
• Sal comercial
• Álcool etílico
• Ácido acético glacial
• Termômetro
• Ácido sulfúrico
• Ácido nítrico concentrado
• Funil de separação
• Pipeta Pasteur

Método

[pic 2]

Resultados e discussões

Ao misturar a acetanilida com o ácido acético glacial e o ácido sulfúrico foi obtido uma suspenção, que foi resfriada em banho de gelo e sal. O banho de gelo teve a função de regular a temperatura, sem o banho de gelo pode ocorrer a formação de isômeros não esperados para a reação. Em uma segunda etapa foi preparada uma solução sulfonítrica, onde é misturado ácido nítrico (HNO3) com ácido sulfúrico (H2SO4) concentrados.

O ácido sulfúrico possui um pKa maior que o ácido nítrico. De acordo com os valores relativos de pKa, o ácido sulfúrico atua com protonador. Logo, o ácido nítrico ou ácido conjugado pode ser protonado formando assim uma espécie nitrante. 

A reação da mistura sulfonítrica com a acetanilida é uma reação exotérmica, onde com a adição do ácido aumenta-se a velocidade da reação e consequentemente aumenta a concentração do eletrofilo, o íon nitrônio, NO2+. O ion nitronio ocorre por que o ácido sulfúrico é mais forte que o ácido nítrico, e por isso perde prótons.  Sua formação é catalisada pelo uso de ácido sulfúrico concentrado.

1° Etapa: O ácido nitrico recebe um próton do ácido mais forte, ácido sulfúrico.

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2° Etapa: Depois de protonado, o ácido nitrico pode dissociar-se para formar o ion nitrônio, NO2+

[pic 4]

A mistura sulfonítrica foi adicionada aos poucos a suspensão resfriada, sempre controlando a temperatura, para que a mesma não ultrapasse a temperatura máxima de 10° C, evitando assim a formação de isômeros e ou a carbonização da acetanilida.

A solução foi removida do banho de gelo e foi deixada em repouso por 1 hora para que a reação ocorresse. Durante esse tempo acontece a formação da p-nitroacetanilida através de uma reação de substituição eletrofílica aromática.

Nesse tipo de reação, um átomo de hidrogênio do composto aromático é substituído por um eletrófilo (E+). (BARBOSA, 2012, p. 125).

A reação é melhor explicada no mecanismo abaixo:

3ª Etapa: O íon NO2+ (eletrófilo) reage com a acetanilida para formar o íon arênio (estabilizado por ressonância).

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4ª Etapa: O íon perde um próton para uma base de Lewis e transforma-se na p-nitroacetanilida. O ácido sulfúrico (que foi usado como catalisador) é regenerado.

[pic 6]

A acetanilida reage com o ácido nítrico concentrado para produzir o nitrobenzeno. A nitração aromática consiste na substituição de um hidrogênio do anel aromático pelo ion nitronio.

O agente de nitração (NO2+) é um bom eletrofilo. A reação é favorecida para o átomo de carbono no anel aromático com maior densidade eletrônica. Ou seja, há uma transferência de elétron de um ânion para o cátion nitrônio.

        Equação Geral

 [pic 7]

O produto foi purificado através da técnica de recristalização, onde o mesmo foi colocado dentro de um tubo de ensaio e solubilizado em álcool etílico a quente, para que as impurezas permanecessem no líquido já que a p-nitroacetanilida não é solúvel no solvente a frio.

Após a lavagem o produto foi separado por técnica de decantação, onde o sólido obtido foi armazenado dentro de uma placa de petri e a água-mãe, resultante da técnica de solubilização a quente, foi armazenado em material plástico e colocado na capela para que o solvente seja evaporado e após a sua secagem seja verificado a sua respectiva massa.

Após a secagem o produto formou um sólido de cor amarela, sendo característico da p-nitroacetanilida, a mesma obteve uma massa teórica de 4,899g, e um rendimento final de 75,20%