Síntese do p-iodo-nitrobenzeno

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ[pic 1]

SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

CQ129-Química Orgânica Experimental III

RELATÓRIO RESUMIDO

Título do Experimento: Síntese do p-iodo-nitrobenzeno

Alunos: Adolfo Guilherme Krüger

          Jéssica Stival

Turma: B1                       Equipe: B                                   Data do experimento: 13/05/2015

 

OBSERVAÇÕES EXPERIMENTAIS, RESULTADOS E DISCUSSÃO

        O p-iodo-nitrobenzeno é um sólido de cor castanha, que apresenta ponto de fusão de 171-173°C e principal aplicação é como intermediário de reação.

Uma reação comum em compostos aromáticos é a de substituição aromática eletrolítica, através da qual é possível introduzir diferentes substituintes no anel aromático. As aminas aromáticas, chamadas arilaminas, são de grande importância na química orgânica, devido a sua fácil obtenção e reatividade. Os grupos –NH2, -NHR e –NR2 são fortemente ativadores e orto e para dirigentes, sendo altamente reativos na substituição aromática eletrofílica, o que pode ser um fator negativo, pois é difícil evitar a polissubstituição. A importância das aminas aromáticas como intermediários sintéticos, tem a ver com a facilidade com que podem ser transformadas em outros produtos, via sais de arenodiazônio, visto que o grupo diazônio (N2) pode ser substituído por um nucleófilo em uma reação de substituição. A formação desses sais se dá através da reação do nitrito de sódio em meio ácido com uma amina primária aromática, reação está chamada de diazotação.

Como os sais de arenodiazônio são instáveis, estes se decompõe facilmente pela perda de N2 formando um cátion arila que reagem rapidamente com outros reagentes adicionados a mistura (CuCl, CuBr, KI, etc.) para formar haletos de arila, nitrilas, fenóis entre outros. A temperaturas abaixo de 5°C os sais de arenodiazônio se decompõe lentamente, portanto a síntese dos mesmos é feita utilizando-se banhos de gelo, sendo o produto gerado in situ, visto que muitos sais de diazônio são explosivos em fase sólida sendo portanto perigoso isola-los.  

A diazotação de uma amina primária ocorre em uma série de etapas, sendo que em uma das etapas é possível verificar que em presença de ácido forte, o ácido nitroso se dissocia para produzir íons +NO. Estes íons então reagem com o nitrogênio da amina para formar um íon N-nitrosamônio instável como um intermediário. Este intermediário então perde um próton para formar uma N-nitrosamina, que por sua vez, tautomeriza para um diazoidróxido em uma reação que é semelhante à tautomerização ceto-enólica. Então em presença de ácido, o diazoidróxido perde água para formar o íon diazônio. Os sais de diazônio são então utilizados como um intermediário na síntese de uma grande variedade de compostos, através da reação de substituição do íon –N2+.

A reação em questão para a produção de iodetos de arila tem como método padrão a reação direta com o iodeto de potássio, sem a necessidade de ser catalisada por sais de cobre, que é adicionado ao meio reacional reagindo a temperatura ambiente ou sob aquecimento, a fim de aumentar a velocidade da reação.

O mecanismo detalhado da reação esta descrito em anexo a este relatório.

A seguir, são apresentadas as quantidades de matéria calculadas para o experimental e observações experimentais, bem como o cálculo da perspectiva de rendimento do processo.

        Em um béquer dissolveu-se cuidadosamente 1,35 mL de ácido sulfúrico concentrado em 9,9 mL de água destilada. Foi adicionado 1,650 g de p-nitro-anilina e agitou a mistura, à temperatura ambiente, durante 30 minutos. Após esse tempo, a mistura reacional foi resfriada a 0-5ºC, utilizando banho de gelo e sal, e adicionou-se, lentamente e com agitação, uma solução gelada contendo 0,82 g de nitrito de sódio em 2,47 mL de água. Durante a adição, a temperatura não ultrapassou dos 5ºC. Em seguida, agitou-se a mistura durante 5 minutos (a 5ºC). Verificou-se o final da diazotação através de ensaio com solução de amido iodetado. Em seguida passou-se para etapa 2 onde filtrou-se a solução gelada do sal de diazônio preparado anteriormente. O filtrado foi adicionado, com agitação, a uma solução de 3,3 g de iodeto de potássio em 9,9 mL de água destilada, contida em béquer de 250 mL. Durante a adição ocorreu desprendimento de nitrogênio. Agitou-se a solução durante 30 min, para facilitar o desprendimento do gás nitrogênio e após isso, filtrou-se o precipitado formado em um funil de Büchner. O produto foi lavado com água gelada até pH neutro, observado em papel indicador universal. Foi deixado secar à temperatura ambiente para posterior purificação.