UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSEQUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL VI

TURMA CBPROFESSOR: NELSON ANGELO DE SOUZA

MARCEL DA SILVA AMORIM GOMES

RELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL VI

SÍNTESE DO COMPOSTO: DIBENZALACETONA

NITERÓIJULHO DE 2013

1 – INTRODUÇÃO

Reações de adição Nucleofílica em Compostos Carbonilados

Os aldeídos e as cetonas são caracterizados pela presença de carbonila, uma

ligação dupla C==O polar e com densidade eletrônica deslocada para o oxigênio, o que

favorece o ataque nucleofílico ao carbono. As reações típicas dos aldeídos e cetonas são

reações de adição nucleofílica à carbonila, cujo mecanismo geral está mostrado na

figura 1.

FIGURA 1. Mecanismo geral de adição nucleofílica em Compostos Carbonilados

Os aldeídos e cetonas sofrem com facilidade à adição nucleofílica devido o

arranjo trigonal plano dos grupos em torno do átomo de carbono da carbonila, que

proporciona o ataque acima ou abaixo do plano do grupo carbonila.

A adição nucleofílica à ligação dupla carbono-oxigênio pode ocorrer de duas

maneiras diferentes. Na primeira delas, com ataque de um nucleófilo forte, a adição

converte o aldeído ou cetona com estrutura trigonal plana em um produto tetraédrico.

Na segunda a reação é catalisa por ácido forte e um nucleófilo fraco, o ácido liga-se a

um par de elétrons do oxigênio e aumenta o caráter catiônico do átomo de carbono.

Vários nucleófilos podem ser adicionados à carbonila, tais como a água, o

álcool, derivados de amônia, o íon cianeto, carbânion, derivados de organometálicos ou

enolatos.

Em geral, os aldeídos são mais reativos nas condições nucleofílicas do que as

cetonas, tanto os fatores estéricos quanto eletrônicos favorecem os aldeídos. A maior

estabilização da cetona em relação ao seu produto significa que a constante de

equilíbrio para a formação do produto tetraédrico a partir de uma cetona é menor e a

reação menos favorecida.

A adição nucleofílica a uma ligação dupla carbono-oxigênio pode formar um

produto estável em determinadas condições de reação. Então é possível isolar os

produtos com a seguinte estrutura geral:

FIGURA 2. Estrutura geral de um produto de adição nucleofílica a carbonila.

Em outras reações o produto formado inicialmente pode ser instável e sofrer

espontaneamente reações subseqüentes.

As reações de adição de carbânions são bastante utilizadas em sínteses, dentre as

reações de adição de carbânions, destacam-se a condensação aldólica, a reação de

Perkin e a reação de Knoevenagel.

A dibenzalacetona é um composto orgânico de forma sólida e coloração

amarelada, usada como componente em protetores solares e como ligante na química de

organometálicos.

O composto pode ser preparado em laboratório por uma condensação aldólica,

que começa com dois compostos carbonilados diferentes, chamada de reação aldólica

cruzada.

R

`R OHNu

2 – OBJETIVO

Sintetizar a dibenzalacetona a partir da reação de adição nucleofílica do aldeído benzóico com a acetona, como também obter percentagem de rendimento do produto.

3 – MATERIAS E MÉTODOS

3.1 Materiais

- Equipamentos e vidrarias utilizadas:

Tabela 1 – Equipamentos e Vidrarias utilizados no experimento

Equipamentos e Vidrarias Quantidade

Béquer 3

Erlenmeyer 3

Balão de fundo redondo 1

Proveta 3

Funil de Buchner 1

Pissete 1

Suporte Universal 1

Espátula 1

Balança Analítica 1

Kitassato 1

Bastão de Vidro 1

Termômetro 1

Vidro de Relógio 1

Balde de gelo 1

Garra com mufa 1

- Reagentes utilizados:

Tabela 2 – Reagentes utilizados e suas constantes físicas

Substância MolÍndice de Refração

PF (°C) PE (°C) Densidade Solubilidade

Acetona 58,08 1,3591 -94 56,5 0,79Muito solúvel em álcool e

água.Água 18,02 1,3333 0 100 1,000 Solúvel em álcool.

Aldeído benzóico

106,12 1,5456 -56 179 1,050 Solúvel em álcool e água.

Dibenzalace-tona

234,28 -110-

111(Cis)60(trans)

- -

Praticamente insolúvel em água, muito pouco solúvel em álcool, éter, solúvel em

acetona e clorofórmio.

Etanol 46,07 1,3611 -114,1 78,5 0,7893Miscível em água, benzeno, clorofórmio, ácido acético,

éter.Hidróxido de

sódio40,01 - 318 - 1,35

Solúvel em água, etanol, metanol e glicerol.

3.2 - Procedimento Experimental

Primeiramente distribuiu dentro da capela certo volume dos reagentes em

erlenmeyer coberto por béquer. Com ajuda de provetas foi retirado e medido em proveta

o volume utilizado para cada reagente.

Em um balão de fundo redondo de 250mL, adicionou-se com uma espátula 2,8 g

(0.07 mol) de hidróxido de sódio em 25 mL água e 20 mL de etanol anteriormente

adicionados por proveta. Nessa mistura, introduziu-se sob agitação constante 3,10 mL

(0,03 mol) de aldeído benzoico e aproximadamente 1,00 mL (0,013 mol) de propanona.

Agitou-se continuamente por 30 minutos em um banho de gelo para manter a

temperatura entre 20-25°C controlada por termômetro

Ao término, filtrou-se à vácuo os cristais de dibenzalacetona, que são amarelos,

em funil de Buchner, lavando o precipitado com água destilada gelada para retirada do

excesso de base presente.

Logo depois foram recolhidos os cristais, o produto foi envolvido em papel de

filtro e guardado durante o período de duas semana, para a eliminação de água da

amostra.

Após esse período, realizou-se a pesagem em um vidro de relógio previamente

identificado, encontrou-se o peso bruto (m=2,933g).

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Principais reações e mecanismos:

A síntese da dibenzalacetona utiliza-se solução de hidróxido de sódio, aldeído

benzóico e acetona. A equação química que descreve a reação de adição nucleofílica à

carbonila da dibenzalacetona é a seguinte:

FIGURA 3. Metodologia da síntese da dibenzalacetona.

1ª Etapa: Formação do íon enolato (I)

Nesta etapa a base (o íon hidróxido) remove um próton do carbono de uma

molécula da cetona (ou de uma molécula de benzalacetona) e forma íon enolato

estabilizado por ressonância.

FIGURA 4. Formação do íon enolato.

2ª Etapa: Formação do alcóxido (I)

O íon enolato age então como nucleófilo, como um carbânion, ataca o carbono

da carbonila da molécula do aldeído, formando um íon alcóxido.

FIGURA 5. Formação do íon alcóxido.

3ª Etapa: Protonação do íon alcóxido (I)

O íon alcóxido remove um próton de uma molécula de água

FIGURA 6. Protonação do íon alcóxido.

4ª Etapa: Eliminação (Desidratação I)

Em seguida ocorre uma reação de eliminação, mais especificamente a desidratação, formando a insaturação na cadeia com produção da benzalacetona.

FIGURA 7. Formação do benzalacetona

Em seguida ocorre uma reação de eliminação, mais especificamente a desidratação, formando a insaturação na cadeia. O mesmo mecanismo se repete, até que ocorre a formação da dibenzalacetona.

5ª Etapa: Formação do íon enolato (II)

Novamente, o íon OH- ataca um dos hidrogênios ácidos, ocorrendo a formação de um novo íon enolato.

FIGURA 8. Formação do segundo íon enolato.

6ª Etapa: Formação do alcóxido (II)

O segundo íon enolato age como nucleófilo e ataca o carbono da carbonila da

molécula do aldeído, formando um íon alcóxido.

FIGURA 9. Formação do segundo íon Alcóxido

7ª Etapa: Protonação do íon alcóxido (II)

O íon alcóxido remove um próton de uma molécula de água.

FIGURA 10. Protonação do segundo íon alcóxido.

8ª Etapa: Eliminação (Desidratação II)

Em uma segunda reação de eliminação, desidratação, ocorre a formação da dibenzalacetona.

FIGURA 11. Formação do benzalacetona

Dependendo das condições e reagentes utilizados pode-se ter formação de

isômero trans ou cis da dibenzalacetona. Neste caso, ocorreu a formação do isômero

trans, que é o produto termodinamicamente predominante e mais estável nestas

condições de reação; podendo aparecer o cis como impureza.

4.2 Cálculo do Rendimento:

O filtrado foi deixado para secar ao ar e temperatura ambienta durante 15 dias,

ao final obteve-se uma massa de 2,933g de Dibenzalacetona.

Analisando a relação estequiométrica entre o aldeído benzóico e a

dibenzalacetona, através da reação, podemos afirmar que a proporção é de 2:1. Assim,

temos:

2 mol de aldeído benzóico – 1 mol de dibenzalacetona

0,030 mol de aldeído benzóico – 0,015 mol de dibenzalacetona

106,12 g de aldeído benzóico – 117,14 g de dibenzalacetona

3,18 g de aldeído benzóico – x g de cloreto dibenzalacetona

x = 3,51 g de dibenzalacetona

3,51 g de dibenzalacetona – 100%

2,933 g de dibenzalacetona – z%

z = 83,56% de rendimento de dibenzalacetona

Tendo como parâmetro o rendimento da literatura, 75-80%, podemos afirmar

que, o rendimento alcançado de 83,56%, foi satisfatório e o experimento ocorreu com

sucesso.

5 – CONCLUSÃO

A síntese da p-nitroacetanilida foi realizada com êxito, com rendimento obtido de

83,56%, alcançando o rendimento estabelecido da literatura, o rendimento esperado

seria de aproximadamente 85-90%.

6 – BIBLIOGRAFIA

1. BRUICE, Paula Yurkanis. Química Orgânica. 4.ed. São Paulo: Pearson Prentice

Hall, 2006. v. 2. p. 40- 49.

2. MORRISON, Robert T; BOYD, Robert N. Química Orgânica. Volume Único. 5º Edição. 1972. Editora Fundação Calouste Gulbenkian. Av. de Berna, Lisboa. Págs: 535 a 556.

3. Solomons, T. W. G., Fryhle, C., B., “Química Orgânica” – Vol 2, 8º ed., Rio de Janeiro, LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2005.

4. Soares, B., de Souza, N. A., Pires, D. X., “Química Orgânica”, Rio de Janeiro, Editora Guanabara S.A., 1988.

5.