Relatório Orgânica 2-Síntese Da Cicloexanona (Reparado)

8/16/2019 Relatório Orgânica 2-Síntese Da Cicloexanona (Reparado)

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OXIDAÇÃO DO CICLOEXANOL – SÍNTESE DA CICLOEXANONA


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1 INTRODUÇÃO

Na indústria da química orgânica, a oxidação constitui um dos meios

mais poderosos utilizados nas sínteses de derivados orgânicos. Há muitos ediversos processos de oxidação. Um produto orgânico de oxidação depende de

vários fatores: força do agente oxidante, e natureza do álcool utilizado (figura

1). Neste trabalho, foi sintetizada a cicloexanona por oxidação de um

álcool secundário – o cicloexanol.

O NaOCl (hipoclorito de sódio) é o agente oxidante mais suave, e seu

fator poluente é mais facilmente neutralizado e descartado no meio ambiente.

Comercialmente, é vendido em solução com o nome de água sanitária, o que

prova sua baixa capacidade tóxico-poluente.

Figura 1. Os produtos da oxidação de alcoóis. Fonte: Google Imagens.

Conforme dito, a preparação da cicloexanona foi realizada a partir do

cicloexanol, álcool secundário (figura 2). Os alcoóis secundários são

compostos em que o carbono da hidroxila está ligado a dois outros átomos de

carbono e a apenas um átomo de hidrogênio. Portanto, só haverá uma

localização na molécula em que o oxigênio presente no meio poderá atacar e

será formado apenas um tipo de produto que sempre será uma cetona.


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Figura 2: Estrutura da reação para a síntese da cicloexanona. Fonte: Google Imagens adaptado.

2 OBJETIVO(S)

Este trabalho tem como objetivos preparar a cicloexanona a partir do

cicloexanol; discutir sobre o teste de identificação com 2,4-Dinitrofenilidrazina;

aprender, através do método experimental, sobre a oxidação de compostos

orgânicos.

3 METODOLOGIA

A adição de hipoclorito de sódio sobre a mistura de cicloexanol – ácido

acético glacial submetida a aquecimento foi feita por meio de um funil de

separação controlando a temperatura e mantendo – a entre 40 – 45 ºC. Quanto

à purificação, esta foi efetuada através de uma destilação por arraste a vapor,

que se baseia na extração de substâncias que se decompõem em

temperaturas próximas ao seu ponto de ebulição, e que não são solúveis em

água nem em seus vapores.

4 MATERIAIS E REAGENTES

Materiais utilizados para a realização do procedimento de acordo com a

tabela 1.

Tabela 1.

Materiais

Tipo Quantidade Capacidade (mL)

Balão de fundo redondo 01 500


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Manta de aquecimento com regulador de voltagem 01 -----

Termômetro 01 ------

Condensador de tubo reto com cabeça de destilação 01 ------

Mangueiras de látex ------ ------

Funil de separação 02 250/500

Erlenmayer 02 250/500

Funil de vidro 01 ------

Banho de gelo ------ ------

Vidro de relógio 01 ------

Espátula 01 ------

Proveta 02 25/100

Balança analítica digital 01 ------

Reagentes utilizados para a realização dos procedimentos de acordo

com a tabela 2.

Tabela 2.

Nome Fórmula Toxicidade

Ciclohexanol C6 H12 O Tipo de contato:líquido – queimará a pele e olhos; prejudicial, se ingerido.

Ácido acéticoglacial

C2 H4 O2 Tipo de contato:vapor – irritante para o nariz e a garganta. Se inalado,causará tosse, náusea, vômito ou dificuldade respiratória.Tipo de contato:líquido – prejudicial, se ingerido. Queimará os olhos e apele.

Hipoclorito desódio comercial

NaClO Ingestão: se ocorrer causará irritação, corrosão no tratogastrointestinal, dor e vômitos. Inalação: Tosse, sufocação eirritação. Contato com a Pele: É irritante e corrosivo,podendo levar a dermatites. Contato com os Olhos: Dor,irritação, podendo levar à cegueira.

Bissulfito desódio

Na H SO3 - Na2 S2 O3

Tipo de contato:líquido – irritante para a pele e olhos. Prejudicial, seingerido.

Hidróxido desódio

NaOH -H2O

Tipo de contato:líquido - queimará a pele e olhos. Prejudicial, se ingerido.

Cloreto de NaCl Contato com a pele: leve irritação.


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sódio comercialContato com os olhos: leve irritação.

Sulfato desódio anidro

Na2SO4 Contato com os olhos: podem ser causadas severasirritações; Inalação: pode causar irritação nasal e espirros; Ingestão: pode causar irritação imediata e possível danos à

mucosa bucal e ao trato gastrintestinal.

5 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Figura 3 – fluxograma do procedimento experimental para a síntese da

cicloexanona.

8,0 mL de ciclohexanol + 4,0mL de ácido acético glacial

Misturar

Aquecer

130 mL dehipoclorito de sódio

Adicionar lentamente

Esfriar em repouso

20-25

minutos.

Manter a temperatura

entre 40-45 ºC.

20-25minutos.

3 mL de bissulfito desódio.Transferir

75 mL de NaOH 6M.

(Destilação porarraste a vapor)Destilado250 mL. Resíduo

Descarte(Separação)

3 g de NaCl.

Fase nº1Fase orgânica –

cicloexanona. Fase nº2

DescarteFaseaquosa.Na2SO4

Pesar o produto.


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6 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Dados:

g de NaCl(s) = 3.0249; Frasco sem amostra (g) =

69.6742;

Frasco com amostra (g) =

79.9173;

Ponto de ebulição cicloexanol

(°C) 161;

Ponto de fusão cicloexanol(°C) 23,9;

Peso molecular do

cicloexanol = 100,16 g/mol

Ponto de ebulição

cicloexanona (°C) 155,8;

Ponto de fusão cicloexanona(°C) -45;

Peso molecular da

cicloexanona = 98,15 g/mol

Cicloexanona (g) = frasco

c/amostra (g) – frasco

s/amostra (g);

Cicloexanona (g) = 10,2431;

Densidade do cicloexanol =

0,947 g/cm3 (20°C);

Densidade da cicloexanona=

0,945 A 20 °C.

Inicialmente, foi misturado em um erlenmayer o ciloexanol e o ácidoacético glacial. Depois de montar o sistema para a adição do hipoclorito de

sódio submetendo a mistura a aquecimento, demos partida à primeira etapa do

procedimento. A adição do hipoclorito de sódio sobre a mistura foi feita

lentamente por um período de aproximadamente 10 minutos e com controle da

temperatura para que se tenha um bom rendimento.

A reação ocorre em quatro etapas, conforme mostra a figura 4:


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Figura 4: Mecanismo proposto para a síntese da cicloexanona. Fonte:

http://www.juliocarreiro.com.br/oxidacao.pdf .

Na primeira etapa, observamos que o cicloexanol ao entrar em contato

com o ácido acético glacial ataca o hidrogênio deste rompendo a ligação O-H.

Ao romper a ligação, o oxigênio adquire uma carga parcial negativa e o álcool

positiva, tornando-se protonado. Na segunda etapa, com a adição do

hipoclorito de sódio à mistura, a emulsão começa a ser formada. Nesta etapa,

o cicloexanol protonado sofre ataque deste rompendo uma das ligações H-O+ -

H pelo cloreto, deslocando assim a água. Ao final da adição, adicionamos à

mistura o bissulfito de sódio, para que a emulsão seja quebrada e separar a

fase orgânica da fase aquosa.

Na terceira etapa, o álcool protonado perde um hidreto e a ligação O-Cl

é rompida, levando à formação de uma dupla ligação entre C-O. Nesta etapa

foi adicionado também o hidróxido de sódio, para neutralizar o caráter ácido do

hipoclorito de sódio ainda presente no meio. Após a adição, toda a solução foi

introduzida no balão para ser destilada por arraste a vapor.

Na quarta e última etapa, a cicloexanona em meio aquoso perde ohidrogênio para a água, formando como produto final a cicloexanona. Após a

destilação, observamos a formação de uma segunda emulsão, pois a

cicloexanona é imiscível em água. Para quebra – la, adicionamos uma

pequena quantidade de cloreto de sódio e separamos as fases com a ajuda de

um funil de separação. Já para eliminar os resquícios de água e obter um

produto mais puro, utilizamos uma pequena quantidade de sulfato de sódio

anidro, que é um agente secante.

http://www.juliocarreiro.com.br/oxidacao.pdfhttp://www.juliocarreiro.com.br/oxidacao.pdfhttp://www.juliocarreiro.com.br/oxidacao.pdf


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Teste de conf irmação

Para a identificação da cicloexanona com 2,4-Dinitrofenilidrazina , foi

feito um teste em tubo de ensaio com cicloexanol (1), cicloexanona (2) e cetona

(3). Observamos a formação de um precipitado de cor alaranjada forte nostubos 2 e 3, o que mostra que o produto da síntese é, de fato, a cicloexanona

(2) .

Rendimento:

A estequiometria da reação é de 1:1, então:

Como o cicloexanol foi utilizado em volume, calculamos sua massa a

partir da densidade:

=

≫ = ×

= 8,0 × 0,947g

cm

= ,

Agora, podemos calcular o nº de mol do reagente limitante (cicloexanol)

para encontrar a massa esperada de cicloexanona para um rendimento de

100%:

° =

° =7,576

100,16

° = 0,0756


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° = º

= º ×

= 0,0756 × 98,15

= 7,4201

7,4201 − − − − − −100%

10,2431 − − − − − −

= 138,04 %

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O rendimento obtido foi de 138,04%, o que podemos considerar como

insatisfatório. Dentre os fatores ponderáveis para o rendimento excessivo,

podemos destacar a presença de impurezas no produto final, o uso de

reagentes com prazo de validade vencido, o que pode interferir nas reações, e

o possível erro humano durante a realização dos procedimentos. Quanto à

identificação da cicloexanona, esta foi realizada com sucesso.

Através desta prática, pudemos revisar sobre as condições que regem

as reações de oxidação e aprendemos sobre esta quando aplicadas a

compostos orgânicos.


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8 REFERÊNCIAS

SYKES, Peter. Guia de mecanismos da química orgânica. Rio de Janeiro:

[São Paulo]: Ao Livro Técnico, Editora da Universidade de São Paulo, 1969.302 p.

SOLOMONS, T. W. Graham; FRYHLE, Craig B. Química orgânica 1. 8. ed.

Rio de Janeiro: LTC, 2005. v.1

MCMURRY, John. Química orgânica. 4. ed Rio de Janeiro: Livros Técnicos e

Científicos, 1997. v. 1.

Nascimento, M.G. do. Aposti la de Química Orgânica Experimental , p.68.

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Acesso em 01 de novembro de 2013.

Disponível em: http://www.infoescola.com/quimica/processos-defracionamento-

de-misturas-homogeneas/ Acesso em 01 de novembro de 2013.

Disponível em:

http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=C

ICLOHEXANL Acesso em 02 de novembro de 2013.

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C1CIDO%20AC%C9TICO%20GLACIAL Acesso em 02 de novembro de 2013.

Disponível em:

http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=B

ISSULFITO%20DE%20S%D3DIO Acesso em 02 de novembro de 2013.

Disponível em: http://www.quimiclor.com.br/produtos/pdf/fispq2_8.pdf Acesso

em 03 de novembro de 2013.

Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA5rYAI/sintese-ciclo-

hexanona Acesso em 03 de novembro de 2013.
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