Preparação e Recristalização da Acetanilida

Síntese e Purificação da
Acetanilida
Alunos:
Thiago Moura Bego
Vagner Antonio Moralles
Docentes:
Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira
Profa. Dra. Angela Regina Araújo
Acetanilida
• Sinônimos : N-fenilacetanida, Anilida do ácido acético, Acetanilina,
Acetilaminobenzeno.
• Descrição física: sólido cinza ou branco.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: irritação das vias digestivas, náusea, vômito, dores
abdominais, hipermotilidade intestinal, diarreia, possibilidade de
hemorragia gástrica, possibilidade de distúrbios renais (nefrite).
 Por inalação: irritação das vias respiratórias, tosse, dispneia, edemas
pulmonares; efeitos no sangue cianose, metahemoglobinemia, possível ação
anticoagulante no sangue.
 Poder irritante: deve ser considerado de poder irritante primário pela pele e
em contato com os olhos.
Farmacologia
•
•
•
•
Em 1886 os médicos Cahn e Hepp descobriram as propriedades analgésicas e antipirética da
acetanilida.
A descoberta ocorreu por acidente, devido a troca do frasco de naftaleno pelo de acetanilida em
testes como vermífugo.
Aminas aromáticas aciladas que são utilizadas como analgésico e antipirético em medicamentos de
uso livre:
O uso contínuo ou excessivo da acetanilina pode causar uma doença no sangue chamada de
metaemoglobinemia. Nesta doença o átomo central da hemoglobina passa de Fe(II) a Fe(III) para
dar metaemoglobina, que não funciona como carregador de oxigênio no sangue.
Hemácia
Heme
3
Acetilação de Aminas
Grupo acila
• Motivos para a acetilação de aminas:


o
o
o
“Proteger” o grupo funcional amina primária ou secundária;
As aminas aciladas :
São menos suscetíveis à oxidação;
São menos reativas em reações de substituição em aromáticos;
Têm menos tendência a participar em muitas reações típicas das aminas livres .
• O grupo amina pode ser regenerado por hidrólise ácida ou básica.
• As principais maneiras de obter aminas aciladas são : com uso de anidrido acético, cloreto
de acetila ou ácido acético glacial.
4
... Acetilação de Aminas
• Com cloreto de acetila :
A reação é vigorosa, com liberação de HCl,
que converte metade da amina em cloridrato,
o que impede a reação
• Com ácido acético glacial:
É econômico porém exige
aquecimento por longo tempo.
• Com anidrido acético:
A reação de hidrolise é lenta o
suficiente para que a acetilação seja
feita em água. O produto é de alta
pureza e bom rendimento.
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Mecanismo
6
Solução Tampão
• Um tampão é constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada
ou de uma base fraca e seu ácido conjugado.
•
É necessário que existam quantidades de mesma ordem de grandeza de ácido e
base ( dentro de um fator de 10) para que a ação de tamponamento seja
significativa.
• Uma solução tampão resiste a uma mudança de pH quando ácidos ou bases são
adicionados ou quando ocorre diluição.
Tampão :Ácido acético + acetato de sódio
• O tampão é utilizado para evitar reação de hidrólise da acetanilida e para evitar a
protonação da amina.
Equação de Henderson-Hasselbalch


pKa do ácido acético = 4,76 a 25°C
8
Hidrólise ácida
9
Trituração do acetato de sódio
• Alguns compostos químicos são vendidos em
forma de lentilhas ou petrificados, esses formatos
são pouco solúveis. A trituração é utilizada para
aumentar a superfície de contato desses
compostos e consequentemente aumenta a
solubilidade.
Almofariz
• A moagem deve ser homogênea e realizada
através de movimentos circulares.
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Há necessidade do tampão ?
Preparação da acetanilida:
Rota A: Tampão
Rota B: Água
• PARÂMETRO ECONOMIA ATÔMICA OU PORCENTAGEM DE UTILIZAÇÃO
ATÔMICA (%A) :
%A = P.M. do produto desejado/Σ P.M. das substâncias produzidas
% A exprime o qaunto dos reagente foi incorporado ao produto.
• FATOR E:
fator E = Σ massas dos produtos secundários/massa do produto desejado
O fator E leva em consideração todas as substâncias utilizadas na reação, incluindo os
solventes (exceto água) e a parcela de reagentes não convertidos.
Quanto maior o valor de E, maor a massa de rejeito gerada (Portanto menos aceitavel o
processo, do ponto de vista ambiental.).
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... Há necessidade do tampão ?
A acetilação inicial da anilina gera ácido acético, que vai manter o pH da mistura reacional na
faixa ácida, protonando parcialmente a anilina; por outro lado, qualquer diacetil anilina
formada será decomposta pela água presente no meio reacional. A tabela abaixo compara o
rendimento entre as duas rotas:
Tabela de condições experimentais e rendimentos obtidos nas rotas testadas.
Tabela de resultados de rendimento atômico (%A) e fator E das rotas estudadas:
Portanto a síntese da acetanilida será realizada substituindo o tampão ácido acético/acetato de
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sódio por água
Agitação Magnética
Quando é utilizado:
• Quando é necessário misturar uma porção qualquer
ou gotas de uma substância em uma solução;
• Quando o calor é gerado no local, o qual pode
decompor uma preparação sensível;
• Em sistemas fechados;
• Em sistemas que deseja a exclusão do ar para evitar
a oxidação;
Como utilizar:
• Girar vagarosamente o reostato, inicialmente
no zero, até a velocidade desejada.
• Colocar o reostato no zero, esperar que o
agitador magnético pare , e então removê-lo
com uma pinça.
Agitadores magnéticos são ímãs permanentes, fechados
em cápsulas de vidro Pyrex ou Polietileno
Agitador magnético de
polietileno
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Filtração à pressão reduzida
Vantagens em relação a filtração por gravidade:
• É mais rápida ;
• Produz uma separação muito mais eficiente
deixando o sólido mais seco.
Grande
quantidade de
sólido
Pequena
quantidade de
sólido
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1)
2)
1 e 2- O papel de filtro
deve cobrir exatamente o
funil, isso é, deve cobrir
todos os furos do fundo,
mas não subir pelas
paredes laterais.
3)
4)
3- Molhar o papel de
filtro com um pouco de
líquido que se vai filtrar e
ligar imediatamente o
sistema de vácuo.
4- Com o auxilio de uma
bagueta verter a mistura
a ser filtrada.
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Exemplo de como calcular o rendimento estequiométrico da acetanilida bruta:
Determinação do Reagente Limitante:
• Quantidade de matéria de acetanilida que pode ser formada a partir de 15,5 g de
anilina:
𝑛 𝐴𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 = 15,5 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎 𝑋
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎
93,13 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎
𝑋
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎

𝒏 𝑨𝒄𝒆𝒕𝒂𝒏𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂 = 0,1664 mol de acetanilida
• Quantidade de matéria de acetanilida que pode ser formada a partir de 18,3 g de
anidrido acético:
n 𝐴𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
18,3 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜𝑋
=
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜
102,09 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜
𝑋
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜
n 𝑨𝒄𝒆𝒕𝒂𝒏𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂 = 0,1793 mol de acetanilida.
Portanto o reagente limitante é a anilina.

Cálculo do rendimento
estequiométrico de acetanilida
bruta:
• Como a anilina é o reagente limitante serão gerados na reação 0,1664 mol de acetanilida.
m(acetanilida) = 0,1664 mol de acetanilida X
135,16 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

m(acetanilida) = 22,5 g de acetanilida.
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Secagem de sólidos
•
Secagem dos cristais ao ar
Vantagem:
não utiliza calor (perigo de fusão ou
decomposição do sólido)
Problema:
exposição à umidade do ar se o
sólido for higroscópico
...secagem de sólidos
• Estufa
Placa de Petri
Vantagem:
Problema:
Vidro de relógio
estufa
Acelera o processo de secagem
Materiais que sublimam com facilidade
Cuidado com a temperatura de fusão dos cristais
Calcinar o papel de filtro
...secagem de sólidos
• Dessecador
Dessecador com sílica gel
•
Dessecador
pressão reduzida
Dessecador pressão reduzida
Ponto de fusão
• Grau de pureza da substância
• Faixa de ponto de fusão
• 0,5° a 1,0°C (ideal)
• > 1,0°C
IMPORTANTE:
• Ponto de fusão da acetanilida na literatura é em torno de
114°C
• Hidrato (acetanilida + água), p.f. = 84°C
23
24
...ponto de fusão
•
Equipamento
Separar duas amostras do sólido:
1ª amostra
•
•
Taxa de aquecimento alta
Verificar aproximadamente a
temperatura de fusão
2ª amostra
• Taxa de aquecimento pequeno
(quanto menor a taxa melhor a
leitura)
Fluxograma síntese da acetanilida :
26
Recristalização
•
Purificação de sólidos por remoção de impurezas tendo como base a
diferente solubilidade do produto que se pretende purificar
9 g substância A + 2g impureza B
Solubilidade (20°C) = 1g/100mL
Solubilidade (100°C) = 10g/100mL
Primeira cristalização
Mais puro (8g A + 1g B)
água-mãe (1g A + 1 g B)
Segunda cristalização
Puro (7g A)
água-mãe (1g A + 1 g B)
Tipos de Impurezas
OCLUSÃO ou ABSORÇÃO: São
impurezas encontradas dentro do cristal
ADSORÇÃO: São impurezas
encontradas na superfície do cristal
Impurezas da Acetanilida podem ser:
• Anilina
• Anidrido acético
• Água de lavagem
Impurezas Coloridas:
• Utilizar carvão ativo à solução a ser
aquecida (1 a 2% m/m)
Escolha do solvente apropriado
• Verificação da polaridade (“semelhante dissolve
semelhante”)
• O solvente deve dissolver grande quantidade da substância
em temperatura elevada e pequena quantidade em
temperatura baixa
• O solvente não deve reagir com o sólido
• Deve possuir baixo ponto de ebulição para que possa ser
facilmente removido
• Outros fatores como a facilidade de manipulação, a
volatilidade, a inflamabilidade, caráter tóxico e o custo
deve ser levado em conta
32
33
E se a amostra for bastante solúvel em um solvente e
pouco solúvel em outro?
Solventes mistos
Amostra
Dissolver com a menor quantidade possível do solvente mais solúvel a quente
Adicionar o solvente menos solúvel
Solução turva
Adicionar o solvente mais solúvel até que a turvação desapareça
Solução clara
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Recristalização da acetanilida
Acetanilida bruta
-
-
Líquido:
Solvente + impurezas da
acetanilida
Dissolver no solvente apropriado a uma
temperatura elevada (ponto de ebulição
do solvente);
Adicionar carvão ativo;
Filtrar a quente;
Recristalizar por resfriamento lento;
Filtrar a vácuo;
Lavar os cristais com solvente gelado
Sólido:
Acetanilida recristalizada
-Secar em dessecador;
Descarte em local apropriado
-Pesar;
-Medir o ponto de fusão;
-Calcular o rendimento;
-Comparar o ponto de fusão da
acetanilida pura com a bruta.
Acetanilida pura seca
Filtração a quente
Remoção de impurezas insolúveis
que iriam contaminar o sólido
durante a cristalização
Evita a precipitação da substância
Cálculo do rendimento
Rendimento =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
Rendimento nunca será 100%
POR QUE?
Reação em equilíbrio
9 g substância A + 2g impureza B
Solubilidade (20°C) = 1g/100mL
Solubilidade (100°C) = 10g/100mL
Primeira cristalização
Mais puro (8g A + 1g B)
água-mãe (1g A + 1 g B)
Segunda cristalização
Puro (7g A)
água-mãe (1g A + 1 g B)
EPI`S
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Ácido acético Glacial
• Sinônimos : ácido etanoico.
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: Pode ser perigoso se for engolido. Provoca queimaduras
graves.
 Por inalação: Pode ser perigoso se for inalado. O material é extremamente
destrutivo para os tecidos das membranas mucosas e do trato respiratório
superior.
 Contato com a pele: Pode ser perigoso se for absorto pela pele. Causa
queimaduras severas na pele.
Anilina
• Sinônimos : Fenilamina, aminobenzeno.
• Descrição física: Líquido.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: Irritação da via digestiva, náusea, vômito, dores
abdominais, hipermotilidade intestinal, diarreia.
 Por inalação: Irritação da via digestiva respiratória, tosse, dispneia, edema
pulmonar.
 Contato com a pele: Irritante.
 Contato com a Olhos: Irritante.
 Sistema nervoso central: Cefaleia, tontura, vertigem, sonolência, narcose,
perda de memória.
 No sangue: anemia, cianose, metaemoglobinemia.
Anidrido acético
•
•
•





Sinônimos : Anidrido do ácido acético, óxido acético, anidrido etanoico,
oxido de acetila.
Descrição física: Líquido claro e incolor.
Identificação dos perigos:
Por ingestão: Corrosivo. Causa queimaduras dolorosas no estômago, seguida
de náuseas e vômito.
Por inalação: Os vapores são corrosivos para as membranas das mucosas do
trato respiratório superior. Exposição ao vapor pode causar irritação no nariz,
garganta e tosse. Exposição a altas concentrações podem resultar em severos
danos pra os pulmões.
Contato com a pele: Corrosivo. Se não for removido com lavagem, pode
causar vermelhidão e depois se tornar branco rugoso.
Contato com a Olhos: Corrosivo. Em contato com o líquido ou vapor pode
causar sensações de queimadura e coceira. Dor e visão embaçada podem ser
seguidas de danos permanentes aos olhos.
Por exposição crônica: Repetidas e prolongadas exposições ao vapor podem
causar irritação a pele e irritação crônica nos olhos.
Acetato de sódio
• Sinônimos : acetato de sódio triidratado, sal sódico do ácido acético
triidratado, acetato de sódio anidro.
• Descrição física: pó cristalino branco.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: Grandes doses podem produzir dores abdominais, náuseas e
vômitos.
 Por inalação: Pode causar irritação no trato respiratório. Os sintomas
podem incluir tosse, irritação na garganta, dificuldade respiratória e dor no
peito.
 Contato com a pele e olhos: Irritação, vermelhidão e dor.
Clorofórmio
• Sinônimos : Triclorometano.
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: O líquido é venenoso quando ingerido.
 Por inalação: Tosse, dificuldade para respirar. A inalação constante e a
longo prazo pode provocar hipotensão, transtornos gastrointestinais, lesão
hepática e renal. É carcinogênico. Em caso de exposição prolongada pode
causar danos ao fígado, rins e coração.
 Contato com a pele: Pode causar irritação e queimaduras.
 Contato com os olhos: O Vapor e o líquido podem causar conjuntivite e
irritações.
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Etanol
• Sinônimos : Álcool etílico, álcool de cereais
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por ingestão: Causa dor de cabeça, sonolência e lassidão. Absorvido em
altas doses pode provocar torpor, alucinações visuais ,embriaguez,
podendo evoluir até perda total de consciência.
 Contato com a pele: : Em exposição prolongada da pele pode ocorrer o
desengorduramento com aparecimento de fissuras e dermatites
 Contato com os olhos: Irritação das mucosas da conjuntiva.
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Acetona
• Sinônimos : 2-propanona,dimetilcetona.
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por Inalação: Pode provocar sonolência e vertigens
 Por ingestão: Problemas gastrointestinais, cefaleias, salivação, náuseas,
vômitos, vertigens, narcose, coma.
 Informação adicional:
 Contato com a pele: Pode provocar secura da pele ou fissuras, por
exposição repetida.
 Contato com os olhos: Irritante. .Perigo de opacificação da córnea.
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Éter etílico
• Sinônimos : éter sulfúrico
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por Inalação: Se inalado em pequenas quantidades provoca irritação no
trato respiratório e provoca tonturas. Em grandes quantidades causa
excitação, irritação, sonolência, podendo levar a inconsciência. Após
longa e grave exposição, pode ocorrer a morte devido à falha respiratória.
 Contato com a pele: Causa irritação e queimaduras. Em exposição
prolongada e frequente com a pele causa dermatite seca e escamosa.
 Contato com os olhos: Causa irritação, queimaduras, provoca inflamação
crônica nas membranas das mucosas.
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Benzeno
• Sinônimos : Benzol, cicloexatrieno.
• Descrição física: Líquido incolor.
• Identificação dos perigos:
 Por Inalação: Irritação, tosse, dispneia.
 Por ingestão: Irritação, náusea, vômito, dores abdominais, hipermotilidade
intestinal, diarreia. Pode causar refluxo na via respiratória, em particular
em caso de vômito.
 Contato com a pele: Ação desengraxante cutânea com vermelhidão,
dermatite e alergia.
 Contato com a pele: Pequenos nódulos dolorosos, lesões necróticas.
 Sangue: Anemia, leucopenia.
 Sistema nervoso central: Cefaleia, ansiedade, nervosismo, tremor,
convulsões.
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Descarte
• Acetanilida : Misturar com solvente inflamável e encaminhar para incineração.
• Ácido acético glacial : Esse material combustível deve ser queimado em um
incinerador químico equipado com um pós-combustor e
purificador de gases.
• Anilina: Mande o produto para um local de incineração autorizado.
• Anidrido acético: Adicione a cada 5 [mL] de anidrido. 60 [mL] de NaOH 2,5
[M]. Mantenha 12 horas sob agitação, evitando que a temperatura da reação
aumente muito. Neutralize com HCl 2 [M] e despeje no esgoto. Pode ser enviado,
misturado com solvente, para incineração.
• Acetato de sódio: Incineração. As cinzas contêm carbonato alcalino.
• Clorofórmio: Enviar para incineração.
• Éter etílico: Queimar em um incinerador químico, equipado com pós-queimador e
lavador de gases. Tomar os devidos cuidados na ignição, pois o produto é
altamente inflamável. Para pequenas quantidades: depositar no chão, em uma área
aberta. Evaporar ou queimar, por ignição, de uma distância segura. Recomenda-se
o acompanhamento por um especialista do órgão ambiental.
• Benzeno: Enviar para incineração.
BIBLIOGRAFIA
•
•
•
•
http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Acetanilida.2003.pdf
http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Anilina2003.pdf
http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Anidrido%20ac%C3%A9tico2003.pdf
http://downloads.labsynth.com.br/fispq/FISPQ-%20Cloroformio.pdf
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http://www.superquimica.com.br/fispq/1299153681.pdf
http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Benzeno2003.pdf
http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/praticas/acetanilida/recristalizacao.htm
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HARRIS D. C., Análise química quantitative, 5ªedição, LTC, Califórnia, 2001.
Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz J.R., G. S.; Engel, R. G. Química Orgânica
Experimental: Técnicas de escala pequena, editora Bookman, 2009;
VOGEL,A.I. Química Orgânica. Vol 1 e 2 . 3ed.Rio de Janeiro:USP, 1981.
Quím. Nova, Vol. 26, No. 5, 779-781, 2003 -INSERÇÃO DO CONCEITO DE
ECONOMIA ATÔMICA NO PROGRAMA DE UMA DISCIPLINA DE QUÍMICA
ORGÂNICA EXPERIMENTAL.
•
•