síntese da acetanilida - Cempeqc

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Instituto de Química
ARARAQUARA / SP
9 - SÍNTESE DA ACETANILIDA
Discentes: Grupo XXV + XIV
Maraina Amaral Machado
Marcelo Alves Fávaro
Natália Tagliacozzi Galvão
Thales Reggiani de Moura
Profº. Dr. José Eduardo de Oliveira
Ácido Acetilsalicílico:
utilizado como antiinflamatório, antipirético,
analgésico e também como
antiplaquetar.
Salicilatos*: àcido acetilsalicílico,
glicosídeos fenólicos, salicortin, salicin,
ésteres de ácido salicílico e seus
derivados, taninos, e outras substâncias
químicas que dependem da espécie do
salgueiro.
Salix daphnoides
Cinchona
Quinina (C20H24N2O2) alcalóide de
gosto amargo descoberta pelos
índios Incas, possui
funções antérmicas, antimaláricas
e analgésicas.
As primeiras observações sobre as
propriedades analgésicas e
antipiréticas foram feitas ainda no
século XIX, quando muitas drogas
alternativas estavam sendo testadas
no combate à febre e no tratamento
de infecções. Das folhas da Cinchona
eram extraídos as quininas;
os salicilatos* eram extraídos da
casca do Willow(salgueiro). Como as
fontes naturais começaram a ser
pequenas para a grande demanda de
medicamentos, novos substitutos
sintéticos começaram a ser
experimentados.
Em 1886 a acetanilida e em 1887 a fenacetina (derivado do alcatrão): duas
novas drogas foram introduzidas no mercado. Em 1893 um novo
composto, paracetamol, foi sintetizado: este também tinha notáveis propriedades
antipiréticas e analgésicas. Em 1895 foi constatado a presença de paracetamol em
pacientes que haviam ingerido fenacetina; em 1889, em pacientes que
haviam ingerido acetanilida. Em 1948 Brodie e Axelrod constataram que paracetamol
era o maior metabólito da fenacetina e da acetanilida.
Acetanilida:(C8H9NO)amida.
Nome de mercado: febrina.
Finalidade: substituir os derivados
da morfina.
Acetominofen: atualmente é
utilizado pelas indústrias
farmacêuticas.
FENACETINA
Fígado
PARACETAMOL
Fígado
ACETANILIDA
Fenacetina: ação antipirética e
analgésica. Atualmente quase deixou
de ser usado devido ao seus
efeitos hematológicos e nefrotoxidade.
Atualmente, seu derivado, o acetominofen (N-acetil-p-amino-fenol), é
utilizado na preparação de analgésicos e antipiréticos líquidos. Seus efeitos
no organismo são semelhantes ao Paracetamol.
A acetanilida causa sérios problemas no sistema de
transporte de oxigênio, nas funções medulares, hiperglicemia,
irritação (erupção na pele ou mucosa nasal), resfriado, pele
úmida, pulso fraco, abatimento (depressão geral).
Provoca cianose se for ingerida em doses altas, deprime
o coração. Em 1948, Julius Axelrod e Bernard Brodie
descobriram que acetanilida provoca meta hemoglobulinemia e
danos ao fígado e aos rins.
METAHEMOGLOBINEMIA
A metahemoglobina é uma forma de
hemoglobina que não liga-se ao oxigênio.
Quando sua concentração é elevada nas
hemácias pode ocorrer uma anemia funcional
e hipoxia em tecido.
Níveis elevados de metahemoglobina
no sangue são causados quando os
mecanismos que protegem contra o stress
oxidativo no interior das hemácias são
desarmados e o oxigênio carregado de íon
ferroso [Fe2+] do grupo hemo da molécula de
hemoglobina é oxidado para o estado férrico
[Fe3+].
ACETANILINA
ANILINA
FENACETINA
PARACETAMOL
Pode-se sintetizar a acetanilida através de uma reação de
acetilação (ácido base de Lewis) de uma amina (anilina), a partir do
ataque nucleofílico do grupo amino sobre a carbonila do anidrido
acético, seguido de eliminação do sub-produto ácido acético.
Após sua síntese, a acetanilida pode ser purificada através de
uma recristalização, usando carvão ativo.
De modo geral, a acetilação é uma reação que resulta na
introdução de um grupo acilo (R- C=O) em um composto orgânico.
Nesta reação, pode-se utilizar vários reagentes (ácidos de Lewis),
dentre eles o anidrido acético que é ideal para acetilação em soluções
aquosas, devido à sua baixa velocidade de hidrólise, formando um
produto de alta pureza e bom rendimento.
Sua ação fisiológica é de um antipirético, potente analgésico e
antiespasmódico, diminui a ação reflexa, contração involuntária da
medula espinhal e inibe a sensibilidade dos nervos; aumenta a pressão
arterial e diminui proporcionalmente o ritmo cardíaco.
Também possui uma ação diurética, estimulante cerebral,
muscular e vaso-motor, seu efeito analgésico não difere da aspirina,
possui apenas fraca atividade antiinflamatória
É um poderoso diaforético (provoca transpiração), sedativo
cerebral, o pulso se torna lento e frequentemente é seguido de um sono
tranquilo. Em alguns casos há tendência para desmaio, calafrios e
cianose durante o período de queda da temperatura.
Ela é utilizada nas inflamações de todos os tipos, febre
intermitente, enxaqueca e outras formas de neuralgia; coqueluche;
influenza, dores lancinantes e contrações musculares da ataxia locomota
reumatismo articular e muscular agudo, hipertermia na febre tifóide.
ANIDRIDO ACÉTICO
(ácido de Lewis).
ACETANILIDA
ANILINA
Amina primária
(base de Lewis).
ÁCIDO
ACÉTICO
• bom rendimento (consumo quase que
quantitativo da anilina);
• baixa velocidade de hidrólise;
• diacetilação;
• alto custo.
+
• bom rendimento;
• reação rápida;
• Ácido clorídrico como
produto (sal de cloridrato);
• Reação violenta.
+ HCl
+
+ H2 O
• Menor custo (grande interesse
comercial);
• Longo tempo de aquecimento (devido a
grande energia de ativação);
• Temperatura favorece reações
paralelas;
• Menor rendimento.
(...primeiramente, Química Verde ≠ Química Ambiental.)
Introduzida nos E.U.A, pelo centista Mark Harrison, da
universidade de Lehigh (Bethlehem PA). Tem como objetivo a nãodegradação da natureza por substâncias químicas (gerada
principalmente pela indústria química) e portanto, a interferência da
sociedade (antrosfera).
Um químico as vezes não observa seu papel nos danos ao meio
ambiente, visto que sua preocupação primordial se dá ao processo –
custo, viabilidade, rendimento etc.
• A sociedade não abre mãos dos
benefícios da química.
• A indústria não abre mão dos
lucros.
Há acordo?
Há um acordo: lidarmos melhor com os resíduos e evitá-los na medida
do possível, sem que ocorra então desperdício.
Geralmente acidentes/poluição são evitados por métodos de controle/segurança
e/ou sistemas de tratamento de resíduos no final do processo.
• Há impacto econômico gerado pelos resíduos?
Sim!
- Gasto indevido de reagentes.
- Gasto no tratamento dos resíduos*;
“80% dos problemas estão em 20%
do processo”
Como químicos, devemos nos preocupar se nossos processos gerarão
resíduos desnecessários, ou até mesmo se podemos reaproveitá-los, se
for necessária essa informação: isso também gera lucros!
*...lembrar que temos uma força motriz chamada Legislação!
1. PREVENÇÃO.
É mais barato evitar a formação de resíduos tóxicos do que tratá-los depois que eles
são produzidos;
2.EFICIÊNCIA ATÔMICA.
As metodologias sintéticas devem ser desenvolvidas de modo a incorporar o maior
número possível de átomos dos reagentes no produto final;
3.SÍNTESE SEGURA.
Deve-se desenvolver metodologias sintéticas que utilizam e geram substâncias com
pouca ou nenhuma toxicidade à saúde humana e ao ambiente;
4.DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS SEGUROS.
Deve-se buscar o desenvolvimento de produtos que após realizarem a função
desejada, não causem danos ao ambiente;
5. USO DE SOLVENTES E AUXILIARES SEGUROS.
A utilização de substâncias auxiliares como solventes, agentes de purificação e
secantes precisa ser evitada ao máximo; quando inevitável a sua utilização, estas
substâncias devem ser inócuas ou facilmente reutilizadas;
6.BUSCA PELA EFICIÊNCIA DE ENERGIA.
Os impactos ambientais e econômicos causados pela geração da energia utilizada em
um processo químico precisam ser considerados. É necessário o desenvolvimento de
processos que ocorram à temperatura e pressão ambientes;
7. USO DE FONTES DE MATÉRIA-PRIMA RENOVÁVEIS.
O uso de biomassa como matéria-prima deve ser priorizado no
desenvolvimento de novas tecnologias e processos;
8.EVITAR A FORMAÇÃO DE DERIVADOS.
Processos que envolvem intermediários com grupos bloqueadores,
proteção/desproteção, ou qualquer modificação temporária da molécula por
processos físicos e/ou químicos devem ser evitados;
9. CATÁLISE.
O uso de catalisadores (tão seletivos quanto possível) deve ser escolhido em
substituição aos reagentes estequiométricos;
10.PRODUTOS DEGRADÁVEIS.
Os produtos químicos precisam ser projetados para a biocompatibilidade. Após
sua utilização não deve permanecer no ambiente, degradando-se em produtos
inócuos;
11.ANÁLISE EM TEMPO REAL PARA A PREVENÇÃO DA POLUIÇÃO.
O monitoramento e controle em tempo real, dentro do processo, deverá ser
viabilizado. A possibilidade de formação de substâncias tóxicas deverá ser
detectada antes de sua geração;
12. QUÍMICA INTRINSICAMENTE SEGURA PARA A PREVENÇÃO DE
ACIDENTES.
A escolha das substâncias, bem como sua utilização em um processo químico,
devem procurar a minimização dos riscos de acidentes, como vazamentos,
incêndios e explosões.
Podemos ter uma ideia de qual processo é mais ‘verde’ usando
outras Figuras de Mérito, levando em consideração o rendimento
(que também é uma figura de mérito:
Economia atômica: desenvolvida de modo a incorporar o maior
número possível de átomos dos reagentes no produto final. Ela
concentra-se em diminuir a formação de resíduos, porem não leva em
conta fatores como o solvente, riscos, consumo energético, excesso de
reagentes (deslocamento do equilíbrio) e a toxicidade.
Através da economia atômica e rendimento encontramos a Eficiência
atômica:
efic. atomica = (rendimento (%)/100) x economia
(Environment) E-Factor: Considera resíduos e solvente, porem o
uso de grandes volumes de água compromete o valor.
Deficiências do E-Factor e Economia Atômica: Não consideram toxicidade,
consumo energético e Riscos
EFICIÊNCIA DE CARBONO (EC): Visa o efeito estufa e aquecimento
global.
O tampão realmente evita a protonação parcial da anilina e a
subseqüente diacetilação da anilina, mas também é sabido que a diacetil
anilina sofre decomposição em presença da água, formando a acetanilida
e ácido acético.
Os rendimentos alcançados na rota B foram comparáveis aos
obtidos na rota A, no mesmo tempo de reação. Há então economia de
reagentes (ácido acético glacial e acetato de sódio) e minimização de
compostos no rejeito (prioritariamente ácido acético).
• %A = P.M. do produto desejado/∑ P.M. das
substâncias produzidas. (economia atômica)
• E = ∑ massas dos produtos
secundários/massa do produto desejado.
Quanto maior o fator E, maior a massa de rejeito gerada, e menos aceito o
processo do ponto de vista ambiental. A% exprime quanto dos reagentes fora
incorporado no produto segundo a equação estequiométrica, é também uma
ferramenta bastante útil para uma avaliação rápida da quantidade de rejeitos que
serão gerados pela reação.
Os resultados obtidos indicam que é possível introduzir o conceito de
economia atômica durante as aulas práticas de orgânica, podendo assim
comparar as rotas de síntese na literatura e o rendimento dos processos.
• Acetanilida
IUPAC: N-fenilacetamida
Fórmula molecular: C8H9NO
Características: Cristais brancos, inodoros, volátil a 95°C. Solúvel em água quente, álcool,
éter, clorofórmio, acetona e benzeno.
Toxicidade:
Por ingestão: irritação das vias digestivas, náusea, vômito, dores abdominais,
hipermotilidade intestinal, diarréia, possibilidade de hemorragia gástrica e distúrbios
renais (nefrite).
Por inalação: irritação das vias respiratórias, tosse, dispnéia, edemas pulmonares.
Efeitos no sangue: cianose, metahemoglobinemia, possível ação anticoagulante no sangue.
Poder irritante: deve ser considerado de poder irritante primário pela pele e contato com
os olhos.
Primeiros socorros:
Contato com a pele ou olhos: Lavar com água abundante por pelo menos 10 minutos,
depois de remover eventuais entes de contato.
Ingestão: NÃO induza o vômito. Enxágue a boca com muita água, sem ingerir. Administre
óleo de vaselina mineral medicinal, não administre leite ou gorduras.
Inalação: Areje o ambiente. Remova rapidamente a vítima do local contaminado.
• Ácido acético
IUPAC: Ácido etanóico
Fórmula molecular: CH3COOH
Características: líquido incolor, de cheiro penetrante. Miscível com água, álcool, glicerol, éter,
tetracloreto de carbono. Incompatível com óxidos, carbonatos, hidróxidos e fosfatos.
Toxicidade:
Por ingestão: pode causar corrosão da boca e do aparelho digestório.
Por inalação: Exposição contínua a altas concentrações de vapor do ácido pode produzir
irritação no trato respiratório superior e bronquite crônica.
Contato com olhos: pode causar sérios danos, culminando com a perda total da visão.
Primeiros socorros:
Em caso de inalação, conduzir a pessoa a um ambiente arejado. Se a respiração for
Dificultada ou parar, fornecer oxigênio ou fazer respiração artificial.
Não provocar o vômito. Se a vítima estiver consciente, dar clara de ovo batida para beber.
Manter as pálpebras abertas e lavar bem os olhos com água.
Remover roupas e sapatos contaminados e lavar o local afetado com água corrente.
• Anidrido acético
IUPAC: anidrido etanóico
Fórmula molecular: C4H6O3
Características: líquido muito refrativo, odor forte. Pouco solúvel em água, éter,
álcool e clorofórmio.
Toxicidade:
Irritante para nariz, garganta e olhos.
Causa náusea, vômito e dificuldade respiratória.
Primeiros socorros:
Contato com pele ou olhos: Lavar imediatamente por 15 minutos. Remover roupas,
sapatos contaminados e, se possível, eventuais lentes de contato.
Inalação: conduzir a pessoa a um ambiente arejado. Se a respiração for dificultada ou
parar, dar oxigênio ou fazer respiração artificial.
Ingestão: Não provocar o vômito. Se a vítima estiver consciente, dê um copo d’água.
• Anilina
IUPAC: Aminobenzeno
Fórmula molecular: C6H7N
Características: Líquido oleoso, entre incolor e ligeiramente amarelo,
ardente, de odor característico e volátil. Não se evapora facilmente à
temperatura ambiente, sendo facilmente inflamável.
É levemente solúvel em água e miscível com álcool, benzeno e
clorofórmio.
Toxicidade:
Irritante em contato com a pele e os olhos.
Venenoso se ingerida ou inalada, podendo causar náuseas e
vômitos.
Primeiros Socorros:
Inalação: Remover para local arejado. Em caso de parada respiratória, proceder
imediatamente com ventilação mecânica, eventualmente máscara de oxigênio.
Contato com a pele: Lavar imediatamente com água corrente. Limpar com algodão
embebido em polietilenoglicol 400. Retirar as roupas contaminadas.
Contato com os olhos: Lavar imediatamente com água corrente por 15 min.
Ingestão: beber muita água, provocar o vômito.
Tabela - Constantes físicas das substâncias
MASSA
MOLAR
(g.mol-1)
DENSIDADE
(g.mL-1)
Acetanilida
(C8H9NO)
135,1
Anilina
(C6H7N)
PONTO DE
FUSÃO
PONTO DE
EBULIÇÃO
(ºC)
(ºC)
1,2105
113-115
304-305
93,13
1,0235
-6
184
Anidrido Acético
(C4H6O3)
102,0
1,0830
-73
139
Ácido Acético
(CH3COOH)
60,05
1,0492
16,63
118
SUBSTÂNCIA
ATENÇÃO
• Anidrido acético: Deve ser neutralizado e diluído com água
antes de ser descartado na pia.
• Anilina: Descarte em frasco específico, não podendo ser
misturado com outras substâncias.
• Acetanilida: Descartar em um frasco especial. Para reuso em
laboratório use a recristalização para purificação. Para descarte
final, misture com solvente inflamável e encaminhe para
incineração.
 Filtração à pressão reduzida
* Utilizada no experimento de Extração com Solventes II
 Secagem
VANTAGENS:
• Mais eficiente que a filtração simples, devido à maior velocidade  Melhor
rendimento
• Lavagem mais eficaz  Precipitado com menos impurezas e menos solvente
PROCEDIMENTO:
• Lavar o precipitado com o menor volume possível de solvente frio (evitar
solubilização) para remover possíveis traços da solução-mãe
• Cortar um círculo de papel de filtro
(diâmetro 1 a 2 mm menor que o
diâmetro interno do funil).
• Colocar o papel no funil para cobrir os
orifícios e umedecê-lo com o solvente;
• Ligar a bomba de vácuo e iniciar a filtração.
• Terminada a filtração e antes de desligar a bomba de vácuo, abrir a torneira
do frasco de segurança ou a entrada de ar entre o kitassato e o frasco de
segurança.
• Colocar o precipitado em papel de filtro absorvente sobre um vidro de
relógio e cobri-lo com outro vidro, placa de Petri ou papel absorvente
(para proteger de poeira). Deixar em repouso em ambiente seco (pode
ser ao Sol).
• Levar o sólido no vidro de relógio,
ainda sobre o papel, a uma estufa ou
mufla (para P.F. maior que 100°C) por
30 minutos.
•
vagarosamente uma pequena porção do material em
um aparato especial equipado com um termômetro.
• Anotar duas temperaturas: a primeira é o
(a
amostra começa a se liquefazer) e a segunda é o
(amostra totalmente fundida).
• Ponto de fusão substâncias cristalinas puras: faixa estreita de
temperatura (0,5-1,0ºC)
Usada como critério de avaliação de
pureza.
• Presença de impurezas
alargamento dessa faixa, além de
abaixar a temperatura de fusão.
120 mL de água e 15,50 g de Anilina
( em béquer de 500 mL)
NA
CAPELA
19,40 g ( 18,00 mL ) de
Anidrido Acético
Adicionar
Agitação magnética
constante
*CUIDADO
Reação
muito
exotérmica
e rápida!!!
Líquido: Acetanilida (traços) + Ácido acético + Anilina
(traços)
Sólido : Acetanilida + impurezas
Resfriar e filtrar à vácuo
Sólido:
Acetanilida e Impurezas
• Lavar o precipitado várias vezes
com água gelada e/ou água mãe.
Filtrado:
Ácido Acético, Anilina e
água
*Descartar em frasco
específico
• Secar em estufa a 60 C
(aproximadamente).
Acetanilida seca +
impurezas
Pesar , determinar o rendimento e o ponto de fusão.
MM = 93,13 g/mol
m = 15,50 g
MM = 102,09 g/mol
V = 18,00 mL
d = 1,08 g/mL
Cálculo da massa de anidrido
acético:
d=m/V
m = 1,08 x 18,00
m = 19,44 g
MM = 135,1 g/mol
m=?
Reagente limitante:
93,13 g ------- 1 mol de
Anilina
15,50 g -----nanilina
Reagente em excesso:
102,09 g -------- 1 mol de Anidrido
19,44 g -------nanidrido
nanidrido = 0,190 mol
MM = 60,05 g/mol
nanilina = 0,166 mol
Cálculo do rendimento:
n acetanilida = n anilina
Para 100% de rendimento:
n acetanilida = 0,166 mol
macetanilida = n x MM
macetanilida = 0,166 x 135,1
macetanilida = 22,43 g
22,43 g ----- 100%
Massa pesada ----x
x = % rendimento
• VOGEL, A. I.. Química Orgânica. 3.ed. Rio de Janeiro: USP, 1981.
• The Merck Index, 12º Edição.
• Quím. Nova, Vol. 26, No. 5, 779-781, 2003 - INSERÇÃO DO CONCEITO DE ECONOMIA
ATÔMICA NO PROGRAMA DE UMA DISCIPLINA DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL.
• www.pt.wikipedia.org
• Seminários dos anos anteriores;
• Morrison, R. T.; Boyd, R. N. Química Orgânica, 13. ed. Lisboa: Fundação Calouste
Gulbenkian, 1996.
• http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/paracetamol.html
• labjeduardo.iq.unesp.br
• Merck Index – 14ª ed