PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA

Transcrição

1 Química Orgânica Experimental I PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA Armando Ferreira Gameiro Jr. Janaína Leme do Amaral

2 Introdução: Os ácidos carboxílicos reagem com álcoois na presença de ácidos minerais e forma ésteres, a reação inversa é a hidrólise do éster. Os ésteres em geral, possuem odor agradável e alguns deles se assemelham aos aromas de frutos e são usados na fabricação de aromatizantes artificiais O acetato de isopentila, é um éster conhecido como óleo de banana, devido o odor característico da fruta.

3 Objetivo: Preparação acetato de isopentila, a partir do ácido acético e do álcool isopentílico, na presença de ácido sulfúrico concentrado.

4 Reações Envolvidas: Esterificação: CH 3 CO 2 H + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH CH 3 CO 2 CH 2 CH 2 CH(CH 3 ) 2 + H 2 O Neutralização: 2 NaHCO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 NaHCO 3 + CH 3 CO 2 H CH 3 CO 2 Na + CO 2 + H 2 O Hidratação: MgSO H 2 O MgSO 4.7 H 2 O

5 Mecanismo da Esterificação de Fischer:

6 Técnicas Utilizadas

7 Refluxo:

8 Porque usar pedras de ebulição? Para evitar a ebulição tumultuosa do líquido durante o refluxo sob pressão atmosférica. Consiste em adicionar poucos fragmentos de porcelana porosa não vidrada ao balão. Esses liberam pequenas quantidades de ar que promovem o refluxo regular. Estes fragmentos são adicionados ao líquido frio, antes que se inicie o refluxo. A porcelana porosa jamais deve ser colocada em um líquido que já foi aquecido até a ebulição: o desprendimento de vapor pode resultar em arrasto de uma grande porção do líquido para fora do balão.

9 Extração Simples:

10 Extração Químicamente Ativa Neste tipo de extração um composto é alterado quimicamente afim de mudar o coeficiente de distribuição nos dois solventes. Consideremos dois compostos que são solúveis em éter etílico e insolúveis em água. Por apresentarem essa característica não podem ser separados por extração passiva. Assim, se as características de um dos compostos forem mudadas (tornando-o solúvel em água e insolúvel em éter), a separação tornar-se-á efetiva.

11 Efeito salting-out Se um soluto possui um coeficiente de distribuição baixo entre um solvente orgânico e a água, a extração simples não é efetiva. Para torná-la possível adiciona-se cloreto de sódio na água pois compostos orgânicos são menos solúveis em água com sal solubilizado. Esse efeito denomina-se salting-out.

12 Agente Secante Sulfato de Magnésio anidro :Forma com a água um sal hepta- hidratado (MgSO4.7H2O). Trata-se de um agente secante neutro, de ação rápida e quimicamente inerte. Pode ser utilizado inclusive em misturas contendo ésteres, aldeídos, aminas, amidas e cetonas, para as quais não se pode empregar o Cloreto de Cálcio em virtude de reagir quimicamente com esses compostos.

13 Destilação Simples:

14 Teoria de Destilação:

15 Cálculo do Ponto de Ebulição a Pressões Determinadas: log p = A + B/T

16 Tabela de Constantes Físicas F e Toxicidade

17 Nomenclatura Toxicidade Propriedades Físicas Ingestão pode causar corrosões bucais e gastrointestinais, com vômitos, diarréia, colapso Ácido Acético CH 3 O 2 H circulatório e morte. Líquido, odor pungente. Irritante para as menbranas mucosas, altas Álcool concentrações podem causar depressão no sistema Isopentílico nervoso central -líquido, odor desagradável característico C 5 H 12 O Bicarbonato de Sódio NaHCO 3 - Cristais brancos ou granulados - em contato com os olhos pode resultar em perda total da visão - corrosivo, na pele pode causar necrose - ingestão causa enjôo e morte - líquido incolor e volátil Ácido Sulfúrico H 2 SO 4 Cloreto de Sódio NaCl Sulfato de Magnésio MgSO 4 Acetato de Isopentila C 7 H 14 O 2 - cúbico, cristais brancos - grânulos ou pó - incolor - pode causar insuficiência renal e intoxicação. - cristais ou pó eflorescentes - causa irritações aos olhos, e outros tecidos - pode causar dermatite - incolor e líquido neutro.

18 Nomenclatura Ácido Acético CH 3 O 2 H Álcool Isopentílico C 5 H 12 O Bicarbonato de Sódio NaHCO 3 Densidade Mol p.f. ( 0 C) p.e. ( 0 C) Solubilidade /g ml -1 /g mol -1 1, ,05 16, ,813 88,15-117,2 130,5 - Excelente solvente para diversos compostos orgânicos. - Miscível em água, álcool glicerol e éter. - fracamente solúvel em H 2 O (2g em 100 ml) - miscível em álcool, éter, benzeno, clorofórmio 2,159 84,01 - Solúvel em 10 partes de água - Insolúvel em álcool Ácido Sulfúrico H 2 SO 4 1,84 98, Cloreto de Sódio NaCl 2,17 58, Sulfato de Magnésio MgSO 4 1,67 120,37 Acetato de Isopentila C 7 H 14 O 2 0, ,19-78, miscível em água e em álcool com liberação de muito calor e contração de volume - 1g dissolve em 2,8 ml de água - 1g dissolve em 10 ml de glicerol - insolúvel em HCl concentrado - solúvel em água, levemente solúvel em álcool - 1g solúvel em 400 partes de água - miscível em álcool, éter, acetato de etila

19 15 ml de álcool isopentílico em um balão de fundo redondo Fluxograma 1.Adicionar 20mL de HAc glacial 2.Adicionar cuidadosamente e com agitação 4 ml de H 2 SO 4 concentrado 3.Adicionar pedras de ebulição 4.Ligar o balão a um condensador de refluxo 5.Refluxar por 1 hora usando manta como fonte de aquecimento Acetato de isopentila (éster), Hac (excesso), álcool isopentílico, H 2 O, H 2 SO 4 6.Deixar o sistema esfriar à temperatura ambiente

20 7.Transferir a mistura fria para um béquer contendo 55 ml de água fria (ácido sempre adicionado sobre água) 8.Agitar a mistura heterogênea com bagueta e transferí-la para um funil de separação 9.Lavar o balão com 10 ml H 2 O fria, transferir para o funil e efetuar a extração Fase aquosa (inferior): H 3 O +, HSO - 4 ; Ac-, acetato de isopentila, álcool isopentílico Fase orgânica (superior): acetato de isopentila; H 3 O + ; pequena quantidade de HSO - 4 ; Ac- ; H 2 O (pequena quantidade); álcool isopentílico LIBERAÇÃO DE CO 2!!! 10. Recolher a fase orgânica em um béquer e adicionar 25 ml de solução de NaHCO 3 5% cuidadosamente 11. Recolocar no funil e efetuar a extração

21 Fase aquosa (inferior): Na + ; Ac; H 3 O + ; acetato de isopentila; álcool isopentílico; HSO - 4 Fase orgânica (superior): acetato de isopentila; traços de H 2 O; álcool isopentílico; HSO - 4 ;H 3 O+ ; Ac - ; Na Repetir as etapas 10 e 11 Fase aquosa (inferior): Na + ; Ac - ; acetato de isopentila; álcool isopentílico; HSO - 4 ; H 3 O+ Fase orgânica (superior): acetato de isopentila; traços de H 2 O; álcool isopentílico; SO 2-4 ; H 3 O+ ; Ac - ; Na + Descartar 13.Medir o ph com papel de tornassol 14.Se for ácido, repetir as etapas 10 e Adicionar 25 ml de água e 5 ml de NaCl 16. Efetuar Extração

22 Fase aquosa (inferior): Na + ; Ac - ;Cl - ; acetato de isopentila; álcool isopentílico; HSO - 4 Fase orgânica (superior): acetato de isopentila; traços de H 2 O; álcool isopentílico; HSO - 4 ;Cl- ; Ac - ; Na + Descarte 17.Transferir para um erlenmeyer de 250 ml 18. Adicionar 2 g de MgSO 4 anidro. Agitar até que o líquido se apresente límpido 19. Se necessário decantar a solução e repetir o tratamento com o agente secante Acetato de Isopentila e pequena quantidade de álcool isopentílico

23 ACETATO DE ISOPENTILA 20.Montar um sistema de destilação simples 21.Colocar a fração destilada entre ºC recebendo o destilado em um erlenmeyer tarado, mantido em banho de gelo 22.Pesar o produto, calcular o rendimento 23.Anotar a pressão e corrigir o p.e. 24. Recolher em frasco rotulado contendo: faixa de destilação, volume, massa, data e componentes do grupo

24 Descarte de resíduos Mantenha separado solventes halogenados de não halogenados. Separe solventes orgânicos de soluções aquosas. Mantenham os solventes acidificados de outros solventes e resíduos ácidos. Não misture ácidos inorgânicos fortes ou oxidantes com compostos orgânicos. Mantenha ácidos, bases e soluções aquosas contendo metais pesados separados de outros resíduos. Evite misturar ácidos e bases concentrados num mesmo recipiente.

25 Bibliografia PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introduction to Laboratory Techniques: a microscale approach. 2nd ed. Philadelphia: Saunders College, GONÇALVES, D., WAL, E., Almeida, R. R. Química Orgânica Experimental. São Paulo: McGraw Hill, FESSENDEN, R.J., FESSENDEN, J. S. Organic Laboratory Techniques. 2nd ed. Califórnia: Brooks; Cole Publishing, SCUDDER, P. H. Electron Flow in Organic Chemistry, John Willey & Sons. Inc, New York, VOGEL, A. I. Análise Orgânica Qualitativa, vol. 1, 3ª edição, Livros Técnicos e Científicos, Editora Rio de Janeiro.