Preparação do Acetato de Isopentila Parte 1

Mariana Freitas Napoli

Milena Alves

Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira Profa. Dra. Angela Regina Araújo

Introdução

• Ésteres: produtos da reação entre um ácido carboxílico e um álcool;

• São usados para imitar o sabor e aroma de algumas frutas, conhecidos como aromatizantes;

• A reação de Esterificação de Fischer é um dos principais métodos para a síntese dos ésteres.

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Características Físicas dos Ésteres

• Os ésteres podem se apresentar como líquidos ou sólidos,

dependendo da quantidade de carbonos e das condições ambientes;

• Ésteres de baixa massa molecular são líquidos incolores e, à medida que se aumenta a massa molecular, eles vão se tornando mais viscosos e gordurosos até tomarem a forma sólida (aspecto de cera).

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Ésteres mais conhecidos

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Esterificação de Fischer

• Trata-se de uma reação lenta necessitando de catalisadores;

• A reação é catalisada por uma pequena quantidade de um ácido forte como o ácido sulfúrico;

• Na esterificação de um ácido carboxílico por um álcool uma molécula de água é eliminada;

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Ácido carboxílico (excesso)

Álcool

Éster

Esterificação

Hidrólise

...Esterificação de Fischer

• O ácido carboxílico é usado em

excesso para deslocar a reação no sentido de formação dos produtos (éster e água);

• Ele é escolhido devido a seu mais

baixo custo e por ser mais facilmente removido da mistura reacional;

• Por se tratar de uma situação de equilíbrio o rendimento nunca será 100%.

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)/( exp RTEAk a

7

As reações de esterificação são facilitadas pelo aumento de temperatura do meio.

O H2SO4 além de catalisar, mantém o ácido carboxílico em sua forma ácida para que desse modo ele reaja com o nucleófilo.

Equação de Arrhenius

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Mecanismo da reação O

OHCH3

O+

HH

H

O+

OHCH3

H

+ + OH2

OH

CH3

CH3

+O

+

OHCH3

H

CH3

O

OH

O+

CH3

CH3

H H

CH3

O

OH

O

CH3

CH3

HCH3

O

OH

O+

CH3

CH3

H HO

HH

+ O+

H

HH CH3

O+

OH

O

CH3

CH3

H

H

9

CH3

O+

OH

O

CH3

CH3

H

H

CH3

O+

O

CH3

CH3

H+ OH2

CH3

O+

O

CH3

CH3

H+ O

HH

CH3

O

O

CH3

CH3

O+

H

HH+

Acetato de isopentila

Determinação do Reagente Limitante

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acético ácido de mol 0,3479 g 60,052

mol 1x

mL 1

g 1,0446 x glacial acético ácido de mL 20

coisopentíli álcool de mol 0,1379 g 88,148

1molx

mL 1

g 0,8104 x coisopentíli álcool de mL 15

Como eles reagem 1:1, o álcool isopentílico é o reagente limitante, e é dele que dependerá o rendimento total do produto.

CH3CO2H(l) + (CH3)2CH2CH2CH2OH(aq) → CH3CO2CH2CH2CH(CH3)2(aq) + H2O(l)

Técnicas Utilizadas

Refluxo: quando se

pretende aquecer uma mistura por longo tempo e com temperatura controlada.

VANTAGEM :

• Muito pouco líquido se perde por evaporação e a mistura se mantém em temperatura constante.

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Sistema formado por: Manta de aquecimento:

• Aquecimento constante e controlado;

• Usada para reações que exigem temperaturas maiores que a ambiente.

• São fáceis de operar e são de operação segura.

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Condensador: • Utiliza-se o condensador de

bolas por apresentar maior contato superficial dos vapores com o sistema de resfriamento;

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ATENÇÃO: A água de resfriamento deve estar fluindo antes de começar o aquecimento! Além disso, verificar se a borracha está bem presa ao condensador.

Balão de Fundo Redondo:

O balão de fundo redondo deve se encaixar perfeitamente na manta.

Pedras de Ebulição:

As pedras são pequenos pedaços de material poroso.

• Produzem fluxo constante de pequenas bolhas de vapor por formarem superfícies irregulares que alojam as bolhas formadas na ebulição;

• Reduzem a tendência do líquido em superaquecer (ebulição suave)

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Certificar-se :

• De que as pedras foram colocadas no líquido antes de começar o aquecimento;

• De NUNCA adicionar as pedras com o líquido já quente, ele pode já estar superaquecido e essa adição fará o líquido entrar em ebulição, podendo jorrar para fora do frasco

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Extração simples

• Substância da mistura é extraída pela adição de um solvente. Este não deve ser solúvel na solução, ou seja, haverá a formação de duas fases;

• No caso deste experimento é uma lavagem do produto com água.

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Extração quimicamente ativa

• Nesta prática iremos utilizar NaHCO3 que reage com os ácidos acético e sulfúrico formando sais mais solúveis em água do que no éster formado. Seu excesso resulta em um pH básico (pH ~ 9)

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NaHCO3+ CH3CO2H →CH3CO2Na + CO2+ H2O

2242423 COOHSONaSOHNaHCO

Teste de pH

• Depois da extração com bicarbonato de sódio, testar se a fase aquosa possui pH básico.

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Solução Tornassol

Ácida Vermelho

Básica Azul

Efeito Salting Out

•A solubilidade de uma substância orgânica em água é afetada pela presença de um sal inorgânico dissolvido.

•A adição de solução saturada de cloreto de sódio diminuirá a solubilidade em água do éster formado. Pode-se, assim, remover a água sem conseqüente perda do produto formado.

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Agentes secantes Por quê?

• Após a separação das fases orgânica e aquosa, sempre uma pequena quantidade de água permanece dissolvida na fase orgânica

Qual a importância?

• O agente de secagem interage com as moléculas de água e se hidrata, retirando assim a água do solvente de interesse.

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21 Pavia Donald L., Química orgânica experimental : técnicas de escala pequena- Porto Alegre: Bookmam, 2009.

O Agente Secante deve:

a) Não reagir quimicamente com nenhum dos componentes da mistura;

b) Não dissolver-se apreciavelmente no produto;

c) Possuir capacidade de secagem rápida e efetiva;

d) Ser de fácil aquisição e preço vantajoso.

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Sulfato de Magnésio Anidro

• O MgSO4 é utilizado neste experimento como agente secante pois é melhor filtrado, não decanta (partículas muito finas) e também não reage com os componentes da mistura.

• Não deve ser empregado cloreto de cálcio nas secagens de ésteres em virtude de reagir quimicamente com esse composto por possuir CaO como impureza.

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MgSO4 + 7 H2O → MgSO4 . 7 H2O

Reagentes Fórmula

molecular MM

(g/mol) Densidade

(g/cm3) p.f. (° C) p.e. (°C)

Ácido Acético C2H4O2 60,052 1,0446 16,64 117,9

Ácido Sulfúrico H2SO4 98,080 1,8302 10,31 337

Álcool- isopentílico

C5H12O 88,148 0,8104 -117,2 131,1

Bicarbonato de Sódio

NaHCO3 312,014 1,87 ____ ____

Cloreto de Sódio NaCl 58,443 2,17 800,7 1465

Sulfato de Magnésio

Anidro MgSO4 120,369 2,66 1127 ____

Acetato de isopentila

C7H14O2 130,5 0,876 -78,5 142,5

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Propriedades dos reagentes e do produto:

Acetato de Isopentila

• É líquido em condições normais;

• Transparente, incolor;

• De odor suave de banana (comercialmente chamado de óleo de banana) ;

• Irritante aos olhos e pele;

• Sua ingestão pode causar irritação gastrointestinal.

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C7H14O2

MM=130,19g/mol

3

1 0

Álcool Isopentílico

26

2

1 0

Principais sintomas: •O contato pode causar vermelhidão, tosse, dor de garganta e ardência no peito; •Vermelhidão e dor nos olhos e pele. Rugosidade e ressecamento da pele; •Dor abdominal, desconforto no estômago, náuseas, vômitos, fraqueza, dor de cabeça, tontura e falta de consciência.

Ácido Acético

• É corrosivo

• Causa queimaduras sérias na pele;

• Os vapores podem irritar os olhos e as mucosas nasais;

• CUIDADO para não respirar os vapores.

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2

3 0

COR

3

0

2

COR

Ácido sulfúrico

• Potente irritante do trato respiratório, pode causar tosse, espirros, sangramento nasal;

• Em contato com a pele causa severas queimaduras com destruição do tecido,vermelhidão, dor, escurecimento, ressecamento e até mesmo necrose.

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Bicarbonato de sódio

• Inalação: Altas concentrações podem causar tosse e espirros;

• Ingestão: Dose oral extremamente grande pode causar distúrbios gastrintestinais;

• Pele: Não são esperados efeitos adversos;

• Olhos: Pode causar irritação, avermelhamento e dor.

29

0

1 0

Cloreto de sódio

• Em contato com os olhos causa irritação com ardência;

• O contato prolongado com a pele é passível de causar coceiras ou irritações leves e temporárias;

• A ingestão poderá elevar os níveis de pressão arterial. Dependendo da quantidade ingerida, poderá haver desconforto abdominal, com náuseas e cólicas.

30

1

0

0

15mL de álcool isopentílico em um balão de fundo redondo

Fluxograma

Acetato de isopentila + ácido acético + poucas quantidades de álcool, água, ácido sulfúrico e acetato.

1. Adicionar 20mL de ácido acético glacial. 2. Acrescentar, com pipeta de Pasteur, 4mL de ácido sulfúrico, agitando cuidadosamente e 3 pedras de ebulição. 3. Refluxar por 1 hora, usando uma manta de aquecimento. 4. Deixar esfriar à temperatura ambiente.

5. Transferir a mistura fria para um funil de separação. 6. Adicionar 55mL de água fria.

7. Lavar o balão com 10mL de água, transferir para o funil. 8. Efetuar a extração obedecendo a técnica correta.

Fase orgânica (superior): Acetato de isopentila + poucas quantidades de

H3O+, HSO4-, SO4

2-, acetato, água e álcool isopentílico.

Fase aquosa (inferior): H3O+, HSO4- +

poucas quantidades de acetato, acetato de isopentila e álcool isopentílico.

Descartar!

9. Colocar a fase orgânica em um béquer, adicionar cuidadosamente 25mL de solução aquosa de NaHCO3 5% e agitar até que cesse a efervescência. 10. Introduzir a mistura no funil e separar as fases. Repetir as etapas 9 e 10

Fase aquosa (inferior): Na+ , acetato, H3O+, HSO4

- + poucas quantidades de acetato de

isopentila, álcool isopentílico.

Fase orgânica (superior): Acetato de isopentila + poucas quantidades

de Na+, SO42-, acetato, água e

álcool isopentílico.

11. Verificar se a fase aquosa apresenta pH básico. 12. Caso contrário, repetir a extração.

Descartar!

13. Adicionar 25mL de água e mais 5mL de solução saturada de cloreto de sódio. 14. Agitar a mistura suavemente.

Fase aquosa (inferior): Na+ , acetato, Cl- + poucas quantidades de acetato de

isopentila, álcool isopentílico.

Fase orgânica (superior): Acetato de isopentila + poucas quantidades de Na+, SO4

-, Cl- , acetato, água e álcool isopentílico.

Descartar!

15. Transferir o éster para um erlenmeyer. 16. Adicionar cerca de 2g de sulfato de magnésio anidro. 17. Tampar o frasco e agitar até que o líquido se apresente límpido. Se necessário, decantar a solução e repetir o tratamento com 0,5g do agente secante. Acetato de Isopentila impuro

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Reagentes Informações e medidas de segurança

Tratamento e descarte

Acetato de isopentila

Não deve ser direcionada água diretamente sobre o produto em chamas, pois este poderá espalhar- se aumentando a intensidade do fogo. Nesse caso utilizar pó químico seco. Sua combustão pode gerar fumaça tóxica.

Reprocessamento sempre que possível. Co-processamento ou incineração em instalações autorizadas, capazes de evitar a emissão de poluentes para a atmosfera.

Álcool isopentílico Combater incêndios utilizando pó químico, espuma resistente ao álcool e névoa d’água. Remover todas as fontes de ignição e impedir fagulhas ou chamas. Evitar que o produto atinja cursos d’água e rede de esgotos.

Deve ser eliminado como resíduo perigoso conforme Resolução CONAMA 005/1993, NBR 10.004/2004 e legislação estadual. Pode ser depositado em aterros, enviado a uma unidade de incineração apropriada.

Ácido sulfúrico Não é combustível, mas ataca metais produzindo gás hidrogênio que é extremamente inflamável. Decomposição térmica produz fumos tóxicos e irritantes de óxidos de enxofre (SOx).

Pode-se conseguir a neutralização do ácido com adição de substancia básica, alcalina ou cáustica. Ajustar pH para neutro, separar os sólidos ou líquidos insolúveis e acondicioná-los com disposição adequada como resíduo.

Bicarbonato de sódio

Produto não inflamável. Pode ser usado como extintor de incêndio. Não considerado possuir risco de explosão. Pode-se usar quaisquer meios para a extinção do fogo circunvizinho.

Tudo que não pode ser recuperado ou reprocessado deverá ser administrado em aterro apropriado.

Ácido Acético Glacial

Em caso de um incêndio de grandes proporções utilizar: Espuma para solventes polares, água em forma de neblina. Incêndios de pequenas proporções podem ser combatidos com: Dióxido de carbono ou pós químicos. Desaconselhados: Jato d’água de alta pressão.

Neutralizar cuidadosamente com carbonato ou bicarbonato de sódio. Diluir com bastante água e descartar a mistura neutralizada para o esgoto.

Cloreto de sódio Não é inflamável. Não é comburente. Não é corrosivo.

Dispor de forma segura de acordo com a legislação. Poderá ser diluído com água para descarte desde que não seja despejado em cursos de água potável ou rios/lagos de água doce.

Sulfato de magnésio anidro

Não é inflamável nem combustível. Chamas que envolvem esse material podem ser extintas com dióxido de carbono, spray de água, espuma ou pó químico.

Recolher e armazenar adequadamente o produto para posterior disposição final. Não descartar na pia.

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FONTE: Fichas técnicas dos fornecedores desses reagente (Sigma-Aldrich Brasil; Super Química; Oxiteno)

Referências

• Pavia Donald L., Química orgânica experimental : técnicas de

escala pequena- Porto Alegre: Bookmam, 2009.

• Costa S. T.; Ornelas L. D., Guimarães C. I. P.; Merçon F. Confirmando a esterificação por meio dos aromas. Química Nova na Escola, n. 19, 2004

• QUADROS A.L. Os feromônios e o ensino de Química. Química Nova na Escola, n. 7, p. 7-10, 1998.

• Química Orgância Experimental – www.qorgexpbac.wordpress.com – acessado em 03/04/2013

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