QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL

PREPARAÇÃO DO ACETATO DE ISOPENTILA

Alunos: Elton Nolasco da Cunha

Nathalia Possebon Costa

TEMAS ABORDADOS:

Introdução;

Reação Geral de Fisher;

Variáveis da esterificação;

Derivados do ácido carboxílico;

Objetivo;

Mecanismo;

Técnicas envolvidas na síntese;

Correção do P.E.;

Cálculo do rendimento;

Tabela com propriedades físico-químicas;

Cuidados, toxicidade e segurança;

Tratamento dos resíduos;

Fluxograma;

Bibliografia;

Introdução:

O acetato de isopentila é um éster que apresenta cheiro característico de banana. Ele éobtido através da reação de esterificação do ácido acético com álcool isopentílico, a qual é catalisada por um ácido mineral (nesta prática será utilizado o H2SO4(c)). Esta reação é conhecida como esterificação de Fisher.

REAÇÃO GERAL DE FISHER:• Elas se desenvolvem muito lentamente na ausência de ácidos fortes, mas alcançam o equilíbrio em poucas horas, quando o ácido e álcool são refluxados com pequena quantidade de H2SO4(c) ou HCl(c).

VARIÁVEIS DA ESTERIFICAÇÃO:

Temperatura;

Concentração;

Ambas aceleram ou retardam a velocidade da reação.

DERIVADOS DO ÁCIDO CARBOXÍLICO:

• Cloretos de acila (ácido); • Anidrido de ácido;• Ésteres;• Amidas;

Os derivados acima podem ser sintetizados àpartir de ácidos carboxílicos ou novamente convertidos a estes ácidos.

OS ÉSTERES:

• assemelham-se à aromas de frutos e flores;

• são utilizados na fabricação de aromatizantes artificiais, tais como de abacaxi (propanoato de etila) , pêssego (acetato de benzila), pêra (acetato de propila) e vários outros.

OBJETIVO DA PRÁTICA :

• preparar acetato de isopentila a partir da reação de esterificação do ácido acético com álcool isopentílico;

• extrair o éster obtido;

• calcular o rendimento.

+ + H2O

+

• Mecanismo de reação de esterificação do ácido acético e álcool isopentílico:

+ H2O

+

+

• Neutralização:

2 NaHCO3 + H2SO4(c) Na2SO4 + H2O + CO2

NaHCO3 + CH3CO2H CH3CO2Na + CO2 + H2O

• Hidratação:

MgSO4 + 7 H2O MgSO4.7 H2O

TÉCNICAS ENVOLVIDAS:

Refluxo

Extração com Solvente

Extração Quimicamente Ativa

Salting-out

Decantação e Filtração

Destilação Simples

O Refluxo é utilizado quando uma reação é lenta à temperatura ambiente e necessita de aquecimento para que a reação ocorra mais rapidamente. O refluxo permite que a mistura seja aquecida à temperatura de ebulição do solvente, não ocorrendo perda dos reagentes nem dos produtos por evaporação. O vapor produzido écondensado por um condensador conectado a boca do frasco reacional.

• Sentido do fluxo de água: de baixo para cima;• Fluxo de água constante para favorecer o resfriamento;• A pressão do fluxo de água deve ser alta o suficiente para manter o fluxo, mas não excessivamente forçando a mangueira do condensador;• Usar tipo de aquecimento apropriado (manta de aquecimento);• Usar pedras de ebulição ou agitador magnético;• Ajustar a velocidade de aquecimento, para que o anel de refluxo não atinja mais que 1/3 do condensador;• Cuidado com escape de vapores.

CUIDADOS:

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, irá diminuir a solubilidade do éster formado em água, fazendo com que esta possa ser removida, sem perda do produto desejado.

A destilação consiste na ebulição de um líquido e seqüente condensação de seu vapor, de maneira que o condensado seja coletado num frasco seco, no caso deste experimento corresponderá à separação do acetato de isopentila (P.E. 142°C) do restante das impurezas.

Neste tipo de extração uma substância da mistura é extraída pela adição de um solvente. Este não deve ser solúvel na solução, nem reagir quimicamente com a substância a ser extraída.

Nesta prática utilizaremos a água como solvente para extrair o excesso de ácido acético do éster formado, pois o HAc tem maior solubilidade em água que em éster.

Neste tipo de extração, adiciona-se um reagente que reage com a substância a ser retirada da solução de interesse. O produto da reação deve ser mais solúvel em outro solvente (geralmente a água) que na solução de interesse.

Nesta prática utilizaremos o NaHCO3 o qual reagirá com o excesso de HAc dissociado no éster formado, resultando em NaAc que é mais solúvel em H2O.

Reação

Se as partSe as partíículas sculas sóólidas lidas são relativamente são relativamente grandes e depositam grandes e depositam (decantam) facilmente no (decantam) facilmente no fundo do frasco, fundo do frasco, ééposspossíível separar a vel separar a solusoluçção das impurezas, ão das impurezas, atravatravéés de uma posterior s de uma posterior filtrafiltraçção, onde o são, onde o sóólido lido ficarficaráá retido no papel de retido no papel de filtro pregueado e o filtro pregueado e o erlenmeyer contererlenmeyer conteráá o o llííquido.quido.

CORREÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO:CorreCorreçção para lão para lííquidos associados quidos associados

(formam liga(formam ligaçções de hidrogênio):ões de hidrogênio):

ΔT = 0,00010(760-p).(t +273) t760=ΔT + t

ΔT: correção, em ºC a ser aplicada ao ponto de ebulição observado, t

p: pressão barométrica local

t760: temperatura de ebulição a 760 mmHg (ponto de ebulição normal)

t: temperatura de ebulição observado no laboratório;

Exemplo:

Considerando p = 686 mmHg e t = 98°C, a correção feita será:ΔT = 0,00010(760-686).(98 +273)ΔT = 2,74

T760 = ΔT + tT760 = 2,74 + 98T760 = 100,74°C

Ou seja a pressão de 760 mmHg a temperatura de ebulição é 100,47°C.

CÁLCULO DO RENDIMENTO:H+

CH3CO2H + (CH3)2CH2CH2CH2OH CH3CO2CH2CH2CH(CH3)2 + H2O

1 1 1 1

V ácido = 20 ml V álcool = 15 ml d éster = 0,876 g/ml

d ácido = 1,053g/ml d álcool = 0,813g/ml MM éster = 130,19g/mol

MM ácido = 60,05g/mol MM álcool = 88,15g/mol

Ácido Acético Álcool Isopentílico

d = m/V ⇒ m = d.V d = m/V

∴m = 1,053. (20) = 21,06g ∴ m = 0,813.(15) = 12,20g

1 mol ácido ⎯ 60,05g 1 mol ⎯ 88,15gn ⎯ 21,06g n ⎯ 12,20g

n = 0,351 mol n = 0,138 mol

Reagente em excesso Reagente Limitante

n mols de éster = n mols do álcool = 0,138 mol

1 mol de éster ⎯ 130,19g0,138 mol de éster ⎯ m

m = 17,97g de éster

• Essa massa corresponde à 100 % de rendimento ( m estequiométrica )

Cálculo da porcentagem de rendimento:

Rendimento = m obtida . 100%m estequiométrica

Exemplo: obteve-se 12,45g de éster

Rendimento = (12,45g ) . 100% = 69,28%

(17,97g)

NomenclaturaNomenclatura Densidade Densidade /g mL/g mL--11

Mol /g Mol /g molmol--11

p.fp.f. . //00CC

p.ep.e. . //00CC SolubilidadeSolubilidade Propriedades Propriedades

FFíísicassicas AplicaAplicaççõesões

ÁÁcido Accido Acéético tico Glacial CHGlacial CH33OO22HH

1,0531,053 60,0560,05 16,716,7 118118MiscMiscíível em vel em áágua, gua, áálcool lcool

glicerol, glicerol, ééter e ter e tetracloreto de tetracloreto de

carbono.carbono.

LLííquido, possui quido, possui odor azedo, odor azedo, pungente.pungente.

Usado como Usado como solvente;solvente;Fabricar Fabricar acetatos;acetatos;

Conservantes Conservantes de alimentos;de alimentos;

SSííntese ntese Orgânica Orgânica

comercial.comercial.

ÁÁlcool lcool IsopentIsopentíílicolico

CC55HH1212OO

0,8130,813 88,1588,15 117,2117,2 132132

-- Ligeiramente Ligeiramente solsolúúvel em vel em HH22O (2g em O (2g em

100 mL)100 mL)-- miscmiscíível em vel em

áálcool, lcool, ééter,benzeno,clter,benzeno,cl

oroforofóórmio e rmio e ÁÁcc. Ac. Acéético tico

Glacial.Glacial.

LLííquido, possui quido, possui odor odor

desagraddesagradáável, vel, pungente.pungente.

Usado como Usado como solvente para solvente para

gorduras;gorduras;Resinas;Resinas;

AlcalAlcalóóides.ides.

Bicarbonato de Bicarbonato de SSóódio NaHCOdio NaHCO33 2,1592,159 84,0184,01 __________ ______

-- SolSolúúvel em vel em 10 partes de 10 partes de

ááguagua-- InsolInsolúúvel em vel em

áálcoollcool

Cristais Cristais brancos, brancos,

granulados ou granulados ou em pem póó..

Sais Sais efervescentes;efervescentes;Extintores de Extintores de

fogo;fogo;AntiAntiáácido;cido;Fermentos.Fermentos.

ÁÁcidocidoSulfSulfúúricorico

HH22SOSO44

1,841,84 98,0898,08 1010 290290

-- MiscMiscíível em vel em áágua e em gua e em áálcool lcool com liberacom liberaçção de ão de

muito calor e muito calor e contracontraçção de ão de

volumevolume

LLííquido incolor quido incolor e vole voláátiltil

Fertilizantes;Fertilizantes;Explosivos;Explosivos;

PurificaPurificaçção de ão de petrpetróóleo;leo;Corante;Corante;

DesoxidaDesoxidaçção de ão de metais;metais;

Cloreto deCloreto deSSóódiodioNaClNaCl

2,172,17 58,4558,45 804804 14131413

-- 1g dissolve em 1g dissolve em 2,8 mL de 2,8 mL de ááguagua-- 1g dissolve em 1g dissolve em

10 mL de glicerol10 mL de glicerol-- Quase insolQuase insolúúvel vel

em HCl em HCl concentradoconcentrado

Cristais Cristais brancos, brancos,

granulados ou granulados ou em pem póó;;IncolorIncolor

Laxante;Laxante;SoluSoluçção ão isotônica isotônica

(soro (soro fisiolfisiolóógico).gico).

Sulfato de Sulfato de MagnMagnéésiosioMgSOMgSO44

1,671,67 120,37120,37 ______ ______-- SolSolúúvel em vel em

áágua, levemente gua, levemente solsolúúvel em vel em áálcool. lcool.

Cristais ou pCristais ou póóeflorescentes.eflorescentes.

Agente secante;Agente secante;Fertilizantes;Fertilizantes;

Corantes.Corantes.

Acetato de Acetato de IsopentilaIsopentilaCC77HH1414OO22

0,87600,8760 130,19130,19 --78,578,5 142142

-- 1g sol1g solúúvel em vel em 400 partes de 400 partes de

ááguagua-- MiscMiscíível em vel em áálcool, lcool, ééter, ter,

acetato de etila.acetato de etila.

LLííquido neutro e quido neutro e incolor. incolor.

Usado como Usado como solvente;solvente;Vernizes;Vernizes;Essências;Essências;Cânfora.Cânfora.

Toxicidade das substâncias:

Ácido acético glacial (HAc)Inalação: garganta inflamada, tosse, queimação, dor de cabeça, vertigens, respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.Pele: dor, vermelhidão, bolhas, ardor. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água e sabão; requer atenção médica.Olhos : vermelhidão, dor, intensa queimação, perda de visão. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista. Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação, diarréia, choque ou colapso, garganta inflamada, vômito. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água para a pessoa beber; requer atenção médica.

Álcool isopentílico (C5H12O )Inalação: garganta inflamada, tosse, náusea, dor de cabeça, vertigens. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.Pele: dor, vermelhidão, pele seca, aspereza. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água e sabão.Olhos : vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.Ingestão: dor abdominal, sensação de queimação no tórax e no estômago,dor de cabeça, náusea, inconsciência, vômito, fraqueza. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito, dê porções de água com carvão ativado para a pessoa beber; requer atenção médica.

Ácido sulfúrico (H2SO4 )

Inalação: corrosivo, garganta inflamada, queimação, respiração dificultada e dolorida. Primeiros-socorros: ar fresco; respiração artificial, se necessário; requer atenção médica.Pele: corrosivo, dor, vermelhidão, bolhas, sérias queimaduras. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água; requer atenção médica.Olhos : corrosivo, vermelhidão, dor, intensa queimação. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologista.Ingestão: corrosivo, dor abdominal, sensação de queimação, choque ou colapso. Primeiros-socorros: enxágüe a boca, não induza o vômito; procure um médico.

Bicarbonato de sódio (NaHCO3)Nenhuma consideração venenosa.

Baixíssima toxicidade.

Sulfato de Magnésio (MgSO4 )Nenhuma consideração venenosa.

Baixíssima toxicidade.

Acetato de isopentila (C7H14O2)

Inalação: garganta inflamada, tosse, dor de cabeça, fraqueza, sonolência. Primeiros-socorros: ar fresco; requer atenção médica.Pele: secura. Primeiros-socorros: remover as roupas contaminadas, lavar com água.Olhos: vermelhidão, dor. Primeiros-socorros: lavar com água corrente por vários minutos (remova lentes de contato) e procurar um oftalmologistaIngestão: dor abdominal, garganta inflamada, náuseas. Primeiros-socorros: beber porções de água; requer atenção médica.

DESCARTE E TRATAMENTO DOS RESÍDUOS:

• Separe as soluções aquosas;

• Evite misturar ácidos e bases concentradas num mesmo recipiente.

Posteriormente cada resíduo será tratado adequadamente.

BIBLIOGRAFIA:

• PAVIA, D. L., LAMPMAN, G. M., KRIZ, G. S. Introduction to Organic Laboratory Techniques : A Contemporary Approach. 3ed. Philadelphia : Hancourt Brace College Publischers, 1995.

• MANO, E. B., SEABRA, A. F. Práticas de Química Orgânica. 2.ed. São Paulo : Edart, l977.

• SITE: www.jeduardo.unesp.br

• SOLOMONS, G. T.W., FRYHLE, C. B. Química Orgânica 1 e 2, 8ª edição