Qumica Orgnica e Inorgnica Experimental2 semestre de 2013

Experimento 2: Sntese do BINOLData: 17/08/2013

Larissa B. Segatto RA: 108199Talitha O. de Godoy RA: 118721

1. OBJETIVOO experimento objetiva-se na sntese do BINOL ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol) a partir do 1,1-Bi-2-naftol com soluo de FeCl3.6H2O. Visando a purificao dos cristais do Binol, utilizou-se o processo de recristalizao com tolueno quente. E finalmente a determinao do ponto de fuso do Binol e caracterizao por Espectroscopia no Infravermelho.

2. RESULTADOS E DISCUSSO

2.1 Sntese do BinolA sntese do Binol foi baseada na reao de xido-reduo:H2O 2 + 2 FeCl3.6H2O + 2FeCl2 + 2HCl [Equao 1.1]

O mecanismo da reao ilustrado na figura abaixo (Figura 1.1). Nele podemos observar que o on Ferro 3+ recebe um eltron pela perda de um on Hidreto (H-), agindo portanto como oxidante.

Figura 1.1: Mecanismo de reao do -naftol com o on Ferro 3+ resultando no ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol)[1].Esta reao de xido-reduo pode ser observada ocorrendo a medida que o experimento se processa, pois ao gotejar-se a soluo de FeCl3.6H2O de colorao mbar, nota-se a mudana instantnea da colorao da soluo de mbar para esverdeada. Essa mudana de colorao deve-se semi-reao de reduo do Ferro:

Fe3+(mbar) + e -> Fe2+ (esverdeado) [Equao 1.3]

Para tanto, adicionou-se 2,88g de -naftol em 100 mL de gua destilada em um balo de duas bocas esmerilhadas equipado com funil de adio e condensador de refluxo, tal como ilustrado na Figura 1.2, seguindo-se do aquecimento da soluo at que a mesma atingisse o seu ponto de ebulio (por volta de 80 C). Em seguida, adicionou-se gota a gota de uma soluo previamente preparada com 5,6g de FeCl3 em 15 mL de gua destilada sob agitao vigorosa e deixou-se a mistura reacional em refluxo por 25 minutos. Em seguida a suspenso foi filtrada quente em funil de Bchner, para a lavagem do slido utilizou-se o mnimo de gua quente secando-o atravs do fluxo de ar e aps, iniciou-se o procedimento de recristalizao. Este processo de extrema importncia nesta etapa, pois visa a purificao dos cristais que j haviam sido formados previamente, porm carregando consigo muitas impurezas. Para tanto se utilizou como solvente tolueno aquecido. Suspendeu-se o slido formado na etapa 1 com cerca de 27 mL de tolueno, e manteve-se a mistura em aquecimento at que se observasse uma soluo translcida. Em seguida manteve-se a soluo em resfriamento brando, para garantir uma melhor cristalizao; permitindo que os cristais sejam formados lentamente e camada por camada. O princpio do procedimento de recristalizao baseado no comportamento discrepante de um mesmo soluto em temperaturas distintas: o slido deve ser praticamente insolvel temperatura ambiente, e no entanto deve ser significativamente solvel prximo temperatura de ebulio do solvente utilizado, no caso, o tolueno. importante ressaltar que a quantidade de solvente utilizada deve ser sempre mnima, j que alm de ser txico e nocivo, o procedimento de recristalizao propriamente dito pode ser prejudicado caso volumes maiores do que o necessrio sejam utilizados[2]. Evidenciou-se ao fim do procedimento a obteno do slido esperado, que em sua totalidade, demonstrou-se opaco e de colorao ocre. De acordo com a literatura[3] o rendimento esperado para a reao em torno de 50%.

Figura 1.2: Aparelhagem instrumental necessria para a sntese do ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol).

Verifica-se a partir da estequiometria da reao representada pela equao 1.1 que:

2 mol de -naftol 1 mol de Binol288,34 gmol-1 286,32 gmol-12,8496 g XX = 2,8296 gramas de Binol para um rendimento de 100%.

Porm o rendimento esperado para esta reao em torno de 50%, o que nos levaria a obter uma massa de 1,4148 g de Binol.A massa de cristais obtida foi de 1,5748g, evidenciando um rendimento de 55%. Na determinao do ponto de fuso, os cristais iniciaram o processo em 218C terminando em 221C, evidenciando uma faixa de temperatura bastante estreita, bem como, prxima temperatura de 218C descrita pela literatura[3]. A determinao do ponto de fuso de um slido bastante utilizada como forma de identificar-se a substncia e detectar a presena significativa de impurezas, sendo que uma faixa de temperatura de fuso estreita indica que o slido cristalino apresenta baixas quantidades[4].Embora o rendimento da reao tenha sido superior ao valor terico de 50% no se atribuiu o mesmo apenas s possveis impurezas que no foram removidas no procedimento de recristalizao, j que a medida do ponto de ebulio indicou que o slido no apresentou quantidades significativas. Portanto, levou-se tambm em considerao o solvente agregado aos cristais, que devido uma secagem sob vcuo de baixa potncia e curto tempo, pode no ter sido removido completamente dos cristais formados, culminando no aumento de massa obtida.

A caracterizao do composto foi feita atravs da anlise do espectro de infravermelho. Os espectros obtidos encontram-se nos anexos 1 e 2.

Tabela 1: Atribuio de bandas de acordo com a literatura[5].Banda caractersticaComprimento de onda terico (cm-1)Comprimento de onda obtido experimentalmente (cm-1)

Estiramento do grupo OH3400 a 35003403.54 e 3486.2

Grupo C=C aromtico1500 a 16001508.91 e 1596.88

Os sinais de ligaes C=C em anis aromticos esto localizados entre 1500-1600 cm-1, e foram identificados pelos picos em 1508.91 cm-1 e 1596.88 cm-1. Os sinais em 3403.54 e 3486.2 indicam o estiramento dos grupos OH em fenis. Os sinais em 751.137, 826.467, 1508.91, 3045.42 so caractersticos da presena de -naftalenos[5]. Essas bandas caractersticas no espectro nos permitem identificar o composto sintetizado como ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol). O espectro do composto puro encontra-se no anexo 3[6]. Comparando-se os espectros do composto sintetizado com o do composto puro verifica-se que no h diferenas bastante significativas, evidenciando que os cristais sintetizados de fato no apresentaram grandes quantidades de impurezas.

3. CONCLUSOPara a sntese de ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol) obteve-se um rendimento de 55%, acima do previsto pela literatura. Atribuiu-se o rendimento extra possvel presena de impurezas, mas, sobretudo ao excesso de solvente que no foi retirado do slido obtido durante a secagem sobre fluxo de ar, resultando em uma massa acima da esperada. Na determinao do ponto de fuso obteve-se uma faixa de temperatura de 218C a 221C, que alm de estreita foi bastante prxima ao valor previsto pela teoria. No experimento verificou-se que o procedimento de purificao de um cristal deve ser realizado mais de uma vez, a fim de retirar-se o mximo de impurezas. Tambm fomos capazes de associar os conceitos de cristalizao e determinao de ponto de fuso com a presena de impurezas. Na anlise por infravermelho verificamos que o espectro obtido apresentou sinais caractersticos da molcula do ([1,1-binaftaleno]-2,2-diol), sendo que, comparando-se com o espectro previsto pela teoria, no apresentou diferenas significativas, evidenciando a baixa quantidade de impurezas presentes.

4. BIBLIOGRAFIA[1] J. M. Brunel, Chem. Ver. 2005, 105, 857-897.[2] D. L. Pavia, G. M. Lampmam, G. S. Kriz.; Introduction to Organic Laboratory Techniques: a Contemporary Approach; 1982; pgina 481 ; 2 Edio; editora Sounders. [3] Vogel, A.; Textbook of Practical Organic Chemistry; pginas 836, 838, 839; 5 Edio. [4] D. L. Pavia, G. S. Kriz, R. G. Engel; Introduction to Organic Laboratory Techniques: a Microscale Approach; 1999; pgina 577 ; 3 Edio; editora Sounders. [5] D.A. Skoog; F. J. Holler; T.A. Nieman; Princpios de Anlise Instrumental; 2006; paginas 361 a 369; 5 edio; editora Bookman. [6] Spectral Database for Organic Compunds, disponvel em: http://sdbs.riodb.aist.go.jp acesso em 22/08/2013.