Universidade Federal de Santa Catarina – UFSCCentro de Ciências Físicas e Matemáticas – CFMDepartamento de QuímicaQuímica Orgânica Experimental I - QMC 5230Professor responsável: Faruk José Nome AguileraAlunos: Daiana Dutra da Silva, Jan Buatim e Manoella Backes

EXPERIÊNCIA 06

Preparação de um corante: alaranjado de metila

Introdução

Corantes azo constituem a classe mais importante de substâncias que promovem cor. A versatilidade desta classe deve-se grandemente à facilidade com que os compostos azo podem ser sintetizados. Os azo-compostos referem-se a compostos químicos que carregam o grupo funcional R-N=N-R', em que R e R' podem ser qualquer grupo aromático. O grupo N=N é chamado de azo. São os grupos doadores de elétrons dos radicais é que inferem a intensidade da cor ao composto. A ausência de grupos doadores de elátrons deixa a cor do composto menos intensa.

Objetivos

Sintetizar o corante alaranjado de metila, fazer um teste de pH com ácido e base forte, medir sua massa e obter seu rendimento

Procedimento Experimental

Na primeira parte, dissolveu-se 0,3g de carbonato de sódio anidro em 25 mL de água. Adicionou-se 1,0g de ácido sulfanílico à solução e aqueceu-se em banho Maria até a completa dissolução do material. Deixou-se a mistura atingir a temperatura ambiente e adicionou-se 0,4g de nitrito de sódio. Resfriou-se a mistura em banho de gelo até que a temperatura estivesse abaixo de 10°C. Então, adicionou-se 1,25 mL de ácido clorídrico. O sal de diazônio e o ácido sulfanílico separaram-se como um precipitado branco finamente dividido. Filtrou-se a mistura e reservou-se o ácido sulfanílico. Manteve-se essa suspensão em um banho de gelo.

Depois, misturou-se 0,7 mL de N,N-dimetilanilina e 0,5 mL de ácido acético glacial em um béquer. Adicionou-se essa mistura ao ácido sulfanílico diazotizado preparado anteriormente. Agitou-se a mistura vigorosamente. Manteve-se a mistura em banho de gelo por 10 minutos. Adicionou-se, então, 5 mL de hidróxido de sódio 6M. Levou-se a solução básica à ebulição por aproximadamente 10 minutos. Após, adicionou-se 2,5g de cloreto de sódio. Obteve-se a recristalização do produto através do descanso em banho de gelo. Recolheram-se os sólidos obtidos por filtração a vácuo. Lavou-se o recipiente com cloreto de sódio saturado.

Em seguida, transferiu-se o precipitado para um béquer com cerca de 75 mL de água em ebulição. Manteve-se a mistura em ebulição por alguns minutos, após, deixou-se a mistura resfriar a temperatura ambiente e em seguida em banho de gelo. Filtrou-se a vácuo e lavou-se com água gelada. Deixou-se secar e mediu-se a mediu-se a massa.

Por último, dissolveu-se em um tubo de ensaio uma pequena quantidade do corante em água. Adicionou-se algumas cotas de HCl e outras de NaOH 6M. Observou-se a mudança de cor no ponto de viragem.

Resultados e Discussão

Alaranjado de metila.

            A síntese de corantes azo requer a diazotização de uma amina aromático para ser acoplada a uma amina ou fenol. Para a  síntese do alaranjado de metila, parte-se do ácido sulfanílico e da dimetilanilina. 

Os azo-compostos como os alcenos, podem existir na forma cis e trans. Por causa do impedimento esterico, o isomero trans é mais estavel que o cis.            O ácido nitroso é formado in situ pela reação de um sal de nitritro inorgânico com ácido clorídrico:

Preparação do ácido nitroso, que se converte ao íon nitrosônio em meio ácido.

            Para que o ácido sulfanílico seja diazotizado faz-se necessária a adição de uma base fraca. Para que a reação de diazotização ocorra a amina deve possuir um par de elétrons livre. Em solução aquosa, o ácido antranílico tende a formar um sal interno, e a adição de base recupera a amina, enquanto forma-se um sal sódico do grupo sulfônico, aumentando a solubilidade do composto.            Para completar a síntese do alaranjado de metila realiza-se então a reação de acoplamento. Primeiramente é necessário ativar a dimetilbenzamina que será acoplada ao ácido sulfanílico diazotizado. Para tanto adiciona-se ao meio reacional uma pequena quantidade de ácido acético glacial para que a solução mantenha-se levemente ácida.             Nas reações de acoplamento o controle de pH do meio é fundamental. O reagente eletrofílico é o íon diazônio, ArN2

+. Quando o íon hidróxido está presente, o íon diazônio encontra-se em equilíbrio com um composto não ionizado, o diazo-hidróxido ou ácido diazóico, Ar-N=N-OH e, com sais, diazoatos (Ar-N=N-O -

Na+) dele derivados:

Formação de ácido diazóico e do respectivo diazoato sódico, que não fazem reação de acoplamento.

          Assim, conclui-se que, pelo que toca ao agente eletrofílico, a reação de acoplamento é favorecida por um meio com baixa concentração de íon hidróxido, ou seja, sob pH ligeiramente ácido. Verifica-se, na prática, que a reação de acoplamento se produz com maior eficiência em soluções moderadamente ácidas, no caso de aminas, e em soluções moderadamente alcalinas, no caso dos fenóis.  Assim, adicionou-se um ácido fraco, o ácido acético, ao meio para manter o pH da solução em torno de 4 e deslocar o equilíbrio da primeira etapa elementar para a esquerda. Após, o sal de diazônio é adicionado e imediatamente nota-se a formação do precipitado vermelho de heliantina.

O rendimento do Alaranjado de metila obtido foi muito satisfatório (95,13%). Depois de terminado a síntese, foi feito um teste de PH, através de soluções concentras de NaOH e HCl. Ao adicionar-se NaOH concetrado, observou-se uma mudança de cor, que foi do laranja para o amarelo. Posteriormente, ao adicionar-se HCl concentrado, a mudança de cor ocorreu do amarelo para o vermelho. Logo pode-se concluir, que para pH ácido, a cor correspondente é vermelho; já para um pH básico, a cor é amarelo.

Conclusão

Com os resultados satisfatorios obtidos nas reacoes e no teste de pH, é possível afirmar que houve a obtenção do alaranjado de metila realizado na primeira parte do experimento. O rendimento calculado foi considerado muito bom, tendo em vista que as reações de arildiazônio e o método mais adequado de formação de derivados do benzeno.Diante dos resultados, é possível concluir que o objetivo foi alcançado com sucesso.

Bibliografia

1- SOLOMOS, T. W. G. Química orgânica. LCT, Rio de Janeiro. 1985. v. 2.2- VOGEL A.I. Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry. 5a edição,

Longman Scientific and Technical, 1989, London, UK.