Síntese e Purificação da

Acetanilida

Docentes:

Prof. Dr. José Eduardo de Oliveira

Profa. Dra. Angela Regina Araújo

Alunos:

Thiago Moura Bego

Vagner Antonio Moralles

Acetanilida

• Sinônimos : N-fenilacetanida, Anilida do ácido acético, Acetanilina,

Acetilaminobenzeno.

• Descrição física: sólido cinza ou branco.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: irritação das vias digestivas, náusea, vômito, dores

abdominais, hipermotilidade intestinal, diarreia, possibilidade de

hemorragia gástrica, possibilidade de distúrbios renais (nefrite).

Por inalação: irritação das vias respiratórias, tosse, dispneia, edemas

pulmonares; efeitos no sangue cianose, metahemoglobinemia, possível ação

anticoagulante no sangue.

Poder irritante: deve ser considerado de poder irritante primário pela pele e

em contato com os olhos.

Farmacologia

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• Em 1886 os médicos Cahn e Hepp descobriram as propriedades analgésicas e antipirética da

acetanilida.

• A descoberta ocorreu por acidente, devido a troca do frasco de naftaleno pelo de acetanilida em

testes como vermífugo.

• Aminas aromáticas aciladas que são utilizadas como analgésico e antipirético em medicamentos de

uso livre:

• O uso contínuo ou excessivo da acetanilina pode causar uma doença no sangue chamada de

metaemoglobinemia. Nesta doença o átomo central da hemoglobina passa de Fe(II) a Fe(III) para

dar metaemoglobina, que não funciona como carregador de oxigênio no sangue.

Hemácia

Heme

• Motivos para a acetilação de aminas:

“Proteger” o grupo funcional amina primária ou secundária; As aminas aciladas : o São menos suscetíveis à oxidação; o São menos reativas em reações de substituição em aromáticos; o Têm menos tendência a participar em muitas reações típicas das aminas livres .

• O grupo amina pode ser regenerado por hidrólise ácida ou básica.

• As principais maneiras de obter aminas aciladas são : com uso de anidrido acético, cloreto

de acetila ou ácido acético glacial.

Acetilação de Aminas

4

Grupo acila

... Acetilação de Aminas

5

• Com cloreto de acetila :

• Com ácido acético glacial:

• Com anidrido acético:

A reação é vigorosa, com liberação de HCl,

que converte metade da amina em cloridrato,

o que impede a reação

É econômico porém exige

aquecimento por longo tempo.

A reação de hidrolise é lenta o

suficiente para que a acetilação seja

feita em água. O produto é de alta

pureza e bom rendimento.

Mecanismo

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Solução Tampão • Um tampão é constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada

ou de uma base fraca e seu ácido conjugado.

• É necessário que existam quantidades de mesma ordem de grandeza de ácido e

base ( dentro de um fator de 10) para que a ação de tamponamento seja

significativa.

• Uma solução tampão resiste a uma mudança de pH quando ácidos ou bases são

adicionados ou quando ocorre diluição.

Tampão :Ácido acético + acetato de sódio

• O tampão é utilizado para evitar reação de hidrólise da acetanilida e para evitar a

protonação da amina.

Equação de Henderson-Hasselbalch

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pKa do ácido acético = 4,76 a 25°C

Hidrólise ácida

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Trituração do acetato de sódio

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Almofariz

• Alguns compostos químicos são vendidos em

forma de lentilhas ou petrificados, esses formatos

são pouco solúveis. A trituração é utilizada para

aumentar a superfície de contato desses

compostos e consequentemente aumenta a

solubilidade.

• A moagem deve ser homogênea e realizada

através de movimentos circulares.

Há necessidade do tampão ?

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Preparação da acetanilida:

Rota A: Tampão

Rota B: Água

• PARÂMETRO ECONOMIA ATÔMICA OU PORCENTAGEM DE UTILIZAÇÃO

ATÔMICA (%A) :

%A = P.M. do produto desejado/Σ P.M. das substâncias produzidas

% A exprime o qaunto dos reagente foi incorporado ao produto.

• FATOR E:

fator E = Σ massas dos produtos secundários/massa do produto desejado

O fator E leva em consideração todas as substâncias utilizadas na reação, incluindo os

solventes (exceto água) e a parcela de reagentes não convertidos.

Quanto maior o valor de E, maor a massa de rejeito gerada (Portanto menos aceitavel o

processo, do ponto de vista ambiental.).

... Há necessidade do tampão ?

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Tabela de condições experimentais e rendimentos obtidos nas rotas testadas.

Tabela de resultados de rendimento atômico (%A) e fator E das rotas estudadas:

A acetilação inicial da anilina gera ácido acético, que vai manter o pH da mistura reacional na faixa ácida, protonando parcialmente a anilina; por outro lado, qualquer diacetil anilina formada será decomposta pela água presente no meio reacional. A tabela abaixo compara o rendimento entre as duas rotas:

Portanto a síntese da acetanilida será realizada substituindo o tampão ácido acético/acetato de

sódio por água

Agitação Magnética

13 Agitador magnético de

polietileno

Agitadores magnéticos são ímãs permanentes, fechados

em cápsulas de vidro Pyrex ou Polietileno

Quando é utilizado:

• Quando é necessário misturar uma porção qualquer

ou gotas de uma substância em uma solução;

• Quando o calor é gerado no local, o qual pode

decompor uma preparação sensível;

• Em sistemas fechados;

• Em sistemas que deseja a exclusão do ar para evitar

a oxidação;

Como utilizar:

• Girar vagarosamente o reostato, inicialmente

no zero, até a velocidade desejada.

• Colocar o reostato no zero, esperar que o

agitador magnético pare , e então removê-lo

com uma pinça.

Filtração à pressão reduzida

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Vantagens em relação a filtração por gravidade:

• É mais rápida ;

• Produz uma separação muito mais eficiente

deixando o sólido mais seco.

Grande

quantidade de

sólido

Pequena

quantidade de

sólido

15

1)

3) 4)

2)

1 e 2- O papel de filtro

deve cobrir exatamente o

funil, isso é, deve cobrir

todos os furos do fundo,

mas não subir pelas

paredes laterais.

3- Molhar o papel de

filtro com um pouco de

líquido que se vai filtrar e

ligar imediatamente o

sistema de vácuo.

4- Com o auxilio de uma

bagueta verter a mistura

a ser filtrada.

Exemplo de como calcular o rendimento estequiométrico da acetanilida bruta:

Determinação do Reagente Limitante:

• Quantidade de matéria de acetanilida que pode ser formada a partir de 15,5 g de

anilina:

𝑛𝐴𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

= 15,5 𝑔 𝑑𝑒 𝐴𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎 𝑋 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎

93,13 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎 𝑋

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑛𝑎

𝒏

𝑨𝒄𝒆𝒕𝒂𝒏𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂= 0,1664 mol de acetanilida

• Quantidade de matéria de acetanilida que pode ser formada a partir de 18,3 g de

anidrido acético:

n𝐴𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 =

18,3 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜𝑋1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜

102,09 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜 𝑋

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑖𝑑𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑎𝑐é𝑡𝑖𝑐𝑜

n𝑨𝒄𝒆𝒕𝒂𝒏𝒊𝒍𝒊𝒅𝒂

= 0,1793 mol de acetanilida.

Portanto o reagente limitante é a anilina.

Cálculo do rendimento

estequiométrico de acetanilida

bruta:

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• Como a anilina é o reagente limitante serão gerados na reação 0,1664 mol de acetanilida.

m(acetanilida) = 0,1664 mol de acetanilida X 135,16 𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎

m(acetanilida) = 22,5 g de acetanilida.

Secagem de sólidos

• Secagem dos cristais ao ar

não utiliza calor (perigo de fusão ou

decomposição do sólido) Vantagem:

exposição à umidade do ar se o

sólido for higroscópico Problema:

...secagem de sólidos

• Estufa

Acelera o processo de secagem Vantagem:

Materiais que sublimam com facilidade

Cuidado com a temperatura de fusão dos cristais

Calcinar o papel de filtro

Problema:

Placa de Petri Vidro de relógio estufa

...secagem de sólidos

• Dessecador

• Dessecador

pressão reduzida

Dessecador com sílica gel

Dessecador pressão reduzida

Ponto de fusão

• Grau de pureza da substância

• Faixa de ponto de fusão

• 0,5° a 1,0°C (ideal)

• > 1,0°C

IMPORTANTE:

• Ponto de fusão da acetanilida na literatura é em torno de

114°C

• Hidrato (acetanilida + água), p.f. = 84°C

23

24

...ponto de fusão • Equipamento

Separar duas amostras do sólido:

1ª amostra

• Taxa de aquecimento alta

• Verificar aproximadamente a

temperatura de fusão

2ª amostra • Taxa de aquecimento pequeno

(quanto menor a taxa melhor a

leitura)

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Fluxograma síntese da acetanilida :

Recristalização

• Purificação de sólidos por remoção de impurezas tendo como base a

diferente solubilidade do produto que se pretende purificar

9 g substância A + 2g impureza B Solubilidade (20°C) = 1g/100mL

Solubilidade (100°C) = 10g/100mL

Mais puro (8g A + 1g B)

Primeira cristalização

Segunda cristalização

Puro (7g A)

água-mãe (1g A + 1 g B)

água-mãe (1g A + 1 g B)

Tipos de Impurezas

OCLUSÃO ou ABSORÇÃO: São

impurezas encontradas dentro do cristal

ADSORÇÃO: São impurezas

encontradas na superfície do cristal

Impurezas da Acetanilida podem ser:

• Anilina

• Anidrido acético

• Água de lavagem

Impurezas Coloridas:

• Utilizar carvão ativo à solução a ser

aquecida (1 a 2% m/m)

Escolha do solvente apropriado

• Verificação da polaridade (“semelhante dissolve

semelhante”)

• O solvente deve dissolver grande quantidade da substância

em temperatura elevada e pequena quantidade em

temperatura baixa

• O solvente não deve reagir com o sólido

• Deve possuir baixo ponto de ebulição para que possa ser

facilmente removido

• Outros fatores como a facilidade de manipulação, a

volatilidade, a inflamabilidade, caráter tóxico e o custo

deve ser levado em conta

32

33

34

E se a amostra for bastante solúvel em um solvente e

pouco solúvel em outro?

Solventes mistos

Amostra

Solução turva

Solução clara

Dissolver com a menor quantidade possível do solvente mais solúvel a quente

Adicionar o solvente menos solúvel

Adicionar o solvente mais solúvel até que a turvação desapareça

Recristalização da acetanilida Acetanilida bruta

- Dissolver no solvente apropriado a uma temperatura elevada (ponto de ebulição do solvente);

- Adicionar carvão ativo; - Filtrar a quente; - Recristalizar por resfriamento lento;

- Filtrar a vácuo;

- Lavar os cristais com solvente gelado

Líquido:

Solvente + impurezas da

acetanilida

Descarte em local apropriado

Sólido:

Acetanilida recristalizada

-Secar em dessecador;

-Pesar;

-Medir o ponto de fusão;

-Calcular o rendimento;

-Comparar o ponto de fusão da

acetanilida pura com a bruta.

Acetanilida pura seca

Filtração a quente

Remoção de impurezas insolúveis

que iriam contaminar o sólido

durante a cristalização

Evita a precipitação da substância

Cálculo do rendimento

Rendimento nunca será 100%

Rendimento =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑢𝑟𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎

𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑐𝑒𝑡𝑎𝑛𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎

POR QUE?

9 g substância A + 2g impureza B Solubilidade (20°C) = 1g/100mL

Solubilidade (100°C) = 10g/100mL

Mais puro (8g A + 1g B)

Primeira cristalização

Segunda cristalização

Puro (7g A)

água-mãe (1g A + 1 g B)

água-mãe (1g A + 1 g B)

Reação em equilíbrio

EPI`S

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Ácido acético Glacial

• Sinônimos : ácido etanoico.

• Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: Pode ser perigoso se for engolido. Provoca queimaduras

graves.

Por inalação: Pode ser perigoso se for inalado. O material é extremamente

destrutivo para os tecidos das membranas mucosas e do trato respiratório

superior.

Contato com a pele: Pode ser perigoso se for absorto pela pele. Causa

queimaduras severas na pele.

Anilina

• Sinônimos : Fenilamina, aminobenzeno.

• Descrição física: Líquido.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: Irritação da via digestiva, náusea, vômito, dores

abdominais, hipermotilidade intestinal, diarreia.

Por inalação: Irritação da via digestiva respiratória, tosse, dispneia, edema

pulmonar.

Contato com a pele: Irritante.

Contato com a Olhos: Irritante.

Sistema nervoso central: Cefaleia, tontura, vertigem, sonolência, narcose,

perda de memória.

No sangue: anemia, cianose, metaemoglobinemia.

Anidrido acético • Sinônimos : Anidrido do ácido acético, óxido acético, anidrido etanoico,

oxido de acetila.

• Descrição física: Líquido claro e incolor.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: Corrosivo. Causa queimaduras dolorosas no estômago, seguida

de náuseas e vômito.

Por inalação: Os vapores são corrosivos para as membranas das mucosas do

trato respiratório superior. Exposição ao vapor pode causar irritação no nariz,

garganta e tosse. Exposição a altas concentrações podem resultar em severos

danos pra os pulmões.

Contato com a pele: Corrosivo. Se não for removido com lavagem, pode

causar vermelhidão e depois se tornar branco rugoso.

Contato com a Olhos: Corrosivo. Em contato com o líquido ou vapor pode

causar sensações de queimadura e coceira. Dor e visão embaçada podem ser

seguidas de danos permanentes aos olhos.

Por exposição crônica: Repetidas e prolongadas exposições ao vapor podem

causar irritação a pele e irritação crônica nos olhos.

Acetato de sódio

• Sinônimos : acetato de sódio triidratado, sal sódico do ácido acético

triidratado, acetato de sódio anidro.

• Descrição física: pó cristalino branco.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: Grandes doses podem produzir dores abdominais, náuseas e

vômitos.

Por inalação: Pode causar irritação no trato respiratório. Os sintomas

podem incluir tosse, irritação na garganta, dificuldade respiratória e dor no

peito.

Contato com a pele e olhos: Irritação, vermelhidão e dor.

Clorofórmio

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• Sinônimos : Triclorometano.

• Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: O líquido é venenoso quando ingerido.

Por inalação: Tosse, dificuldade para respirar. A inalação constante e a

longo prazo pode provocar hipotensão, transtornos gastrointestinais, lesão

hepática e renal. É carcinogênico. Em caso de exposição prolongada pode

causar danos ao fígado, rins e coração.

Contato com a pele: Pode causar irritação e queimaduras.

Contato com os olhos: O Vapor e o líquido podem causar conjuntivite e

irritações.

Etanol

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• Sinônimos : Álcool etílico, álcool de cereais

• Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por ingestão: Causa dor de cabeça, sonolência e lassidão. Absorvido em

altas doses pode provocar torpor, alucinações visuais ,embriaguez,

podendo evoluir até perda total de consciência.

Contato com a pele: : Em exposição prolongada da pele pode ocorrer o

desengorduramento com aparecimento de fissuras e dermatites

Contato com os olhos: Irritação das mucosas da conjuntiva.

Acetona

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• Sinônimos : 2-propanona,dimetilcetona. • Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por Inalação: Pode provocar sonolência e vertigens

Por ingestão: Problemas gastrointestinais, cefaleias, salivação, náuseas,

vômitos, vertigens, narcose, coma.

Informação adicional:

Contato com a pele: Pode provocar secura da pele ou fissuras, por

exposição repetida.

Contato com os olhos: Irritante. .Perigo de opacificação da córnea.

Éter etílico

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• Sinônimos : éter sulfúrico • Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por Inalação: Se inalado em pequenas quantidades provoca irritação no

trato respiratório e provoca tonturas. Em grandes quantidades causa

excitação, irritação, sonolência, podendo levar a inconsciência. Após

longa e grave exposição, pode ocorrer a morte devido à falha respiratória.

Contato com a pele: Causa irritação e queimaduras. Em exposição

prolongada e frequente com a pele causa dermatite seca e escamosa.

Contato com os olhos: Causa irritação, queimaduras, provoca inflamação

crônica nas membranas das mucosas.

Benzeno

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• Sinônimos : Benzol, cicloexatrieno.

• Descrição física: Líquido incolor.

• Identificação dos perigos:

Por Inalação: Irritação, tosse, dispneia.

Por ingestão: Irritação, náusea, vômito, dores abdominais, hipermotilidade

intestinal, diarreia. Pode causar refluxo na via respiratória, em particular

em caso de vômito.

Contato com a pele: Ação desengraxante cutânea com vermelhidão,

dermatite e alergia.

Contato com a pele: Pequenos nódulos dolorosos, lesões necróticas.

Sangue: Anemia, leucopenia.

Sistema nervoso central: Cefaleia, ansiedade, nervosismo, tremor,

convulsões.

Descarte • Acetanilida : Misturar com solvente inflamável e encaminhar para incineração. • Ácido acético glacial : Esse material combustível deve ser queimado em um

incinerador químico equipado com um pós-combustor e

purificador de gases.

• Anilina: Mande o produto para um local de incineração autorizado.

• Anidrido acético: Adicione a cada 5 [mL] de anidrido. 60 [mL] de NaOH 2,5

[M]. Mantenha 12 horas sob agitação, evitando que a temperatura da reação

aumente muito. Neutralize com HCl 2 [M] e despeje no esgoto. Pode ser enviado,

misturado com solvente, para incineração.

• Acetato de sódio: Incineração. As cinzas contêm carbonato alcalino.

• Clorofórmio: Enviar para incineração.

• Éter etílico: Queimar em um incinerador químico, equipado com pós-queimador e

lavador de gases. Tomar os devidos cuidados na ignição, pois o produto é

altamente inflamável. Para pequenas quantidades: depositar no chão, em uma área

aberta. Evaporar ou queimar, por ignição, de uma distância segura. Recomenda-se

o acompanhamento por um especialista do órgão ambiental.

• Benzeno: Enviar para incineração.

BIBLIOGRAFIA • http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Acetanilida.2003.pdf

• http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Anilina2003.pdf

• http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Anidrido%20ac%C3%A9tico2003.pdf

• http://downloads.labsynth.com.br/fispq/FISPQ-%20Cloroformio.pdf • http://www.superquimica.com.br/fispq/1299153681.pdf

• http://www.oswaldocruz.br/download/fichas/Benzeno2003.pdf

• http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/praticas/acetanilida/recristalizacao.htm

• HARRIS D. C., Análise química quantitative, 5ªedição, LTC, Califórnia, 2001.

• Pavia, D. L.; Lampman, G. M.; Kriz J.R., G. S.; Engel, R. G. Química Orgânica Experimental: Técnicas de escala pequena, editora Bookman, 2009;

• VOGEL,A.I. Química Orgânica. Vol 1 e 2 . 3ed.Rio de Janeiro:USP, 1981.

• Quím. Nova, Vol. 26, No. 5, 779-781, 2003 -INSERÇÃO DO CONCEITO DE ECONOMIA ATÔMICA NO PROGRAMA DE UMA DISCIPLINA DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL.