UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SULINSTITUTO DE QUÍMICA BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL II Campo Grande 2014 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL INSTITUTO DE QUÍMICA BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA Síntese do anidrido ftálico Monike Suellen Oliveira Magalhães Thaisa de Souza Contar Campo Grande 2014 . A análise se deu por aquecimento por refluxo.UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL INSTITUTO DE QUÍMICA BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA Relatório de aula prática: Química Orgânica Experimental II Monike Suellen Oliveira Magalhães Thaisa de Souza Contar SÍNTESE DO ANIDRIDO FTÁLICO Resumo: O anidrido ftálico tem sua aplicação na produção de estabilizantes de PVC. Palavras-chave: anidrido ftálico. o que descreve a viabilidade econômica da síntese do anidrido ftálico. seguido de filtragem e pesagem do anidrido. Com base nos resultados. obteve-se em torno de 80% de rendimento. corantes sintéticos. usado na obtenção da antraquinona e resinas alquídicas. O objetivo desta prática é sintetizar o anidrido ftálico através da reação do ácido ftálico com o anidrido acético. Ao concluir o experimento. pode-se concluir que os resultados foram alcançados com êxito. plastificantes. sendo. resinas poliéster. visto a simplicidade do processo e o alto rendimento alcançado. refluxo. também. síntese orgânica i . possibilitando o cálculo de rendimento do anidrido desejado. O produto também passou por medida de ponto de fusão. obtendo anotações e dados pertinentes ao produto. ................................................................................................1 Resultados ................ 06 II................................................................................................................................................ 13 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .....................................................1 Material ..................2 Mecanismo da reação .................................. 14 ii .................................................................................................................. 07 07 09 10 IV CONCLUSÕES ........................................................................................................ III............... III............................................................... III.............................................................. 04 II PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .... 06 III RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................3 Discussão ...............................................................................................................................................3 Procedimento ...............ÍNDICE I INTRODUÇÃO ....................................................... 06 II........2 Reagentes ...... 06 II............ na qual há o restabelecimento da aromaticidade. No entanto. surgiu em 1998. plastificantes. O produto é formado pela substituição de um átomo de hidrogênio pelo eletrófilo. [2] Conhece-se duas formas de produção do anidrido. [1] O anidrido ftálico tem sua aplicação na produção de estabilizantes de PVC. em que há a quebra da aromaticidade. assim fundou-se a Indústria Química de Produtos Ftálicos. a VULCAN deu origem a FTALIQUÍMICA. que em 1988 passou a chamar-se OXYPAR INDUSTRIAS QUÍMICAS. Em 1998. passando o controle para a OCCIDENTAL PETROLEUM CORPORATION. sendo preciso um controle rígido da temperatura de reação. [3] A Substituição Eletrofílica Aromática faz com que o anel aromático atue como fonte de elétrons atraindo reagentes eletrófilos (ácidos de Lewis).I INTRODUÇÃO O anidrido ftálico chegou ao Brasil em 1950. Após uma cisão em 1987. e uma segunda etapa rápida e exergônica. O anidrido ftálico também é usado na obtenção da antraquinona e resinas alquídicas. considerada a maior fabricante de anidrido ftálico da América Latina. que exerce a função de desidratação da reação. a oxidação de naftaleno é uma reação muito exotérmica. consistindo numa primeira etapa lenta e endergônica. através da oxidação do naftaleno ou oxidação do o-xileno. resinas poliéster. A VULCAN MATERIAL PLÁSTICO incorporou a empresa. transferindo seus negócios para companhias que produziam o anidrido ftálico pelo o-xileno. Nesta primeira prática. a PETROM. 4 . houve queixas das qualidades das resinas produzidas a partir do naftaleno. A sucessora da OXYPAR. corantes sintéticos. quando um grupo de italianos trouxe a tecnologia de produção para o país. obteve-se o anidrido ftálico a partir do ácido ftálico e o anidrido acético em excesso. O termo ativador refere-se ao aumento na velocidade de reação do anel benzênico frente a um substituinte. através do efeito de indução. o objetivo desta prática é sintetizar o anidrido ftálico através da reação do ácido ftálico com o anidrido acético. –NR2.Pode-se classificar os grupos desativadores como compostos que desestabilizam os intermediários catiônicos. uma reação entre o ciclo nucleófilo e o agente eletrófilo dá-se tanto mais facilmente. [3][4] Na reação de Substituição Eletrofílica Aromática. –CF3. Como ativadores fortes temos como exemplos: –NH 2 . –OH. obtendo anotações e dados pertinentes ao produto. –NO2. quanto mais básico for o composto aromático e quanto mais ácido for o reagente. 5 . –CCl3. possibilitando o cálculo de rendimento do anidrido desejado. [4][5] Nisso. –NR3+. Desativadores fortes temos. –O– . Fez-se a filtração a vácuo. consequentemente.5 mL de anidrido acético em um balão de fundo redondo.99 g de ácido ftálico e 3. A mistura ficou em refluxo por 40 minutos. determinou-se o ponto de fusão do anidrido formado. para evitar que o solvente entrasse em contato com a atmosfera e.2 Reagentes – Ácido ftálico – Anidrido acético – Éter de petróleo II.II PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL II. Após o refluxo. o balão foi resfriado em temperatura ambiente.1 Material – – – – – – – – – – – – 1 balão de fundo redondo (50mL) Vidro de relógio Espátula 1 Proveta (10 mL) Papel de filtro Béquer Condensador de refluxo Tubo secante com cloreto de cálcio Manta de aquecimento Sistema de filtração a vácuo Aparelho medidor de Ponto de Fusão Dessecador II. Os cristais formados foram colocados no dessecador para secagem e posterior pesagem. Por fim. com a umidade. Adaptou-se o condensador de refluxo no balão. lavando-se a mistura com 10 a 15 mL de éter de petróleo. colocando o tubo secante com cloreto de cálcio anidro. 6 .3 Procedimento Colocou-se 1. a mistura foi aquecida em refluxo. a mistura sólida foi deixada em repouso em banho de gelo por poucos minutos. foram realizadas a pesagem da massa do ácido ftálico e a medição do volume de anidrido acético a serem utilizados: – massa do ácido ftálico → maf-1 = 1. a mistura sofreu uma leve agitação manual.1 Apresentação dos Resultados Conhecendo-se o objetivo do experimento. aproximadamente.99 g – volume do anidrido acético → Vaa-1 = 3. Posteriormente. o ácido ftálico foi adicionado ao balão de fundo redondo. foi adicionado o anidrido acético. foi montado o sistema de filtragem a vácuo. que evitou a perda de solutos na forma gasosa. sendo que uma pequena quantidade da massa pesada ficou no vidro relógio. não havendo sua dissolução.III RESULTADOS III. 40 minutos (Figura 3. o qual solubilizou o ácido 7 . é apresentada a reação entre os reagentes: Antes do início da análise em si. o ácido ftálico permaneceu no estado sólido. Mesmo assim. Como a mistura estava em temperatura ambiente. com uso de um condensador. É importante ressaltar que antes do banho de gelo.6 mL Primeiramente. que levou à rápida passagem de estado líquido para estado sólido. a mistura foi resfriada através de repouso e posterior banho de gelo. Passado o tempo de refluxo. Com a mistura já resfriada. que evitou a entrada de umidade no sistema.1). onde a mistura foi filtrada e lavada com uso de éter de petróleo. A mistura foi aquecida até seu refluxo por. Após. e um tubo secante contendo cloreto de cálcio. fazendo com que apenas o anidrido ftálico não fosse filtrado (Figura 3. é possível calcular o rendimento da reação: 166. permanecendo em repouso longe da umidade por cinco dias.1: Sistema de refluxo montado Figura 3.13 g/mol 1.2). e resultou na seguinte massa: – massa de ácido ftálico → maf-2 = 1. Figura 3.acético formado na reação.42 g De posse da massa do produto desejado.2: Anidrido ftálico já lavado O produto foi levado a um dessecador para que secasse.77 g 8 . Nova pesagem foi realizada.11 g/mol x x = 1.99 g 148. 3: Aparelho de ponto de fusão Figura 3. sendo observada sua condensação até seu término.77 g é a massa teórica de anidrido ftálico.42 g. ou seja. este resultou em faixa de 132ºC a 138ºC. O aumento da temperatura se deu numa taxa de 7ºC/min. 9 .23 1. depois.23%. em 138ºC. a massa esperada no final do experimento. A temperatura foi aumentando até que se notasse o início da condensação do produto. Com relação ao ponto de fusão do anidrido ftálico (Figuras 3.77 Com isso. o mesmo foi ligado. Entretanto. Figura 3. tem-se que o rendimento da reação foi de 80. em 132ºC.4: Detalhe da amostra no aparelho Primeiramente.3 e 3. a massa encontrada foi de 1.42 ×100 ∴ η=80.4). 1.Assim. logo: η= 1. a amostra foi colocada no aparelho e. III.2 Mecanismo da Reação III. criando um campo de 10 . o anidrido acético é um eletrófilo capaz de atacar grupos de carga positiva no caso. tem-se um grupo substituinte –C=O (carbonila) na molécula do anidrido acético. percebe-se o ataque do grupo carbonila do anidrido acético à hidroxila do ácido ftálico. [6] No mecanismo da reação (item III. indica que ele doa elétrons por ressonância mais fortemente do que retira elétrons indutivamente. No caso da síntese realizada neste experimento.2-a). grupo ativador.3 Discussão dos Resultados Na reação realizada. uma vez que o oxigênio possui pares de elétrons livres que podem ser doados. O fato de o grupo carbonila ser ativante. a hidroxila do ácido ftálico. de modo geral. 23% se apresentou dentro desta faixa. Por fim. onde uma pequena quantidade ficou retida nas paredes do frasco. que formará novo campo de ressonância magnética com a carbonila vizinha a essa hidroxila e novo grupo carbonila protonado (item III. ao adicionar o anidrido acético no ácido ftálico. havendo a liberação de mais uma molécula de ácido acético (item III. o rendimento de 80. pois parte do produto passou pelo papel de filtro e ficou retido no frasco. A outra carbonila do anidrido acético ataca a outra hidroxila do ácido ftálico. Mesmo procedimento ocorre mais uma vez. criando um intermediário na reação (item III. Este grupo instável é atacado pelo par de elétrons livres do oxigênio de um dos oxigênios em ressonância da molécula do ácido ftálico. houveram três fatores que podem ter anulado um maior rendimento da reação: – A transferência do anidrido acético pré-pesado em vidro-relógio. A dissolução do ácido ftálico no anidrido acético ocorreu somente após aquecimento em refluxo.ressonância magnética na molécula do ácido ftálico e um grupo carbonila protonado na molécula do anidrido acético. 11 . onde pequena parte do sólido restou no vidro.2-f). Segundo autores. – a transferência da mistura após o refluxo do balão para sistema de filtragem. e – uma perda parcial do produto ao ser filtrado na filtração a vácuo. No caso do experimento deste trabalho. o rendimento da reação entre anidrido acético e ácido ftálico para produção de anidrido ftálico neste tipo de experimento resulta em rendimento de 80 a 90% [7][8].2-c).2-d). foi observada uma mistura líquido/sólido. agora para estabilizar o oxigênio desprotonado. tem-se uma molécula de anidrido ftálico para duas moléculas de ácido acético.2-e). Com relação ao experimento em sim.2-b). onde é liberada uma molécula de ácido acético (item III. Mesmo assim. o qual é instável (item III. Um dos oxigênios em ressonância realiza ataque intramolecular na carbonila do intermediário e ocorre uma quebra da molécula para estabilizar o grupo carbonila protonado. uma vez que a amostra coletada para tal análise veio do balão de fundo redondo. e não do produto filtrado. A temperatura um pouco mais alta pode ser resultado da má separação do produto para sua medição. A literatura indica que o ponto de fusão do anidrido ftálico é de 131ºC [9]. contendo uma pequena quantidade de ácido acético na sua composição.O ponto de fusão da amostra deve ser aquela temperatura em que a fusão da amostra tem seu início. a qual se deu em 132ºC. 12 . Com base nos resultados. obteve-se em torno de 80% de rendimento. Isso descreve a viabilidade econômica da síntese do anidrido ftálico. pode-se concluir que os resultados foram alcançados com êxito.IV CONCLUSÕES O presente trabalho buscou obter um anidrido sólido por desidratação de um diácido. visto a simplicidade do processo e o alto rendimento alcançado. Ao concluir o experimento. mediante ação de um anidrido líquido em excesso. O experimento nos permitiu abordar a prática de refluxo para alcançar o objetivo. 13 . LTC.net/dayfelicidade/aula-10-aromaticidade-e- substituio-eletroflica-aromtica (acessado em 17 de março de 2014) 5. Aplicação do Anidrido Ftálico. V. ABEQ.petrom. Disponível Aromaticidade em: e Substituição Eletrofílica Aromática.petrom. PETROM. Pearson Prentice Hall. 9. 13rd Ed.1. G.com.: 2001 14 . MERCK Index.br/enunc/enunciado98.com. J. São Paulo: 2006. Química Orgânica.abeq.html (acessado em 17 de março de 2014) 4. Substituição Eletrofílica Aromática. Disponível em: http://www. 7. 3rd ed. FOZ.scribd.slideshare. PETROM.org. Disponível em: http://www. V. Whitehouse Station. SOLOMONS. T. 8.. BRUICE. Jones and Bartlett Publishers: 2004. Química Orgânica. WHITESELL.K. W. M.htm (acessado em 17 de março de 2014) 3. G. SLIDESHARE.br/empresa/historico/historico. Disponível em: http://pt. Division of Merck & Co. A. Organic Chemistry.com/doc/76980968/Substituicao-eletrofilica-aromatica (acessado em 17 de março de 2014) 6. P. http://pt.br/produtos/af/frames/frame_aplic.2. Y. Histórico da produção de anidrido ftálico no Brasil. FRYHLE. 8ª ed. Redução da Produção de uma Unidade de Anidrido Ftálico. Disponível em: http://www. Merck Research Laboratories. Rio de Janeiro: 2005. 4ª ed. B. SCRIBD.html (acessado em 17 de março de 2014) 2.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.
Report "Relatório 01 - Síntese do Anidrido Ftálico"