UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL VI TURMA CB PROFESSOR: NELSON ANGELO DE SOUZA MARCEL DA SILVA AMORIM GOMESRELATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL VI SÍNTESE DO COMPOSTO: ÁCIDO SULFANÍLICO NITERÓI JULHO DE 2013 Mecanismo geral das substituições aromáticas eletrofílicas. A reação de sulfonação é uma reação de substituição eletrofílica aromática. uma mistura de H2SO4 e SO3. por íons positivos que atuam como eletrófilos substituindo um dos átomos de hidrogênio. na qual um átomo de hidrogênio do anel aromático é substituído por um grupo funcional ácido sulfônico (SO3) através da reação com o ácido sulfúrico fumegante. dependendo das condições de reação.1 – INTRODUÇÃO Reações de Substituição Eletrofílica Aromática Os hidrocarbonetos aromáticos são conhecidos. As reações de substituição que ocorrem quando reagem com reagentes eletrofílicos são características dos arenos benzenóides. em geral. como arenos. Os eletrófilos podem ser um íon positivo (E+) ou uma espécie deficiente de elétrons. O derivado através da remoção de um átomo de hidrogênio de um areno é conhecido como arila e o seu símbolo é Ar. O eletrófilo reativo pode ser tanto o HSO4. Etapa 1 E + E A A + - E H E H H Etapa 2 E E H A+ H A FIGURA 1.quanto o SO3. . com grande carga positiva parcial. O mecanismo geral das substituições aromáticas eletrofílicas ocorre em duas etapas. As substituições eletrofílicas aromáticas são caracterizadas pelo ataque do anel benzênico. corantes alimentares e de uso geral.Etapa 1 2 H2SO4 SO3 + H3O + + HSO4 - Este equilíbrio produz SO 3 em H2SO4 concentrado Etapa 2 O S O O + O S H O O - Outras estruturas de ressonância SO3 é o eletrófilo real que reage com benzeno para formar o íon arênio Etapa3 + HSO4 - O S H O O - Rápida O S O O - H2SO4 Um próton é removido do íon arênio para formar o íon benzenossulfonato Etapa 4 O S O O - + H O+ H H Rápida O S O O H + H2O O íon benzenossulfonato aceita um próton para tornar-se ácido benzenossulfônico. A partir da sulfonação da anilina é realizada a síntese do ácido sulfanílico. substância normalmente usada como um intermediário químico para a produção de branqueadores óticos. . além de ser um aditivo para concretos (plastificante). 2 – OBJETIVO Sintetizar a síntese do ácido sulfanílico através de uma reação de sulfonação da anilina em presença de ácido sulfúrico (98%) e ácido sulfúrico fumegante (8%). . como também obter percentagem de rendimento do produto. 0217 g/cm .18 10.6 Densidade 1.Reagentes utilizados: Tabela 2 – Reagentes utilizados e suas constantes físicas Substância Mol (g/mol) PF (°C) 17 .8356 g·cm 1.14 Fumegante Ácido Sulfúrico Água Anilina 98.98 184.08 18.13 -3 3 1.38 PE (°C) 113 .0 -6.126 0.Equipamentos e vidrarias utilizadas: Tabela 1 – Equipamentos e Vidrarias utilizados no experimento Equipamentos e Vidrarias Béquer Erlenmeyer Proveta Funil de Buchner Pissete Suporte Universal Termômetro Condensador a ar Balança Analítica Kitassato Bastão de Vidro Vidro de Relógio Argola com mufa Quantidade 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 .3 99. 000 g·cm -3 Ácido Sulfúrico 178.121 279.01 93.1 Materiais .91 g cm-3 1.3 – MATERIAS E MÉTODOS 3. 641g). introduziu-se sob agitação constante 15 mL de Ácido Sulfúrico concentrado fumegante (8%). realizou-se a pesagem em um vidro de relógio previamente identificado. representado por um pó branco. Logo depois o sólido remanescente foi recolhido. Posteriormente. . controlando rigorosamente a temperatura. para a eliminação de água da amostra. de forma a evitar a carbonização do reagente Após o termino do aquecimento. Em seguida. o produto foi envolvido em papel de filtro e guardado durante o período de uma semana.2 . deixando cristalizar por resfriamento e filtrou-se no funil de Buchner. há o aquecimento do recipiente e a liberação de fumaça. por imersão em cuba com água fria e gelo. Com ajuda de provetas foi retirado e medido o volume utilizado para cada reagente. para secar e ser pesado para calcular o rendimento. Adicionou-se em um erlenmeyer de 250mL. foi deixado em repouso a para resfriamento até cerca de 50°C.3. Devido à reação extremamente exotérmica. foi aquecido em bico de Bunsen. envolvido em papel de filtro e guardado durante uma semana. agitando constantemente o balão Deixou-se então a mistura em repouso por 10 minutos até que o produto precipitasse como finas partículas e realizou-se a filtração à vácuo no funil de Buchner e lavou-se repetidas vezes com água gelada. encontrou-se o peso bruto (m=8. Nessa mistura. atingido a temperatura foi adicionado 100 mL de água gelada cuidadosamente ao conteúdo do balão. Observado a precipitação de sulfato ácido de anilina. Após esse período. Imediatamente o balão foi conectado a um condensador de ar e aquecido a mistura em banho de óleo á 180-190°C por 40min.Procedimento Experimental Primeiramente distribuiu dentro da capela certo volume dos reagentes em erlenmeyer coberto por béquer.11 mol) de anilina e cuidadosamente 15 mL de ácido sulfúrico (98%) em pequenas porções. o sólido obtido na filtração foi recolhido. lavando simultaneamente água gelada. dissolveu-se o produto em cerca 175 mL de água destilada à ebulição em balão. agitando durante a adição. 10 mL (0. 1ª Etapa: Formação do íon eletrófilo Neste caso é formado a partir da uma autoprotólise pré-estabelecida em equilíbrio do ácido sulfúrico resulta o íon H3SO4+: FIGURA 3. 2ª Etapa: Reação do eletrófilo com a anilina No caso da síntese realizada neste experimento.4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO 4. A equação química que descreve a reação de substituição eletrofilica do ácido sulfônico é a seguinte: FIGURA 2. Metodologia da síntese do ácido sulfanílico. temos na molécula de anilina um grupo substituinte NH2 (amino) é um ativante moderado. Formação do íon eletrófilo.1 Principais reações e mecanismos: A síntese do ácido sulfanílico é uma reação de substituição eletrofílica aromática no qual o eletrófilo é o ácido sulfônico (HSO4-) ou trióxido de enxofre (SO3). o qual poderá atacar o anel benzênico nas posições orto ou para no lugar de protonar o grupo amino. Este poderá absorver água e formar HSO3+ eletrofílico. . Segunda etapa da reação de sulfonação. com a formação de ácido fenilsulfânico. Última etapa do mecanismo de sulfonação da anilina. possuindo um grupo –NH3 e outro –SO3. o grupo sulfônico migra para a posição orto FIGURA 5. tornando-se o ácido sulfânilico. perde água. FIGURA 6. O acido sulfanílico é um íon dipolar. Migração do grupo sulfônico. finalmente. pois . O controle da temperatura entre 180-190°C tem a função o controle cinético e o fornecimento de energia necessária para o rearranjo da posição orto para a posição para do grupo sulfônico e formação do produto. Em aquecimento de forma cautelosa. o rearranjo do grupo sulfônico para a posição para. 3ª Etapa: Formação do ácido sulfanílico A última etapa da reação é.FIGURA 4. a presença desses grupos confere a molecular uma baixa solubilidade em água. A reação envolve a formação de sulfato de anilina que em presença de ácido sulfúrico fumegante e aquecimento. ocorre uma ligação entre as varias moléculas do acido. Ao final obteve-se uma massa de 4.2 Cálculo do Rendimento: Analisando a relação estequiométrica entre o anilina e o ácido sulfanílico. assim este se mostra insolúvel em agua apesar de ser uma molécula com cargas.45% (Esse valor deve ter sido encontrado devido a presença de água no produto). Rendimento líquido: 19. pode-se afirmar que a proporção é de 1:1. O precipitado bruto de massa (m=11. Assim: 1 mol de anilina _ 1 mol de ácido sulfanílico 93. 5 – CONCLUSÃO . através da reação. lavando com água gelada.24386g – X X = 19. 4. gerando uma rede cristalina que confere uma alta estabilidade ao composto.95% .707) obtido na filtração foi dissolvido em água a quente para que possíveis impurezas fossem eliminadas na recristalização e por fim filtrado novamente.754g de ácido sulfanílico.0509g – 100% 11.0509g – 100% 4.126g – 173. O filtrado foi deixado para secar ao ar e temperatura ambienta durante 15 dias.0509g de p-nitroacetanilida Rendimento Bruto 19.754g – X X = 24.19g 10.707g – X X = 61. 95%. Esse valor experimental inferior ao esperado pode ter sido consequência de impurezas. da realização não adequada da filtração.A síntese do ácido sulfanílico foi realizada com êxito. outra possível causa para esse baixo rendimento pode ter sido durante o resfriamento. o rendimento baixo. porém por falhas técnicas o rendimento obtido foi de 24. 6 – BIBLIOGRAFIA . 1988. LTC. Robert T. 5º Edição. . SOARES. Química Orgânica Teoria e Técnicas de Preparação Purificação e Identificação de compostos Orgânicos...A. X. SOLOMONS.. Robert N. editora Guanabara S. 2. Págs: 535 a 556. Editora Fundação Calouste Gulbenkian. C.. 3. Av.. A. de Berna. Lisboa. BOYD. de Souza N. G.1. Rio de Janeiro. G.. MORRISON. Química Orgânica. FRYHLE. 1ª_ edição. Química Orgânica. Pires D.564-598. Rio de Janeiro. 1972. B. 2001. p. Volume 1. Volume Único.
Report "Relatório 3 - Síntese do composto Ácido Sulfanilíco"