Relatorio 1 ORG II EXP

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DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÂNICA
GRADUAÇÃO EM QUÍMICA INDUSTRIAL - BACHARELADO
PROFESSOR ANDRÉ GUSTAVO HORTA BARBOSA
REBECCA BAPTISTA ALVES DE OLIVEIRA
SÍNTESE DE ACETANILIDA E P-NITROACETANILIDA
Niterói - RJ
Novembro de 2024
1.Introdução
A anilina foi obtida pela primeira vez em 1826 a partir da destilação do do índigo
(Indigofera suffruticosa)¹¹. Essa espécie se trata de um composto orgânico benzênico de
fórmula molecular C₆H₅NH₂ que apresenta uma certa reatividade, adquirindo uma coloração
acastanhada ao entrar em contato com a luz solar. Quando encontrada em sua forma pura e
em temperatura ambiente, apresenta-se como um líquido viscoso, incolor e com um odor
característico.
Figura 1. Representação da estrutura da anilina. Disponível em:
Devido a seu caráter básico fraco resultante da deslocalização eletrônica do par de elétrons
não ligantes do nitrogênio através do sistema pi do anel, a anilina pode reagir bem com
ácidos fortes ao receber um íon H⁺, o que transforma seu grupo amina em amônia. Esse
composto é bastante versátil e pode participar de várias reações, incluindo substituições
nucleofílicas e reações ácido-base que ocorrem no nitrogênio.
Figura 2. Estruturas de ressonâncias de anilina.¹¹
A principal forma de produção da anilina é por meio da nitração do benzeno, uma reação
muito exotérmica que envolve a adição de uma mistura de ácido sulfúrico e ácido nítrico ao
benzeno. É amplamente utilizada na indústria de borracha e na produção de inseticidas, além
de ser um importante intermediário na fabricação de corantes.
Através de uma reação de acetilação com a anilina, é possível obter a acetanilida. Acetilação,
ou acilação, são reações que resultam na introdução de um grupo acila em um composto
orgânico. A acetanilida é uma amida secundária e tem fórmula molecular C₈H₉NO. Em
temperatura ambiente se apresenta como um sólido branco em forma de flocos. Possui o
mesmo efeito analgésico e antipirético do paracetamol, porém seus descobridores, Cahn e
Hepp, chegaram à conclusão de que se tratava de um composto tóxico e continuaram a
busca até chegarem à fórmula do paracetamol.
Figura 3. Representação da estrutura da acetanilida. Disponível em:
A síntese da acetanilida ocorre através do ataque do nucleófilo do grupo amino da anilina
sobre o carbono sp2 do anidrido acético, resultando na eliminação de ácido acético como
subproduto da reação.
Figura 4. Reação de acetilação da anilina. Imagem feita pelo autor utilizando a ferramenta Chemdraw.
Processos de nitração são aplicados quando se deseja sintetizar a p-nitroacetanilida tendo a
acetanilida como reagente de partida. Reações de nitração ocorrem com a introdução
irreversível de um ou mais grupos nitro (NO₂⁺) em uma molécula orgânica com o intuito de
atacar um carbono para formar um nitrocomposto. Uma mistura de ácido sulfúrico com
ácido nítrico, denominado mistura sulfonítrica, é utilizada para favorecer a ionização
do ácido nítrico, levando à formação do eletrófilo ou agente de nitração NO₂⁺ (íon nitrônio).
Essa reação é favorecida para que o ataque ocorra no átomo de carbono do anel aromático
com a maior densidade eletrônica. Se no caso o composto aromático apresentar algum
substituinte, obtêm-se uma mistura de isômeros, a depender do grupo em questão.¹
Figura 5. Reação de nitração da acetanilida. Imagem feita pelo autor utilizando a ferramenta Chemdraw.
A reação de nitração da acetanilida é realizada com a adição de ácido nítrico a uma mistura
ácido acético glacial e ácido sulfúrico, com o intuito de estabelecer um meio reacional com
uma mistura contendo eletrófilos de força média. A p-nitroacetanilida sintetizada será
utilizada posteriormente para preparo da p-nitroanilina, substância essa usada como
precursor na síntese do corante Vermelho de Monolite.
O presente experimento foi dividido em duas etapas. A primeira etapa consistiu em sintetizar
a acetanilida a partir da anilina para que na segunda etapa fosse possível utilizar o produto
obtido a primeiro momento para a síntese da p-nitroacetanilida.
2. Objetivos
A realização desta prática tem por objetivo realizar a síntese da p-nitroacetanilida a partir da
anilina a fim de comparar os valores de rendimento teóricos com os experimentais para um
melhor entendimento das reações de nitração.
3. Procedimento experimental
3.1 Síntese da acetanilida
Reagentes e produtos
Anilina
Toxicidade - Tóxico por inalação, em contacto com a pele e por ingestão. Possibilidade de
efeitos cancerígenos e risco de lesões oculares graves. Pode causar sensibilização em
contacto com a pele. Apresenta risco de efeitos graves para a saúde em caso de exposição
prolongada por inalação, em contacto com a pele e por ingestão com possibilidade de efeitos
irreversíveis. Muito tóxico para os organismos aquáticos.
Constantes físicas
Massa molar: 93,13 g/mol
Ponto de fusão: - 6,2 ºC
Ponto de ebulição: 184 ºC
Densidade: 1,02 g/cm3
Solubilidade: 36 g/L (20 ºC)
Anidrido Acėtico
Toxicidade: Vapor irritante para o nariz e garganta. Se inalado, causa náuseas, vômito e
dificuldade respiratória, além de causar queimaduras aos olhos.
Constantes físicas
Massa molar: 102,09 g/mol
Ponto de fusão: - 73 ºC
Ponto de ebulição: 139 ºC
Densidade: 1,083 g/cm3 (20 ºC)
Solubilidade: solúvel em água
Acetanilida
Toxicidade - Após a inalação causa irritação das mucosas, tosse e dificuldade em respirar.
Após contato com a pele apresenta risco de reabsorção cutânea. Após contato com os olhos
contém risco de ligeira irritação. Após ingestão pode causar náuseas e vômitos. Em caso de
absorção pode gerar efeitos sistêmicos como Metahemoglobinemia com cefaléias, arritmias
cardíacas, hipotensão arterial, dificuldade respiratória e espasmos. Sintomatologia: Cianose
(tonalidade azulada do sangue), hemólise, dor, diarréia, vertigens, sonolência, colapso,
alterações do hemograma.
Constantes físicas
Massa molar: 135,167 g/mol
Ponto de fusão: 115 ºC
Ponto de ebulição: 304 ºC (1,013 hPa)
Densidade: 1,22 g/cm3
Solubilidade: 5 g/L (20 ºC)
Materiais e instrumentos
Erlenmeyer de 50 ml; becker de 50 ml; proveta de 10 ml; kitassato de 2000 ml; vidro de
relógio; bacia de alumínio; papel de filtro; bastão de vidro; placa de aquecimento;
termômetro; funil de Buchner; garra; suporte de ferro; gelo; água destilada.
Adicionou-se 7,3 ml de anilina a um erlenmeyer de 50 ml e introduziu-se o termômetro de
forma que o bulbo tocasse ao fundo do recipiente. Mediu-se a temperatura da solução e em
seguida adicionou-se 13,2 ml de anidrido acético, mantendo o frasco inclinado em uma
ângulo aproximado de 30º. Aferiu-se a temperatura no momento da adição, agitando
suavemente o erlenmeyer e anotou-se a temperatura observada. Esperou-se a solução resfriar
até atingir a temperatura ambiente, colocando-a em seguida em banho de gelo para a
precipitação de cristais de acetanilida. Após a precipitação, adicionou-se uma pequena
quantidade de água quente até observar toda a dissolução dos cristais. Esperou-se esfriar em
temperatura ambiente e colocou-se novamente em banho de gelo para precipitar os cristais.
Feito isso, filtrou-se o sólido a vácuo com auxílio de um funil de Buchner, lavando os cristais
com água destilada gelada. Ao término da filtração, retirou-se o papel de filtro do funil
transferindo o sólido para um envelope previamente identificado e esperou-se secar por duas
semanas.
Figura 5
Figura 6. Representação de uma estrutura de filtração a vácuo. Disponível em:
3.2 Síntese da p-nitroacetanilida
Reagentes e produtos
Ácido Sulfúrico 98%
Toxicidade: Em contato com a pele produz queimaduras graves com fibrose cicatricial
intensa e limitações funcionais. Em caso de inalação do vapor ou névoa pode causar tosse,
espirros,sangramento nasal, broncoespasmo, dificuldade respiratória e edema pulmonar. A
ingestão causa corrosão das membranas mucosas da boca, garganta e esôfago, dor epigástrica
intensa com náuseas e vômitos. Contato com os olhos pode provocar graves lesões
ulcerativas, catarata e glaucoma.
Constantes físicas
Massa molar: 98,08 g/mol
Ponto de fusão: 3 ºC
Ponto de ebulição: 338 ºC (1,013 hPa)
Densidade: 1,83 g/cm3
Solubilidade: solúvel em água (liberação de calor)
https://www.researchgate.net/figure/Figura-10-Aparelho-para-filtracao-Figura-11-Montagem-de-Aparelho-para-filtracao_fig2_345777180
https://www.researchgate.net/figure/Figura-10-Aparelho-para-filtracao-Figura-11-Montagem-de-Aparelho-para-filtracao_fig2_345777180
Ácido Nítrico 68%
Toxicidade: Se ingerido causará queimaduras severas na boca e garganta, assim como
perfuração do esôfago e do estômago.Se Inalado causara irritação das mucosas, tosse e lesão
das vias respiratórias. Em caso de contato com a pele pode provocar queimaduras graves.
Contato com os olhos tem risco de causar cegueira
Constantes físicas
Massa molar: 63,01 g/mol
Ponto de fusão: -28 ºC
Ponto de ebulição: 120 ºC (1,013 hPa)
Densidade: 1,38 g/cm3
Solubilidade: solúvel em água (liberação de calor)
Ácido acético glacial
Toxicidade: Apresenta risco de queimaduras e irritação ao contato da pele. Contato com os
olhos pode causar irritação ocular. Se inalado pode causar irritação das mucosas nasais.
Constantes físicas
Massa molar: 60,05 g/mol
Ponto de fusão: 16,7 ºC
Ponto de ebulição: 117,9 ºC
Densidade: 1,05 g/cm3
Solubilidade: solúvel em água
P-nitroacetanilida
Toxicidade - Contato com a pele pode provocar irritação cutânea. Contato com os olhos
causará dano ocular grave. Pode provocar irritação das vias respiratórias em caso de inalação.
Constantes físicas
Massa molar: 180,16 g/mol
Ponto de fusão: 215 - 217 °C
Ponto de ebulição: 336 ºC
Densidade: 1,44 (20ºC)
Solubilidade: 2,2 g/L
Materiais e instrumentos
Erlenmeyer de 125 ml: becker de 50ml; vidro de relógio; funil de vidro; proveta de 10 ml;
kitasato de 2000 ml; pipeta de pasteur; termômetro; pipeta graduada; pera de borracha; bacia
de alumínio; agitador magnético; placa de aquecimento; funil de Buchner; garra; suporte de
ferro; papel de filtro; etanol; carvão ativado; gelo, água destilada.
Em um erlenmeyer de 125 ml, adicionou-se 5,405 g de acetanilida pesada previamente em
uma balança analítica junto a 6 ml de ácido acético glacial. Agitou-se a mistura até obter uma
suspensão, para em seguida adicionar 12,3 ml de ácido sulfúrico 98% sob agitação constante.
Rotulou-se essa solução de solução A. Colocou-se a solução preparada em banho de gelo
com cloreto de sódio para manter a temperatura entre 0-4 ºC. Feito isso, preparou-se uma
segunda solução, denominada solução B, adicionando 2,6 ml de ácido nítrico 68% e 1,6 ml
de ácido sulfúrico 98% e a colocou em banho de gelo . Por meio de uma pipeta de pasteur,
adicionou controladamente a mistura B na solução A sob agitação e banho de gelo constante,
analisando a temperatura com auxílio de um termômetro a fim da temperatura da solução
não ultrapassar 10 ºC. Ao terminar a adição de toda solução B, colocou-se a solução em
repouso por 45 minutos em temperatura ambiente para finalizar o processo reacional. Para a
purificação da solução preparada, verteu-se a solução em uma pequena quantidade de gelo e
água para precipitar a p-nitroacetanilida, repousando por 15 minutos em seguida. Filtrou-se o
sólido em funil de Buchner , lavando-o repetidamente com água destilada gelada. Terminado
o processo de filtração, transferiu-se o sólido para um envelope previamente identificado e
esperou-se secar por uma semana. Com o sólido devidamente seco, transferiu–se todo seu
volume para um becker onde adicionou-se etanol até cobrir todo o conteúdo e adicionou-se
uma ponta de espátula de carvão ativado, levando ao aquecimento e agitação constante com
auxílio de uma placa de aquecimento e um agitador magnético até sua total dissolução.
Aqueceu-se previamente um funil de vidro e um becker para realizar a filtração do sólido a
quente. Terminada a filtração, colocou-se em banho de gelo a solução filtrada para a
precipitação da p-nitroacetanilida e filtrou-se os cristais em funil de Buchner, lavando o
sólido repetidamente com etanol gelado. Por fim retirou-se o papel de filtro e transferiu-se os
cristais para um vidro de relógio para realizar a pesagem do mesmo.
Figura 7. Representação de uma estrutura de filtração simples. Disponível em:
Figura 8. Representação de um aparelho agitador magnético. Disponível em:
https://www.tecconcursos.com.br/questoes/1055822
https://www.researchgate.net/figure/Experimental-set-up-of-magnetic-stirring-procedure-A-denotes-the-rubber-bung-in-the_fig2_332341338
https://www.researchgate.net/figure/Experimental-set-up-of-magnetic-stirring-procedure-A-denotes-the-rubber-bung-in-the_fig2_332341338
Para a realização do teste de identificação do grupo nitro, adicionou-se uma pequena
quantidade da p-nitroacetanilida em um tubo de ensaio junto a 2 ml de sulfato ferroso
amoniacal 5% (m/v), 1 gota de solução de H₂SO₄ 10% (v/v) e 1 ml de solução alcoólica de
KOH 10% (m/v). Tampou-se o tubo com uma rolha e agitou-se até observar a coloração
característica.
4. Resultados e discussão
4.1 Síntese da acetanilida
Na síntese da acetanilida, ocorre-se o processo de acetilação decorrente de uma reação de
substituição nucleofílica bimolecular. O mecanismo se dá a partir do ataque nucleofílico do
par de elétrons não ligantes do grupo amino da anilina sobre o carbono sp2 da carbonila do
anidrido acético, que apresenta densidade eletrônica positiva. O íon acetato é liberado e atua
como nucleófilo desprotonando o hidrogênio do nitrogênio com densidade eletrônica
positiva, formando ácido acético como um subproduto. Por se tratar de uma reação
bimolecular, as etapas de ataque do par de elétrons do nitrogênio pelo carbono e a liberação
do íon acetato ocorrem simultaneamente, sendo esta a etapa responsável pela velocidade
global da reação. As etapas do mecanismo dessa reação podem ser observadas na figura 9.
Figura 9 .Mecanismo de reação da formação da acetanilida. Imagem feita pelo autor utilizando a ferramenta
Chemdraw.
O grupo amino presente no composto Anilina possui elétrons π, ou seja, ele trabalha como
um grupo ativador orientador orto/para, doando densidade eletrônica para o anel
através de ressonância. Com o aumento da densidade eletrônica este anel fica mais
reativo, o que viabiliza a formação de subprodutos indesejados e de difícil separação. Com
isso, torna-se necessário algum método para diminuir a reatividade desse composto, a fim de
evitar formação de subprodutos sem interesses e de difícil separação. Por este motivo que se
realiza a acetilação.
A acetila atua como grupo desativador. Devido a seu grande volume e livre rotação, ela
protege as posições orto do anel, possibilitando que o produto final tenha um rendimento
maximizado, sem isômeros e/ou produtos com múltiplas substituições. Além disso, a etapa de
acetilação fornece uma proteção dos sítios ativos da molécula. O fato de os elétrons do
nitrogênio estarem conjugados com os da carbonila inibe o processo de deslocalização dos
elétrons no anel, diminuindo assim a reatividade e formando um produto mais estável. Vale
ressaltar que ainda existe a ressonância com o anel e os elétrons do nitrogênio, contudo, seu
efeito é menor.
A mistura reacional de anidrido acético com anilina atingiu-se uma temperatura máxima de
82º C, o que indica uma reação exotérmica. O sólido obtido apresentou-se em forma de
cristais de coloração esbranquiçada correspondente à acetanilida.
Obteve-se 7,141 g de acetanilida a partir de 7,450 g de anilina. Calculou-se o rendimentopercentual teórico a partir da relação estequiométrica da reação para então compará-lo com o
rendimento experimental. Como a reação ocorre na proporção 1:1, e partiu-se de 0,08 mol de
anilina (reagente limitante), pode-se inferir que serão formados 0,08 mol de acetanilida.
0,08 mol C₆H₅NH₂ (anilina) → 0,08 mol C₈H₉NO (acetanilida)
93,13 g/mol 135,17 g/mol
m = n . MM
m = 0,08 . 135,17
m = 10,813 g de acetanilida.
Rendimento = (7,141 / 10,813) . 100% = 66,04 %
Como rendimento teórico, esperava-se que essa reação gerasse 10,813 g de acetanilida.
Contudo, obteve-se 7,141 g de acetanilida, resultando em um rendimento de 66,04%. Por
mais que esse valor percentual indique uma diferença significativa do valor teórico, o
experimento obteve um aproveitamento de mais de 50 %, que pode ser considerado um bom
resultado. Podemos tomar como causa desse rendimento abaixo do esperado, perdas obtidas
durante o experimento, como por exemplo na manipulação dos produtos e reagentes, como
também as condições de integridade de reagentes.
4.2 Síntese da p-nitroacetanilida
A reação de nitração da acetanilida é conduzida por uma reação de substituição eletrofílica
aromática. Utilizou-se o ácido sulfúrico concentrado para favorecer a ionização do ácido
nítrico e formando o agente de nitração NO₂⁺ (íon nitrônio) representando a etapa 1 do
mecanismo da reação. Na etapa 2 é formado o carbocátion na posição orto decorrente do
ataque do eletrófilo ao sistema π do anel na posição para, sendo essa a etapa que controla a
velocidade global da reação. Na etapa 3 o íon hidrogenossulfato age como um nucleófilo
forte e protona o hidrogênio do anel, restabelecendo sua aromaticidade e o catalisador H₂SO₄.
A representação dessas etapas podem ser visualizadas na figura 10.
O controle da temperatura é essencial para evitar a formação de produtos indesejados. Como
a acetanilida possui um grupamento que aumenta a densidade eletrônica nas posições orto e
para, o banho gelo serviu para orientar a reação na posição para, levando em consideração um
produto de controle cinético. Na posição orto, há um maior impedimento estérico entre os
grupos nitro e acetila, sendo necessário uma maior energia de ativação (produto de controle
termodinâmico). Sabendo disso, diminuindo a temperatura, a energia do sistema é reduzida,
dificultando a formação da o-nitroacetanilida.
Figura 10.Mecanismo de reação da síntese da p-nitroacetanilida. Imagem feita pelo autor utilizando a
ferramenta Chemdraw.
O sólido sintetizado apresentou coloração branca correspondente a p-nitroacetanilida. O teste
de confirmação resultou na oxidação do hidróxido ferroso, de cor esverdeada, a hidróxido
férrico, de coloração vermelho acastanhado, mostrando um resultado positivo para a presença
do grupo nitro.
FeSO₄ + 2 KOH ⇌ Fe (OH)₂ +K₂SO₄
R-NO₂ +Fe(OH)₂ ⇌ R-NH₂ + Fe (OH)₃
Obteve-se 2,704 g de p-nitroacetanilida a partir de 5,405 g de acetanilida. Calculou-se o
rendimento percentual teórico a partir da relação estequiométrica da reação para então
compará-lo com o rendimento experimental. Como a reação ocorre na proporção 1:1, e
partiu-se de 0,04 mol de acetanilida (reagente limitante), pode-se inferir que serão formados
0,04 mol de p-nitroacetanilida.
0,04 mol C₈H₉ON (acetanilida) → 0,04 mol C₈H₈O₃N₂ (p-nitroacetanilida)
135,17 g/mol 180,16 g/mol
m = n . MM
m = 180,16 . 0,04
m = 7,206 g de p-nitroacetanilida
Rendimento = (2,704 / 7,206). 100% = 37,52 %
Para um rendimento teórico deveria se formar 7,206 g de p-nitroacetanilida, contudo foram
obtidos 2,704 g, o que nos leva a um rendimento de 37,52% de p-nitroacetanilida. A
discrepância do valor esperado pode ser explicada por perdas decorrentes do processo
experimental.
5. Conclusão
A p-nitroacetanilida pode ser facilmente obtida através de uma reação de nitração da
acetanilida, usando como agente nitrante uma mistura de ácidos nítricos sulfúricos
concentrados. Apesar das perdas durante o processo e do baixo valor de rendimento
obtido, pode-se confirmar que o sólido sintetizado é, de fato, p-nitroacetanilida, pois o teste
de confirmação apresentou um resultado dentro dos padrões esperados. O baixo rendimento
pode ser atribuído a perdas durante a manipulação no processo experimental, decorrentes da
manipulação de reagentes e produtos como também os estados de integridade dos reagentes.
Isso ressalta a importância do controle rigoroso das condições reacionais, especialmente a
temperatura, para evitar a formação de subprodutos indesejados.
Os resultados obtidos demonstram não apenas a relevância das reações de nitração na
química orgânica, mas também a necessidade de um controle rigoroso nos procedimentos
experimentais para maximizar os rendimentos, garantindo, assim, resultados mais
consistentes e confiáveis.
6. Referências bibliográficas
1. ACEVEDO. A.C, Preparación de Acetanilida, Universidad del Quindío, Facultad de
Ciencias Básicas y Tecnológicas, Programa de Química, Agosto de 2015. Disponível
em: 
2. AMARAL, Luciano Francisco Pacheco et al. Fundamentos de química orgânica.
São Paulo: Edgard Blücher, 1980.
3. COSTA, Amanda et al. Química Orgânica Experimental, Instituto de química da
Universidade Federal Fluminense, GQO, 1ª ed, Niterói, 2024
4. FISPQ - ACETANILIDA Disponível em:
5. FISPQ - ÁCIDO ACÉTICO, disponível em:
6. FISPQ ÁCIDO SULFÚRICO, disponível em:
7. FISPQ - ÁCIDO NÍTRICO - Disponível em:
8. FISPQ - ANIDRIDO ACÉTICO, disponível em:
9. FISPQ - ANILINA Disponível
em:
10. FISPQ - P-NITROACETANILIDA -Disponível em:
11. FOREZI. L.S, Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes
Químicos. revista Virtual de Química, Vol. 3 Número 6 , Dezembro de 2011.
Disponível em: 
https://www.academia.edu/download/58479958/INFORME_2.pdf
https://controllabpr.com.br/files/fispq/15095624504FISPQ_ACETANILIDA_PURISSIMA.pdf
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https://www.labsynth.com.br/fispq/FISPQ-%20Acido%20Acetico.pdf
https://nsaquimica.com.br/PDF/FISPQ%20-%20Acido%20Sulfurico%2098%25.pdf
https://www.farmacia.ufmg.br/wp-content/uploads/2018/10/FISPQ-%C3%81cido-N%C3%ADtrico-5.pdf
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https://www.santos.sp.gov.br/static/files_www/conteudo/DadosAbertos/FISPQ%20Anidrido%20ac%C3%A9tico.pdf
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https://rvq-sub.sbq.org.br/index.php/rvq/article/view/191/206