CEFET Química/ Unidade Nilópolis

Técnico em Química Industrial Integrado ao Ensino Médio

Disciplina: Orgânica III

Professor: Marcelo Bastos

SÍNTESE DE CETONAS

Componentes:

Turma: QIM-251

Data de realização: 04/03/2008

  1. Objetivo

O experimento consiste na obtenção de cetonas a partir de alcoóis secundários, através de uma reação de oxidação, além da verificação do mesmo, por meio de um teste confirmatório, onde pode-se observar mudanças macroscópicas(coloração) que indiquem a presença do produto desejado.

  1. Materiais e reagentes

Balão de fundo redondo

2-propanol

Funil de separação

Ácido sulfúrico 98%

manta aquecedora

2,4-dinitro-fenilhidrazina

bécher

suporte universal

garras e mufas

termômetro

espátula

Erlenmeyer

condensador

unha

  1. Introdução

Os alcoóis são uma classe de compostos orgânicos de fórmula R-OH na qual R é um radical alquila. São mais reativos que os hidrocarbonetos e são ácidos ligeiramente mais fracos do que a água, com valores de pKa entre 16 e 18. Os alcoóis são compostos versáteis, e podem ser usados como material de partida para a preparação de uma grande variedade de compostos por meio de oxidação, como as cetonas.

As cetonas são compostos orgânicos caracterizados pela presença do grupamento -C=O, carbonila, ligado a dois radicais orgânicos. São, de 3 a 10 carbonos, líquidos, incolores, de cheiro agradável, forte e característico. Devido à polaridade da carbonila, apresenta solubilidade em água, principalmente a propanona, e à medida que aumenta a cadeia carbonada, esta solubilidade diminui. Já as cetonas de massa molecular elevada são sólidos e totalmente insolúveis em água.

O produto formado a partir da oxidação de alcoóis geralmente dão origem a um aldeído, cetona ou ácido carboxílico. Dependendo do agente oxidante empregado e da natureza do álcool de partida (álcool primário ou secundário). Tendo em vista que alcoóis terciários não se oxidam, por não possuírem hidrogênio ligado ao carbono hidroxilado.

Alcoóis primários, por oxidação controlada, produzem aldeídos. Uma vez que aldeídos são facilmente oxidados aos ácidos carboxílicos correspondentes, deve-se remover o mais rápido possível o aldeído que vai sendo formado, através de uma destilação. Uma oxidação mais energética utilizando uma solução aquosa de permanganato de potássio com aquecimento e meio ácido produz o ácido carboxílico correspondente.

Alcoóis secundários, ao serem oxidados formam cetonas pela perda do hidrogênio do grupo funcional. O reagente mais comumente utilizado é o ácido crômico. O uso de CrO3, como reagente oxidante, em acetona aquosa é normalmente chamado de oxidação de jones(ou oxidação pelo reagente de Jones). Esse procedimento raramente afeta as ligações duplas presentes na molécula.

  1. Procedimento Experimental

Em um balão de 250 mL, colocou-se 0,13 mol de 2-propanol e 30 mL de água destilada. Adaptou-se ao balão um funil de separação e condensador descendente à conexão para destilação.

Preparou-se a mistura oxidante em um bécher da seguinte forma: dissolveu-se 0,05 mol de dicromato de potássio, 70 mL de água e adicionou-se sobre essa solução, cautelosamente, 0,22 mol de H2SO4 98% (d=1,84 g/mL). Resfriou-se a mistura e transferiu a mesma para um funil de separação.

Adicionou-se à solução do álcool o agente oxidante contido no funil, gota à gota, resfriou-se o balão quando necessário.

Terminada a adição da mistura oxidante, procedeu-se à destilação para

isolamento do produto. Recolheu-se o destilado que passou até a temperatura de 90ºC (o destilado deve ser recolhido em um frasco de erlenmeyer imerso em banho de água gelada). De acordo com a figura a seguir:

Reação de confirmação

Dissolveu-se uma ou duas gotas do líquido obtido em 2 mL de solução alcoólica de 2,4-dinitro-fenilhidrazina. Ocorrendo a precipitação da 2,4-dinitro-fenilhidrazina, correspondente à propanona.

Observação: Muitos derivados da fenilhidrazina são suspeitos de serem carcinógenos e devem ser manuseados com cuidado.

  1. Resultados e Discussão

Primeiramente, foi calculado o volume necessário, em mL para o 2-propanol e o ácido sulfúrico

1 mol de H2SO4 — 98 g 98 mL de H2SO4 — 100 mL

0,22 mol — x g

x = 21,56g

1 mol de 2-propanol — 60g

0,13 mol — x g

x = 7,8g

O 2-propanol, como todos os alcoóis secundários, sofrem oxidação, produzindo cetonas. Podendo também ser chamado de desidrogenação, perda do hidrogênio do grupo funcional. Os vários agentes oxidantes baseados no Cr(VI) têm sido utilizados para oxidar alcoóis secundários em cetonas, na prática foi utilizado uma solução de K2Cr2O7 + H2SO4 (mistura sulfocrômica).

OH H2SO4 O

| ———→ ||

CH3— CH — CH3 K2Cr2O7 CH3— C — CH3

2-propanol propanona

A reação normalmente pára no estágio de cetona porque a oxidação adicional requer a quebra da ligação dupla carbono-carbono. A mesma, foi tomada as poucos, para controlar sua temperatura, a fim de evitar sua ebulição. Paralelamente, observando o escurecimento da reação devido a oxidação prevista.

Os alcoóis primários e secundários são rapidamente oxidados por uma solução de CrO3 (reagente oxidante) em ácido sulfúrico aquoso.

Logo após a reação, foi realizada a destilação com a substância, para a obtenção apenas do produto desejado(propanona), já que o mesmo tem um ponto de ebulição mais baixo do que o 2-propanol, de acordo com a aparelhagem abaixo:

A maior parte das reações de caracterização de cetonas baseiam-se na formação de um derivado, a partir da reação de condensação com aminas substituídas. As reações ocorrem entre o grupo carbonila e o grupo -NH2 da amina substituída. O nucleófilo, que nesta experiência foi a 2,4-dinitrofenilidrazina, ataca o carbono carbonílico, formando compostos cristalinos, havendo precipitação de cor amarelada e, portanto, úteis para a identificação e caracterização.

CH3

O |

|| ——→ CH3

CH3— C — CH3 + H2N N

¨ | |

H H

Propanona 2,4- dinitrofenilidrazina 2,4- dinitrofenilidrazona

  1. Conclusão

A prática foi bem sucedida, e as etapas do processo foram feitas corretamente, concluindo o resultado esperado no processo. Podendo assim, ter a confirmação no laboratório do que foi dito na teoria.

A propanona, assim como outras cetonas tem várias utilizações práticas, sendo utilizada na indústria, na preparação do clorofórmio, iodofórmio e bromofórmio, na fabricação de tintas, esmaltes e vernizes, na extração de óleos vegetais, na fabricação de medicamentos e como dissolvente da celulóide.

  1. Referências Bibliográficas

SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica, 8º edição. Volume 2. tradução de Robson Mendes Matos. Rio de Janeiro: LTC, 2006. p. 09

SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. Química Orgânica, 8º edição. Volume 1. tradução de Robson Mendes Matos. Rio de Janeiro: LTC, 2006. p. 519-522

Handbook

  1. Anexos

Substância

Fórmula molecular

Ponto de fusão

Ponto de ebulição

nD

Solubilidade

Toxicidade

Propanona

C3H6O

-95°C

56,1°C

2- propanol

C3H8O

82,3ºC

56,5ºC

2,4-dinitro-fenilhidrazina

194°C

i: água

2,4-dinitro-fenilhidrazona

Dicromato de potássio

K2Cr2O7

398ºC

500ºC

Ácido sulfúrico

H2SO4

10,31ºC

337ºC

ms: água

Legenda:

i: insolúvel

ps: pouco solúvel

s: solúvel

ms: muito solúvel

Comentários