Síntese de acetona (oxidação de 2-propanol)

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O Ácido crômico é formado pelo tratamento de dicromato de potássio com ácido sulfúrico aquoso como mostrado na reação abaixo:

[pic 5]

A reação do dicromato de potássio com ácido sulfúrico é exotérmica e por isso precisou ser resfriada.

O ácido crômico é mais comumente usado para oxidar alcoóis secundários em acetonas. No mecanismo da oxidação dos alcoóis pelo ácido crômico, a primeira etapa é a formação de um éster cromato do álcool, como mostra o mecanismo abaixo usando um álcool secundário:

Oxidações de cromato: Formação do éster cromato

[pic 6]

[pic 7]

O éster cromato é instável e não é isolado. Ele transfere um próton a uma base, normalmente água, e simultaneamente elimina um íon HCrO3-.

Oxidações de cromato: Etapa da oxidação

[pic 8]

O átomo de cromo parte com um par de elétrons que anteriormente pertenciam ao álcool, dessa forma o álcool é oxidado e o cromo é reduzido.

O produto recolhido através da condensação de refluxo foi resfriado para evitar perdas do produto devido a volatilidade da acetona.

Na segunda etapa procedeu-se com a separação e purificação da acetona através da técnica de destilação fracionada. A purificação de líquidos, como é o caso da propanona, pode ser feita através da destilação fracionada, observando-se a temperatura de ebulição deste solvente (56ºC). O destilado foi recolhido e procedeu-se com a etapa seguinte.

A terceira etapa teve por objetivo a caracterização do grupo carbonila. A maior parte das reações de caracterização de cetonas baseia-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 neste experimento foi o 2,4-dinitrofenilidrazina 1, ataca o carbono carbonílico em 2, formando compostos cristalinos (3) de ponto de fusão bem definidos e, portanto, úteis para a identificação e caracterização.

[pic 9]

Cada tipo de cetona forma com a amina um composto cristalino(hidrazona) diferente e consequentemente, com pontos de fusão diferentes. Neste experimento não foi determinado o ponto de fusão do sólido formado.

O 2,4-dinitrofenilidrazina (2,4-DNFH) pode ser utilizado para detectar qualitativamente os grupos carbonilas de cetonas e aldeídos em um tipo de adição nucleofílica. Ele reage com o grupo carbonila dos aldeídos e cetonas para formar 2,4-dinitrofenilhidrazonas, que são sólidos. Se o produto é cristalino amarelo, isto indica um composto vem de uma carbonila de cadeia saturada, se o precipitado for cor de laranja indica um aldeído ou cetona aromáticos. A cor vai depender do nível de saturação e conjugação, quanto mais insaturações mais escura a cor de amarelo para laranja e vermelho.

[pic 10]

Na terceira etapa, dissolveu-se 1 mL do composto carbonilado em 5 mL de etanol e adicionou-se 1 mL de uma solução alcoólica de 2,4-dinitrofenilidrazina. Essa mistura foi submetida a aquecimento para se fazer a recristalização. A recristalização é necessária para a purificação de sólidos, pois o produto obtido de uma reação química, na maioria das vezes, encontra-se no estado impuro, e é necessário purificá-lo. Quando se dissolve uma substância sólida num solvente, a quente, e depois, por resfriamento, obtém-se novamente o estado cristalino, este processo chama-se recristalização. O composto a ser purificado deve ser solúvel num solvente (ou mistura de solventes) a quente, e de pequena solubilidade a frio. Feito o aquecimento da mistura, o próximo passo é a filtração a vácuo da solução, obtendo-se a substância purificada em solução e retendo as impurezas no filtro. Dá-se preferência à filtração a vácuo por ser esta mais eficaz e mais rápida do que a filtração comum, além de fornecer um sólido com baixo grau de umidade. O frasco contendo a solução da substância pura é então resfriada, de modo a cristalizar o soluto.

No teste com 2,4-dinitrofenilhidrazina, pode-se observar que o produto formado da reação com a acetona apresentou uma coloração amarela escura, o que está de acordo com o que diz a literatura. Esta informa que a reação com cetonas forma um precipitado amarelo escuro e a reação com aldeídos forma precipitados com uma coloração amarelo claro.

CONCLUSÃO

Verificou-se através do teste qualitativo e pelo odor característico que o produto obtido era de fato à acetona. Embora não tenha sido verificado o ponto de fusão do sólido formado, o teste feito para caracterizar o grupo carbonila ocorreu de forma positiva, pelos parâmetros da cor, mostrando que em sua maior parte se obteve sucesso na síntese de acetona.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

SOLOMONS, T. G.Quim.Org. 6.ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996. Volume 1.

CAREY, Francis A. Química Orgânica - 7ª Ed. Amgh, 2011 - Vol. 1

MORRISON, Robert. Química Orgânica. 13.ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1996.