1. Introdução
A oxidação de álcoois leva à formação de compostos carbonilados, tais como, aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos, dependendo dependendo do tipo do álcool e do oxidante. 1 Genericamente, Genericamente, uma reação de oxidação aumenta o número de ligações C – O, O, C – N ou C – X em uma substância (onde X representa um halogênio) ou diminui o
número de ligações C – H. H. No caso da oxidação de álcoois primários ou secundários, a reação envolve a remoção de um hidrogênio do carbono ao qual o OH estiver ligado. Com relação a reações de oxidação de álcoois primários, os hidratos, isto é, moléculas com dois grupos OH no mesmo carbono, assumem bastante importância. Quando um álcool primário é oxidado a ácido carboxílico, primeiramente a oxidação leva a formação de um aldeído. O aldeído formado permanece em equilíbrio com o seu hidrato. Apenas em seguida, o hidrato é oxidado a ácido carboxílico. Em consequência disso, uma estratégia comumente empregada para interromper a reação na formação do aldeído consiste na utilização de reagentes que façam uso de solventes anidro, tal como o clorocromato de piridina (PCC). A ausência de moléculas de água no sistema não leva a formação do hidrato, impedindo dessa forma a formação subsequente do ácido carboxílico. Os álcoois secundários sofrem oxidação, produzindo cetonas. Como agente oxidante normalmente se utiliza uma solução de K 2Cr 2O7 + H2SO4 (mistura sulfocrômica). Pode-se utilizar, alternativamente, CrO 3 em ácido acético glacial; CrO 3 em piridina ou ainda uma solução de KMnO 4 a quente. A literatura frequentemente descreve a utilização de reagentes a base de cromo como K 2Cr 2O7, ou de rutênio como RuCl 3. Tais oxidantes apesar de proporcionarem bons rendimentos, ou oferecem riscos ao meio ambiente e a saúde humana como no caso do cromo, ou são caros, como no caso dos sais de rutênio. 2 O mentol é um álcool (presença do grupo -OH) cíclico monoterpênico (derivado de unidades de isopreno ou unidades C5, constituído de três carbonos assimétricos. É também
conhecido
como
cânfora.
Apresenta
um
sabor, a menta,
encontrado em alguns óleos essenciais como por exemplo o óleo de hortelã
é
pimenta.
É obtido por síntese ou da extração do óleo de mentha piperita ou outros óleos essenciais. Ele é um material ceroso, cristalino, de cor clara ou branca. 3
Figura 1: Estrutura Molecular do Mentol
Os métodos de produção química, têm certas desvantagens: ou eles exigem complexas e várias etapas até chegar a sua síntese, ou que produzam não só o desejado, o de ocorrência natural chamado L-mentol, mas também a mesma quantidade de um sub-produto chamado D-mentol que, dependendo do uso pretendido, tem de ser laboriosamente removido da mistura. 3 Um dos principais objetivos da química limpa consiste na utilização de reagentes ou de processos que apresentem a menor toxicidade possível, eliminando assim possíveis riscos para o meio ambiente e também para a própria saúde humana. Nesse contexto, insere-se o hipoclorito de sódio, principal componente da água sanitária, como um agente oxidante de álcoois secundários a cetonas.
4
2. Objetivo
Esta prática tem como objetivo a oxidação de um álcool secundário a cetona, utilizando como reagente a água sanitária, um reagente de baixo custo e eficiente na oxidação de álcoois secundários, evitando o problema da disposição de metais tóxicos no meio ambiente. 3. Materiais e Métodos
Nesta prática foram utilizados: mentol, acetona, ácido acético, água sanitária, acetato de etila, bicarbonato de sódio e sulfato de sódio anidro. O produto final foi caracterizado por Cromatografia Acoplada à Espectrometria de Massas e Infravermelho. 3.1 Procedimento Experi mental
Num balão de fundo redondo de 100mL, colocou-se 0,5g de mentol e, em seguida, adicionou-se 1,5mL de acetona e 0,5mL de ácido acético, sob agitação magnética, até completa solubilização do mentol. O balão foi colocado em banho-maria e acoplado a um condensador de refluxo. Após o banho-maria atingir 35 °C, 27,5mL de
água sanitária foram adicionados, gota a gota, pelo topo do condensador com auxílio de um funil de separação. Terminada a adição do agente oxidante, a mistura reacional foi mantida sob agitação por 45 min. Em seguida, fez-se a extração líquido-líquido, em funil de separação, com 15mL de acetato de etila. A fase orgânica foi recolhida num erlenmeyer de 150mL e a fase aquosa retornada ao funil de separação para que a extração fosse repetida por mais 3 vezes, com 15mL de acetato de etila. A fase orgânica foi lavada com 40mL de solução saturada de bicarbonato de sódio e, posteriormente, com solução aquosa de bissulfito de sódio 5%. A fase orgânica foi secada com sulfato de sódio anidro, filtrada e a solução concentrada à pressão reduzida em evaporador rotatório para a remoção do solvente. 3.2 Análise do Produto
Duas técnicas foram utilizadas para caracterização do produto obtido: Cromatografia Gasosa Acoplada à Espectrometria de Massas e Infravermelho. 4. Resultados e Discussões
4.1 M ecanismo da r eação de oxidação do mentol a mentona
4.2 Espectro do I nf raverm elh o
105
100
) % ( a i c n â t i m s n a r T
2725
2329
95
2361
3392
90
1371 1044 1706 1457
2865
85
2924 2953 80 4000
3500
3000
2500
2000
cm
1500
1000
500
-1
Figura 2: Espectro do IV da oxidação do mentol
Figura 3: Cromatograma da oxidação do mentol com água sanitária
Pico
Tempo de retenção
%
Pico 1 Pico 2 Pico 3
11,72 min 12,03 min 12,31 min
13,01% 5,10% 74,72%
4.3 Espectro de M assas
%
71
100.0
81
75.0
95 41
50.0
43
55
67
123
57
25.0
138 109
85 99
165
112
30
40
50
60
70
80
90
100
110
141
126
0.0 120
130
140
154 150
160
Figura 5: Espectro de massa da oxidação do mentol (pico 3)
Figura 6: Espectro de massas do mentol encontrado na literatura
% 100.0
112
69
75.0
41
50.0
55
43
139
70 56
25.0
97
83
111
98
154
121
0.0 30
40
50
60
70
80
90
100
110
140
126
120
130
Figura 7: Espectro de massas da oxidação do mentol (pico 2)
Figura 8: Espectro da mentona obtido na literatura
140
153 150
160
% 100.0
112
69
75.0
41
50.0
55
139
43
70 56
25.0
97
83
111
98 30
40
50
60
70
80
90
154
100
125 126 110
120
140 130
140
153 150
Figura 9: Espectro da oxidação do mentol (pico 1)
5. Conclusão
Analisando os espectros de infravermelho e massa, percebe-se que houve a formação do produto esperado (mentona), porém em pequena proporção. O produto obtido é composto em sua grande parte por mentol, isso fica claro comparando-se o espectro obtido com maior proporção (figura 5) e o espectro do mentol encontrado na literatura (figura 6). O espectro do infravermelho (figura 3) mostra que realmente o produto obtido trata-se de um álcool, tendo em vista algumas bandas características de álcoois como, por exemplo, a banda larga em 3392cm -1 característica da OH de álcoois e a banda intensa em 1014cm -1 característica da ligação C-O de álcoois secundários. A ausência da banda característica do grupo C=O das cetonas, uma banda intensa e bem definidas na região por volta de 1715cm -1, comprova que a maior parte do produto obtido não se trata da mentona. O baixo rendimento da reação pode ser explicado pela possível baixa concentração de hipoclorito de sódio na água sanitária utilizada no experimento.
6. Referências Bibliográficas
1.
BRUICE, P. Y; Química Orgânica: Volume 2, 4 ed, Person Prentice Hall, São Paulo, SP, 2006.
2.
Gandhari, R.; Maddukuri, P. P.; Vinod, T. K.; Journal of Chemical Education, 2007, 84, 852-854.
3.
http://quimicaensinada.blogspot.com.br/2012/07/o-mentol-e-os-oleosessenciais.html
4.
STEVENS, R. V.; CHAPMAN, K. T.; WELLER, H. N. Convenient and Inexpensive Procedure for Oxidation of Secondary Alcohols to Ketones. J. Org. Chem. 1980, 45, 2030.
5.
Dos SANTOS, A. P. B.; GONÇALVES, I. R. C.; PAIS, K. C.; MARTINEZ, S. T.; LACHTER, E. R.; PINTO, A. C. Oxidação do borneol à cânfora com água sanitária – um experimento simples, de baixo custo e limpo . Quim. Nova, 2009, 32, 1667.
