Universidade federal do Rio Grande do Norte Disciplina: Química Orgânica Experimental Docente: Breno Almeida Soares Instituto de Química
Preparação de um corante contendo grupamento azo
Discentes: LARISSA BEATRIZ MENDONÇA LUIZ HENRIQUE MEDEIROS ORIVALDO ESTEVAM RAMALHO SEVERINO RAMALHO DA SILVA TONNY MEDEIROS ELVIS DE ARAÚJO
Objetivo Preparar um azo composto de importância na indústria de corantes
INTRODUÇÃO
Os corantes sintéticos são compostos de grande importância nas indústrias de cosméticos, farmacêutica, plásticos e resinas, tintas e vernizes, tecelagem e vários outros segmentos. A obtenção de um corante pode envolver várias reações químicas, sendo o processo total resultante da reação entre intermediários obtidos em cada uma das etapas ("síntese convergente"). Dentre os corantes se destacam os compostos azo, por ser a classe mais diversificada e, também, ser a economicamente mais importante. O grupo funcional azo, -N=N-, é considerado sendo o cromóforo. A intensidade da sua absorção e também as tonalidades da cor variam de acordo com os demais elétrons π e n que estão em conjugação este grupo. O
sistema conjugado mais importante, certamente é formado por dois núcleos aromáticos: Ar-N=N-Ar´. Estes compostos apresentam coloração bastante intensa, o que os torna corantes de grande utilidade industrial. O campo principal dos corantes azo é a coloração têxtil. Os núcleos aromáticos podem apresentar deferentes grupos funcionais ("auxocrómicos"), atendendo a finalidade da sua utilização. Em bebidas, por exemplo, o corante requer grupos polares em sua estrutura (hidroxila, carboxila, grupo sulfônico), na tintura de algodão se têm de preferência grupos básicos, em cima da lã se prefere grupos ácidos, etc. Já a indústria de produção de óleos e margarinas necessita de corantes pouco polares (= lipofílicos). A carmoisina, representada no esquema a seguir, é um corante utilizado na indústria alimentícia. Os compostos azo são obtidos através de uma reação de acoplamento que faz parte da família da substituição eletrofílica (SE). Os reagentes são um sal de diazônio aromático que representa o eletrófilo (E+) e um composto aromático ativado, sob condições selecionadas, temperatura baixa e um ambiente aquoso de pH moderado. Os sais de diazônio, por sua vez, resultam da reação entre aminas primárias e o ácido nitroso (HNO2). Os sais a partir de aminas aromáticas primárias são especialmente estáveis a 0°C.
Parte Experimental Materiais e Método: Pipetas, erlenmeyers, espátula, funil, termômetro, ácido sulfanílico, β -
naftol, nitrito de sódio, ácido clorídrico, hidróxido de sódio, água destilada, banho de gelo, cloreto de sódio.
Preparação do corante Em um erlenmeyer de 50 ml dissolvemos rapidamente 0,40 g de β -naftol em 10 ml de uma solução de hidróxido de sódio a 10%, medida com pipeta graduada. Esfriamos a mistura em banho de gelo antes da próxima etapa. Em outro erlenmeyer de 50 ml dissolvemos 0,5 g de ácido sulfanílico em 2 ml de uma solução NaOH a 10% medida em pipeta graduada. Resfriamos a mistura em banho de gelo/sal (3:1). Deveriamos ter adicionado esta solução, 2 ml de NaNO2 a 20%, recentemente preparado, mas esquecemos desta etapa o que levou a erro na formação do produto gerando um produto diverso do esperado. Com a temperatura próxima de zero grau e acrescentamos, lentamente e com agitação vigorosa (agitação com barra magnética), 5 ml de HCl 5 N. Com a mistura ainda sob agitação, adicionamos a sol ução alcalina e gelada de β naftol. Continuamos a agitação da mistura e deixamos que adquirisse espontaneamente a temperatura ambiente (~10minutos). Acrescentamos então 2 g de NaCl a mistura. O experimento parou nesta etapa, pois não formou o corante esperado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO:
Em primeiro lugar, para que a sufanilamida se transforme em um sal diazônico, ou seja, ocorra a diazotação, é necessário a presença de um nitrito inorgânico. Ele é formado a partir do nitrito de sódio, que ao reagir com ácido clorídrico sofre reação de dupla-troca, e então passa a ser ácido nitroso. Esse ácido nitroso por se encontrar em meio ácido devido ao devido ao cloreto de hidrogênio acaba incorporando um próton a sua hidroxila, esta fica com os elétrons da ligação com o nitrogênio. E o nitrogênio por sua vez fica com o par de elétrons livre do oxigênio, formando ligação tripla e formando nitrito necessário.
O nitrito inorgânico então se liga ao grupo amina da sulfanilamida, nesse momento os nitrogênios dos dois grupos se ligam em uma ligação tripla e o oxigênio do nitrito e os hidrogênios do grupamento amina passa a formar uma molécula de água. Isso acaba deixando o nitrogênio proveniente do nitrito com carga positiva, e por isso, ele forma com o cloreto diluído na solução um sal diazônico com o resultante da sulfanilamida. Após, para que ocorra a formação do alaranjado-2 é necessário um processo chamado de acoplamento azo onde a porção positiva do sal diazônico vai ser acoplado a um 2-naftol, também é necessário a presença de meio básico. Nesse processo um dos pares de elétrons do anel benzênico passa a se ligar com o íon positivo do sal, de forma que este e a hidroxila do 2naftol fiquem dispostos na posição orto, que é um configuração mais estável.
CONCLUSÃO Realizando o presente experimento, acrescentou-se mais um assunto na pauta dos conhecimentos químicos. Foi estudado um tipo especial de corante, o alaranjado II, que é um corante AZO. Atingiu-se os resultados esperados após o estabelecimento de suas respectivas reações e a efetuação dos procedimentos descritos, destacando a filtração com funil de Buchner para a separação do corante. Como visto, a reação para a produção de um azobenzeno constitui-se de duas partes, sendo a primeira a reação de diazotação, que consiste na produção do sal de diazônico. E a segunda reação é a de acoplamento. A estabilidade da molécula do corante é diretamente associada à força de ligação química dos átomos componentes dos grupos cromófores e auxocromos.
REFERÊNCIAS [1] McMurry, John – Química orgânica, vol. 2 / John McMurry ; tradução técnica Ana Flávia Nogueira e Izilda Aparecida Bagatin. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 20056ª Ed. [2] http://biobiounb-alcool.blogspot.com.br/2011/09/os-diferentes-tipos-dealcool.html [3] Clapp L.B. Química de grupo OH, São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 1969. [4] http://www.iq.ufrgs.br/ead/biologiamarinha/documentos%20originais/textos/cron ogramapratica.pdf
PÓS LABORATÓRIO 1.Mostre a síntese do Alaranjado II a partir de β-naftol, ácido aminobenzenosulfônico e reagentes inorgânicos necessários. OH
O
-
+
+ NaOH
HCl +
Na
+
H2O
OH
+
H2O
+ NaCl
2. Escreva o mecanismo para todas as etapas. 3. Justifique o controle da temperatura (0 a 5°C) neste experimento . Nesta temperatura ajuda a deixa o composto estável e evitar a produção de N2.
4. O acoplamento entre o sal de arildiazônio e o β -naftol ocorre mais rapidamente em solução ligeiramente alcalina. Justifique. Sim, pois melhora o caráter e a força do núcleofilo, quando ocorre abstração do hidrogênio (H+)
5. Indique as funções do cloreto de sódio e da água gelada. O cloreto de sódio serve para separar o composto apolar (solvente orgânico ) da parte polar (solvente inorgânico ).E a água gelada serve para tornar o solido alaranjado.
6. Circule os grupos que se encontram ligados aos anéis aromáticos dos corantes acima e indique suas funções.
GRUPO AZO GRUPO FENOL GRUPO SUFOXICO
7. Escreva o mecanismo para a reação abaixo:
