Síntese: ftalimida a partir do anidrido ftálico

Henrique
By Henrique abril 8, 2013 15:41

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Conceitos teóricos

Imida: é o grupo funcional caracterizado por duas carbonilas ligadas ao mesmo nitrogênio. Assim como uma amida substituída é o análogo de um éster em que o oxigênio é substituído por um nitrogênio, a imida é o análogo de um anidrido de ácido carboxílico.

Anidridos: são compostos resultantes da desidratação de ácidos. Anidridos de ácidos carboxílicos (ou anidridos carboxílicos) são compostos químicos orgânicos que têm a fórmula geral \ce{(RCO)2O} (quando simétricos) ou \ce{Rbond{-}CObond{-}Obond{-}CObond{-}R'} (quando mistos ou assimétricos), respectivamente quanto a seus grupos acila (\ce{RCObond{-}}) serem iguais ou diferentes, e formalmente são o produto de desidratação de duas moléculas de ácido carboxílico (ou uma se tem como formar-se intramolecularmente em um ácido dicarboxílico). Ao reagir com água volta a formar os ácidos carboxílicos iniciais.

\ce{CH3C(O)OC(O)CH3 + H2O -> 2CH3COOH}

Alguns anidridos de ácido são oriundos não de dois grupos acila diferentes, e sim de uma desidratação de dois grupos carboxila de uma mesma molécula. Assim sendo, sua desidratação e formação não se dá por um processo intermolecular (das duas moléculas originais envolvidas) e sim pela desidratação intramolecular do ácido carboxílico duplo ou superior envolvido. Um exemplo é o anidrido ftálico.

O anidrido ftálico, usado na síntese da ftalimida, é um bom eletrófilo, devido ao fato de possuir um delta + bastante elevado em suas carbonilas.

2Síntese de Gabriel: a Síntese de Gabriel recebeu esse nome em homenagem ao químico alemão Sigmund Gabriel . Tradicionalmente é uma reação química onde haletos de alquila são transformados em aminas primárias utilizando ftalimida potássica.

A reação de Gabriel foi, desde então, generalizada para incluir a alquilação de sulfonamidas e imidas, seguidos de desproteção, para obter aminas.

A utilidade do método reside no fato de que a alquilação de amônia é um método não seletivo e ineficiente para a produção de aminas em laboratório (em escala industrial a alquilação de amônia é, entretanto, largamente empregada). A base conjugada da amônia, amida sódica (\ce{NaNH2}), é mais básica do que nucleofílica. De fato, a amida sódica é usada para, deliberadamente, obter o produto de-hidrohalogenado.

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Mecanismo

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Procedimento e observações preliminares

Após cuidadosa mistura de 3,7 g de anidrido ftálico e 2,0 g de uréia, transferiu-se o sólido para um balão de fundo redondo e iniciou-se o aquecimento na manta, tomando o cuidado de vedar o balão, frouxamente, com uma rolha a fim de permitir a saída de gás (amônia).

Utilizando um termômetro para controle, manteve-se a manta a uma temperatura média de 130° C. Depois de algum tempo sob aquecimento, a mistura de anidrido ftálico e uréia se funde e efervesce, aumentando subitamente de volume e elevando a temperatura para 150° C devido à reação ser exotérmica. A expansão de volume observada, entretanto, é devido à captura de pequenas bolhas de ar durante o processo de efervescência enquanto a massa torna-se sólida.

A massa sólida resultante foi, então, desagregada com auxílio de bastão de vidro. Adicionou-se cerca de 20 mL de água ao sólido, agora desagregado e filtrou-se no funil de buchner. O sólido separado foi levado à estufa para secagem. Depois de seco, verificou-se que o sólido produziu 2,7 g de ftalimida.

Confirmou-se que a ftalimida obtida possui um considerável grau de pureza pela comparação do ponto de fusão esperado (233~234° C) com o que foi encontrado 236° C.

Conclusão

A utilização de uréia na reação com anidrido ftálico, via Síntese de Gabriel, proporciona um alto rendimento (2,7 g) enquanto utiliza um procedimento relativamente fácil para obtenção da ftalimida.

O produto dessa reação é bastante puro e pode ser facilmente separado do produto secundário, que é o ácido carbâmico (amina primária, esperada pela síntese de Gabriel).

Durante o teste de confirmação, entretanto, a calcinação de ma pequena quantidade de amostra em ponta de espátula apresentou uma temperatura maior do que o esperado, provavelmente ao equipamento de laboratório ligeiramente descalibrado, mas, ainda assim, dentro do esperado.

Bibliografia

PONZONI, Aparecida Cayoco. Síntese da ftalimida e ftalimida potássica. Apostila da 1ª prática de química orgânica II.

SOLOMONS, T. W. Graham; FRYHLE, Craig B. Organic Chemistry, 10ª Ed. Editora Whiley. 2011

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