Epóxidos - Síntese do Óxido de Benzalacetofenona
Por: Henrique Covatti • 14/11/2017 • Pesquisas Acadêmicas • 2.175 Palavras (9 Páginas) • 1.098 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA - UFSM
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
QUÍMICA ORGÂNICA C – QMC 1023
PROFESSOR LUCIANO DORNELLES
9° Procedimento:
Epóxidos - Síntese do óxido de benzalacetofenona
ALUNOS: LETICIA KRAIDE
IZABELLA ZABOT
HENRIQUE COVATTI
SANTA MARIA, RS.
29 de NOVEMBRO de 2014
Introdução
Este experimento teve-se como objetivo a síntese do óxido de benzalacetofenona, por meio da epoxidação da benzalacetofenona com o peróxido de hidrogênio – agente epoxidante. Reagentes epoxidantes são as substâncias químicas responsáveis pela inserção do oxigênio numa ligação dupla carbono-carbono formando um epóxido
A epoxidação é uma reação de transferência de oxigênio, para a qual o peróxido de hidrogênio e seus derivados são muito adequados. Isto é refletido pelo fato de que uma grande variedade de sistemas de peroxigênio é aplicada a uma série de tipos de olefinas, e algumas destas aplicações estão entre os usos industriais já há muito consagrados dos produtos de peroxigênio.
- Fundamentação Teórica
- Epóxidos
Os epóxidos são éteres cíclicos com anéis de três membros. Na nomenclatura IUPAC os epóxidos são chamados oxiranos, mas comumente são chamados de óxidos de alquenos (Figura 1).
[pic 1]
Figura 1 – Estrutura de Epóxidos
O epóxido mais simples tem o nome trivial de óxido de etileno. Este óxido é um intermediário da preparação de polietileno glicol, utilizado como agente anticongelante em automóveis e na síntese de polímeros de poliéster.
O anel de três membros dos epóxidos, muito tensionado, faz com que sejam mais reativos que outros éteres nas substituições nucleofílicas.
- Reações de Obtenção de Epóxidos
- Epóxidos a partir de Haloidrinas
Outro método de preparação de epóxidos é por intermédio de haloidrinas, preparadas pela adição eletrofílica de [pic 2] aos alcenos. Quando as haloidrinas são tratadas com uma base, o [pic 3] é eliminado e o epóxido é produzido, (Figura 2).
[pic 4]
Figura 2 – Preparação de Epóxidos por Intermédio de Haloidrinas.
A formação de um epóxido pelo tratamento de uma haloidrina com uma base é uma síntese de éteres de Williamson intermolecular.
- Epoxidação dos Alcenos
O método mais adotado para sintetizar os epóxidos é o da reação de um alceno com um ácido peroxo (perácido ou peroxiácido), em um processo denominado poxidação, (Figura 3).
[pic 5]
Figura 3 – Reação de Epoxidação de Alcenos
Nessa reação, o peroxiácido transfere um átomo de oxigênio para o alceno. O mecanismo é o mostrado na Figura 4.
[pic 6]
Figura 4 – Mecanismo da epoxidação de um alceno.
- Adição Catalisada a Alquenos
Industrialmente, óxido de etileno (oxirano) é produzido quando etileno ([pic 7]) e oxigênio ([pic 8]) reagem sobre um catalisador de prata a 260–290 °C apresentando abundância de nano partículas de [pic 9] sobre alumina. Este é um exemplo de adição catalisada a alcenos, que leva a formação de epóxido. A equação química para esta reação é dada pela Figura 5.
[pic 10]
Figura 5 - Adição Catalisada a Alquenos
- Oxidação com Peróxido de Hidrogênio
O peróxido de hidrogênio que, em solução aquosa, é conhecido comercialmente como água oxigenada, de fórmula química [pic 11]. Trata-se de um líquido viscoso e poderoso oxidante. O peróxido de hidrogênio tem sido o reagente epoxidante mais utilizado, porém, devido a sua baixa eletrofilicidade, necessita ser ativado para reagir com uma olefina. Esta ativação, usualmente, é feita pela conjugação do grupo hidroperóxido com ligações múltiplas ou pela ação de um catalisador metálico. A reação de oxidação com peróxido de hidrogênio está representada na Figura 6.
[pic 12]
Figura 6 - Oxidação com Peróxido de Hidrogênio
- Mecanismos para Abertura de Epóxidos
- Abertura do Anel de um Epóxido Catalisada por Ácido
A catálise por ácidos auxilia na abertura do anel do epóxido, fornecendo um grupo abandonador melhor (um álcool) no átomo de carbono sofrendo o ataque nucleofílico. Essa catálise é especialmente importante se o nucleófilo é um nucleófilo fraco como a água ou um álcool. Um exemplo é a hidrólise catalisada por ácido de um epóxido, (Figura 7).
[pic 13]
Figura 7 – Abertura Ácido Catalisada.
Na abertura do anel catalisada por ácido de um epóxido assimétrico, o nucleófilo ataca basicamente no átomo de carbono mais substituído. Isso ocorre devido à ligação no epóxido protonado ser assimétrica, com o átomo de carbono mais altamente substituído contendo uma considerável carga positiva (reação semelhante à Substituição Nucleofílica Unimolecular (SN1)). O nucleófilo, consequentemente, ataca este átomo de carbono mesmo ele sendo o mais altamente substituído. O átomo de carbono mais altamente substituído contém uma carga positiva maior porque se assemelha a um carbocátion terciário mais estável.
- Abertura do Anel de um Epóxido Catalisada por Base
Os epóxidos também podem sofrer abertura do anel catalisada por base. Tais reações não ocorrem com outros éteres, mas são possíveis com epóxidos (por causa da tensão do anel), desde que o nucleófilo atacante seja também uma base forte, tais como um íon alcóxido ou um íon hidróxido, (Figura 8).
[pic 14]
Figura 8 – Abertura Base Catalisada.
Se o epóxido é assimétrico, na abertura do anel catalisada por base, o ataque pelo íon alcóxido ocorre basicamente no átomo de carbono menos substituído. Por exemplo, o metiloxirano reage com o íon alcóxido principalmente em seu átomo de carbono primário. Essa reação é uma reação de Substituição Nucleofílica Bimolecular (SN2), e então os substratos primários reagem mais rapidamente em reações SN2 por serem menos impedidos estericamente.
...