Pela síntese de m-dinitrobenzeno do benzeno

Introdução

Diariamente os químicos orgânicos têm que colocar seu conhecimento à prova. Pois muitas vezes quando se pretende sintetizar um composto, é necessária uma série de conhecimentos específicos, e não só, misturar “isso com aquilo” para produzir tal composto. É necessário percorrer diversas etapas para se obter um produto final com bom rendimento, e excelente qualidade.

Além disso, muitas vezes, o seu produto final, nem sempre é o produto final. Este será usado na produção de outro produto de maior importância industrial e econômica, ou para algum fim especifico. Um bom exemplo disso é o benzeno, composto que foi isolado pela primeira vez em 1825 por Michael Faraday que extraiu o composto de um gás obtido do óleo de baleia que era na altura utilizado para a iluminação pública em Londres. Dada esta sua origem, os químicos da época sugeriram o nome “feno” que tem a sua origem etimológica na palavra grega “phainei” que significa brilhar (UNIVESIDADE DO PORTO, 2008).

O benzeno hoje é produzido industrialmente a partir da destilação do petróleo bruto, da destilação da hulha e produção de coque, bem como por síntese química a partir de hidrocarbonetos lineares. É utilizado como matéria prima para a síntese de outros compostos orgânicos como a anilina; o estireno para a produção de borracha sintética e plásticos de poliestireno; fenóis para a síntese de resinas fenólicas; ciclohexano para a produção de nylon; alquilbenzeno para detergentes; clorobenzeno para produção de pesticidas e plásticos (UNIVESIDADE DO PORTO, 2008).

É a partir do benzeno que se chega ao nitrobenzeno (composto intermediário, ao dinitrobenzeno), que é utilizado essencialmente na síntese de anilina e outros compostos. É usado em menor escala na indústria da borracha e para a produção de pesticidas, tintas e até fármacos (ex. acetaminofeno). Também pode ser usado como solvente para o polimento de pisos e sapatos, para disfarçar odores desagradáveis e no vestuário de pele (UNIVESIDADE DO PORTO, 2008)

Alguns processos de síntese tornaram-se bastantes famosos devido sua importância tanto industrial quanto econômica, como foi o caso da amônia. Processo desenvolvido por Haber-Bosch e forneceu à Alemanha um grande suprimento de amônia suficiente para que o país se tornasse independente de seus fornecedores habituais. Com isso, esse composto e seus derivados, como o ácido nítrico, poderam ser empregados para produzir explosivos como a nitroglicerina e o trinitrotolueno (TNT) (CIENCIA HOJE, 2008).

Para que uma síntese seja feita de maneira satisfatória, é necessário uma serie de técnicas, e conhecimento em mecanismos, como a nitração.

Dentre as reações de substituição eletrofílica aromática, destaca-se a reação de nitração. O estudo do mecanismo desta reação desempenhou um papel fundamental na formulação de alguns princípios básicos em físico-química orgânica, tais como a relação entre ativação/desativação, seletividade, orientação e a descrição das reações orgânicas em termos de movimento de elétrons.

Tanto os compostos aromáticos quanto os compostos alifáticos podem ser nitrados. A nitração de compostos alifáticos forma produtos que são usados principalmente como solventes ou como intermediários importantes em síntese orgânica; no caso dos compostos aromáticos, os produtos obtidos são usados como matéria prima para síntese de plásticos, fármacos, explosivos, inseticidas, tintas, polímeros, etc.

O mecanismo comumente aceito para a nitração de compostos aromáticos é o de substituição eletrofílica. A nitração do anel aromático desativa o anel, dificultando novas nitrações, em uma reação que é irreversível e cujos produtos são facilmente separados e analisados. A reação de nitração geralmente ocorre sem isomerização, o que permite identificar as proporções entre os isômeros orto, meta e para formados. Estes aspectos simplificam o estudo experimental desta reação.

O método mais comum para a nitração aromática é através da reação entre um substrato aromático e o ácido nítrico em vários meios: ácido, orgânico ou aquoso. Em qualquer destes meios parece indiscutível a participação do íon NO2+ como principal agente nitrante. O primeiro pesquisador a propor o cátion NO2+ (íon nitrônio) como agente nitrante foi Euler em 1903, muito embora a existência do íon NO2+ tenha sido demonstrada de forma conclusiva apenas em 1946. Estudos posteriores mostraram que, embora a expressão da velocidade possa assumir diferentes formas em função das condições reacionais, em todos os casos a reação se processa com participação do íon nitrônio (Cardoso & Carneiro, 2001).

Já as técnicas como a extração com solventes, ou extração liquido-liquido, fundamenta-se no fato de que as substâncias orgânicas são, em geral, solúveis em compostos orgânicos e muito pouco solúveis na água, de modo que, ao se formar duas fases pela adição do solvente, após a agitação, a substância passa em maior parte da fase aquosa para o solvente (GONÇALVES et al, 1988).

Como ocorre a partição da amostra entre duas fases imiscíveis (orgânica e aquosa). A eficiência da extração depende da afinidade do soluto pelo solvente de extração, da razão das fases e do número de extrações. A extração liquido-liquido apresenta as vantagens de ser simples (na configuração mais comum usa-se um funil de separação ou tubos de centrífuga) e poder utilizar um número grande de solventes, puros e disponíveis comercialmente, os quais fornecem uma ampla faixa de solubilidade e seletividade. [...] Por outro lado, esta técnica possui uma série de desvantagens, tais como: as amostras com alta afinidade pela água são parcialmente extraídas pelo solvente orgânico, resultando em perda do analito; impurezas do solvente são concentradas junto com a amostra, implicando no uso de solventes ultra puros; pode ocorrer a formação de emulsões, o que resulta em grande consumo de tempo; volumes relativamente grandes de amostras e de solventes são requeridos, gerando problemas de descartes; alguns solventes orgânicos são tóxicos; pode ocorrer adsorção dos analitos na vidraria; decomposição de compostos instáveis termicamente, na etapa de pré-concentração; o processo é suscetível a erros e, relativamente, de difícil automação. Apesar destas desvantagens, a ELL é considerada uma técnica clássica de preparação de amostra e tem sido ainda muito utilizada em análises de diversos tipos de substâncias presentes em fluidos biológicos, pois extratos bastante limpos podem ser obtidos com alta seletividade para alguns analitos. (QUEIROZ, COLLINS e JARDIM, 2001)

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