ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: CLIVAGEM OXIDATIVA DO CICLOEXENO COM KMnO4 NO SISTEMA DE EXTRAÇAO POR FASE ÚNICA: INFLUÊNCIA DO SOLVENTE EXTRATOR
AUTORES: SILVA NETO, A.J. (UFU) ; PAIVA, V.A.B. (UFU) ; REZENDE, H.P. (UFU) ; EIRAS, S.P. (UFU) ; CRUZ, W.O. (UFU)
RESUMO: Uma avaliação simples de diferentes sistemas de fase única para a clivagem oxidativa do cicloexeno com permanganato de potássio, em meio ácido, usando o sistema água-acetona-solvente extrator (diclorometano, clorofórmio e metilisobutilcetona), foi efetuado. Observa-se a melhor extração do ácido adípico, considerando os parâmetros a) homogeneidade da fase única, b) facilidade de extração, c) quebra de fase única d) recuperação do solvente, e) obtenção do produto com o maior grau de pureza quando se emprega o sistema água-acetona-clorofórmio. O sistema que emprega o metilisobutilcetona parece ser o menos recomendável, pois em umas das etapas ocorre carbonização do solvente ou do ácido adípico obtido.
PALAVRAS CHAVES: clivagem oxidativa, permanganato de potássio e sistema fase única.
INTRODUÇÃO: Uma das técnicas de obtenção de uma variedade de compostos orgânicos é a clivagem oxidativa utilizando permanganato de potássio. Porém sua utilização se dá em meio aquoso e geralmente é problemática devido a baixa solubilidade dos substratos orgânicos neste meio.
Uma alternativa para solucionar o problema de solubilidade dos substratos orgânicos foi apresentada por Ferreira et al.(1) usando permanganato de potássio suportado em sílica gel, em uma coluna cromatográfica. A clivagem oxidativa é obtida percolando a solução do substrato orgânico desejado e, num segundo momento, o produto da oxidação é recolhido por eluiçao com solvente apropriado.
Uma técnica que vem sendo estudada é a extração por fase única(2) que tem propriedades características como a dissolução tanto de compostos orgânicos como inorgânicos. Nesta técnica, onde e possível o contato entre os reagentes, depois de ocorrida a reação o equilíbrio da fase única é rompido adicionando um volume de um dos solventes fazendo assim com que haja uma solução bifásica, e extraindo o composto para a fase de interesse que pode ser orgânica ou aquosa.
Para aplicação da técnica o substrato orgânico é dissolvido em um solvente extrator e o oxidante permanganato na porção água. A miscibilidade do sistema é obtida com adição de volume adequado de acetona.
Neste trabalho, utilizando a técnica da extração por fase única(2), efetuou-se o estudo comparativo da clivagem oxidativa do cicloexeno com permanganato de potássio em diferentes fases únicas(3). Efetuou-se a reação de oxidação do alceno nas fases únicas: diclorometano – água – acetona, clorofórmio – água – acetona e metilisobutilcetona – água – acetona. O produto da clivagem é extraído para o respectivo solvente extrator diclorometano, clorofórmio e metilisobutilcetona.
MATERIAL E MÉTODOS: A reação da clivagem oxidativa do cicloexano foi realizada em um fraco de vidro transparente com tampa, adicionando-se 1,00 ml da solução 2% v/v de cicloexeno, separadamente, nos solvente extrator diclorometano, clorofórmio e metilisobutilcetona. A seguir adicionou-se 11,00 ml de acetona e 5,00 ml da solução recém preparada de permanganato de potássio 0,400 mol/L em ácido sulfúrico 1,50 mol/L. Fechou-se o frasco, agitou-se levemente e levou-o no banho de água termostatizado a 35º ± 0,2 ºC, por um período de 15min. Terminado a reação, adiciona-se 0,50 ml da solução de ácido sulfúrico 1:1 v/v e uma pequena porção de bissulfito de sódio. Agita-se até desaparecimento total do precipitado marrom formando deixando a solução límpida(2).
A solução límpida é transferida para um funil de separação adicionando-a sobre um volume de 95 ml do solvente extrator em experimentação. O equilíbrio de fases é rompido passando a ser um sistema bifásico. A fase orgânica contém o produto da clivagem oxidativa, nesse caso o ácido adípico.
À fase orgânica adiciona-se sulfato de sódio anidro para seca-lá e depois de filtrada é recolhida num balão de fundo redondo, 250 mL, e levada ao rotoevaporador. O produto é seco em uma estufa, resfriado em dessecador e, então, determina-se o rendimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A reação de clivagem oxidativa do cicloexeno conduzida nas três soluções fase única são favorecida quanto à velocidade da reação se comparada com a mesma reação conduzida com o oxidante suportado em sílica gel(1).
A reação da clivagem oxidativa do cicloexeno empregando o permanganato de potássio nas diferentes fases únicas está apresentada na Figura 1.
A reação se processou normalmente ,como se esperava, em todos os sistemas de fase única avaliados. As observações qualitativas e semi-quantitativas do estudo da mudança do solvente extrator nas fases únicas estão apresentadas na Tabela 1.
Os resultados obtidos na experimentação, Tabela 1, permitem comparar os solventes extratores. O diclorometano e um bom extrator, mas às vezes apresenta uma pequena dificuldade na quebra de fases do sistema fase única, enquanto o clorofórmio e o metilisobutilcetona não apresentam essa dificuldade. Na preparação na solução para a reação a solução fase única com metilisobutilcetona se apresenta límpida enquanto as outras são levemente turvas. A recuperação dos solveste, feita no rotoevaporador, é de quase 100% para o clorofórmio, maior que 50% para o diclorometano e para o metilisobutilcetona quase não se recupera o solvente. Além disso, às vezes ocorre carbonização do solvente ou do produto por ser necessário operar o instrumento a altas temperaturas do que a necessária para os outros solventes.
A caracterização do produto se deu através de cromatografia de camada fina. Observam-se ótimos resultados para diclorometano e clorofórmio. Isto indica que há um grau de pureza no produto obtido. Entretanto, para o metilisobutilcetona não se conseguiu o mesmo resultado. Isto se deve provavelmente à carbonização observada durante a evaporação do solvente, devido à temperatura de sua ebulição.
CONCLUSÕES: Comparando os resultados obtidos para os diferentes solventes extratores, conclui-se que para completar o sistema água e acetona o uso do diclorometano e clorofórmio apresentam o melhor custo benefício do que o metilisobutilcetona para a clivagem oxidativa do cicloexeno com permanganato. Entretanto, como metodologia para clivagem oxidativa com permanganato, o sistema água-acetona e clorofórmio carece de um estudo mais aprofundado avaliando a influência em outros parâmetros experimentais.
AGRADECIMENTOS: À FAPEMIG e ao IQUFU.
"Aos companheiros do LSPc".
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: (1)FERREIRA, J. T. B., SABÍNO, A. A., CRUZ ,W. O. “Oxidative Studies of Vicinal Diols, -Hydroxyketones and - Diketones Using Solid-Supported Potassium Permanganate on Sílica Gel”. Journal Brazilian Chemical Society, Brazil, v. 5, n. 2, pag.67-68, 1994
(2)SILVA, J. F., MARTINS, W. “Extraction of Fe(III), Cu(II), Co(II), Ni(II) and Pb(II) with thenoyltrifluoroacetone using the ternary solvent system water/ethanol/methyisobutylketone”. Talanta, Great Britain, v. 39, n. 10, p. 1307-1312, October 1992.
(3)EIRAS, S. P., CRUZ, W. O., PIRES, N. J. “Avaliação da Clivagem Oxidativa do Cicloexeno em Solução Fase Única Com KMnO4 para obtenção de Ácido Adípico”. Ciência & Engenharia (Science & Engineering Journal) 13(1): 07/11/2004.
