Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Ensino de Química
TÍTULO: Uma proposta para aulas práticas de Química Orgânica na graduação: Síntese da p-toluilmaleimida.
AUTORES: Potasio, M. (CEUNES/UFES) ; Knop, M.C. (CEUNES/UFES) ; Tavares, L.A. (CEUNES/UFES) ; Velloso, M.H.R. (CEUNES/UFES)
RESUMO: Cerca de 75% dos fármacos disponíveis no mercado correspondem a produtos obtidos pela síntese orgânica. Diversos estudos têm mostrado a importância das imidas quanto às suas propriedades biológicas. Nesse trabalho, propomos uma metodologia para a síntese da p-toluilmaleimida, a ser realizada em aulas práticas de química orgânica, em cursos de graduação. O procedimento de síntese envolve em torno de 3 horas. A determinação do ponto de fusão é sugerida ser feita em aula posterior para a secagem adequada do produto. Alguns conceitos que podem ser abordados são reações de síntese de derivados de ácidos carboxílicos, solubilidade, volatilidade de solventes, métodos de purificação, caracterização, tipos de filtragem dentre outros.
PALAVRAS CHAVES: IMIDAS; SÍNTESE; ENSINO
INTRODUÇÃO: Este trabalho descreve uma atividade prática sobre a síntese de uma imida cíclica, a p-toluilmaleimida, propondo um roteiro didático que una a aprendizagem do conteúdo teórico ao desenvolvimento dos conceitos sobre a prática científica, ou seja, integrando teoria e prática em uma abordagem investigativa.
A síntese de compostos orgânicos é um experimento muito empregado em disciplinas experimentais de química orgânica em diversos cursos de graduação. Esse tipo de experimento geralmente é empregado na disciplina de química orgânica, onde são apresentados os principais métodos de síntese, isolamento, purificação e caracterização de substâncias.
As imidas cíclicas são compostos que apresentam o grupo –CO-N(R)-CO-, onde R pode ser um átomo de hidrogênio, um grupo alquila ou arila. Tais compostos são relacionados com diversas atividades biológicas, tais como antifúngica, inseticida, bactericida, anti-inflamatória, hipnótica, diurética, sedativa, antitumoral e herbicida (ANDRICOPULO et al., 1998; CECHINEL, et al., 1996 e 2003). Tais propriedades apontam esses compostos para um potencial uso farmacêutico ou agrário.
Aliado a atividade biológica, outro fator que nos incentivou a propor essa síntese como uma prática para as aulas clássicas de Química Orgânica Experimental foi à facilidade com que esses compostos podem ser produzidos. A síntese pode ser conduzida a partir da reação do anidrido adequado e quantidade equimolar de amônia ou um derivado substituído, sob aquecimento que não ultrapasse 200oC. Nesse caso, obtém-se o ácido âmico que é, posteriormente, ciclizado na forma imídica por ação do ácido acético glacial como mostra o esquema 1.
MATERIAL E MÉTODOS: 1) Em um béquer de 50,0 mL tomar a massa de 3g de anidrido maleico (C4H2O3). Transferir o anidrido para um balão de fundo redondo de 250 mL e reservar. Utilizando outro béquer, pesar 3,3g de p-toluidina (C7H9N) e transferir a amina para o balão contendo o anidrido. Adicionar ao balão cerca de 30 mL de ácido acético glacial. Colocar o mesmo em sistema de aquecimento sob refluxo por 2 horas.
2) Verter a mistura do balão em béquer com água e gelo (100 mL). Filtrar o precipitado utilizando filtração a vácuo, lavando-o com água gelada.
3) Para a purificação por recristalização transferir pequenas quantidades do sólido obtido para três tubos de ensaio e acrescentar 1mL de diferentes solventes. Verificar qual solvente solubiliza a imida completamente a quente, porém é completamente insolúvel a frio. Adicionar a imida produzida em um erlenmeyer e acrescentar 30 mL do solvente escolhido no teste anterior, aquecer até completa dissolução. Filtrar à quente utilizando papel de filtro pregueado. Resfriar o filtrado em banho de gelo para a recristalização. Filtrar novamente usando filtração a vácuo e armazenar o sólido obtido em dessecador.
4) Após a secagem da p-toluilmaleimida (C11H9O2N), fazer a determinação do ponto de fusão. Em um tubo capilar, selado em uma das suas extremidades, compactar a imida obtida. Introduzir o capilar contendo a amostra no aparelho de medida para o ponto de fusão. Registrar a temperatura na qual aparece a primeira gota de líquido e a temperatura na qual desaparece o restante da porção sólida. Essa faixa de temperatura representa o ponto de fusão para a substância pura usada.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Considerando que o produto (p-toluilmaleimida) obtido no experimento proposto é um derivado de ácidos carboxílicos, um dos primeiros conceitos teóricos que pode ser aplicado no experimento é o mecanismo envolvido na síntese desses tipos de derivados, inclusive chamando a atenção para a desidratação do ácido âmico e produção da imida desejada através do emprego do ácido acético glacial.
A utilização do refluxo é outro ponto que pode ser explorado abordando que nesta etapa do processo conceitos sobre volatilidade.
Outro ponto que permite uma abordagem interessante é o processo de cristalização e recristalização. Após o refluxo, a mistura é vertida em um béquer com água e gelo para a cristalização. Nesse ponto pode ser debatido o porquê da necessidade da água? Será que só resfriando a mistura reacional haveria a precipitação do produto? Na recristalização o aluno deve encontrar o solvente ideal através de teste de solubilidade, mas não de forma aleatória, ou seja, ele deve ser incentivado a utilizar conceitos relacionados à polaridade das moléculas, forças de interação intermoleculares e solubilidade para escolher dentre os solventes apresentados o mais o mais provável dentro de padrões de lógica e raciocínio.
A medida do ponto de fusão pode ser utilizada para apresentar ao aluno a relação entre a faixa do ponto de fusão e a pureza do solido preparado. A faixa de temperatura encontrada foi de 130 - 134°C, sendo considerado aceitável até uma variação de 5°C na faixa. O rendimento obtido antes da purificação está entorno de 80% e após a purificação é aproximadamente 32% utilizando o etanol como solvente recristalizador.
ESQUEMA 1
CONCLUSÕES: O experimento da síntese da p-toluilmaleimida demonstrou-se de grande valor didático, pois levou o aluno a desenvolver um raciocínio lógico sobre cada etapa do processo, desde a escolha do solvente adequado para recristalização até a finalidade da utilização do sistema de refluxo. Outro fato importante foi proporcionar ao estudante de graduação um contato com um campo da química orgânica com grande potencial para pesquisa.
AGRADECIMENTOS: À FAPES pelo apoio financeiro
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ANDRICOPULO, A. D.; YUNES, R. A.; NUNES, R. J. Síntese e atividade antibacteriana de imidas cíclicas: 3,4-dicloro,aleimidas e 3-cloro-4-substituída-maleimidas. Química Nova, v. 21, n. 5, p 573-577, 1998.
CECHINEL FILHO, V.; CORRÊA, R.; CAMPOS, F. C. Aspectos químicos e potencial terapêuticos de imidas cíclicas: uma revisão da literatura. Química Nova, v. 26, n. 2, p. 230-241, 2003.