Planejamento de síntese aromática e rendimento global
IME · 2ª fase
Deseja-se obter 3-bromoanilina a partir de benzeno, empregando uma vez cada uma das etapas: nitração, bromação do anel e redução de grupo nitro a amino. Use as seguintes informações: –NO₂ dirige novas substituições predominantemente para meta; –NH₂ e –Br dirigem predominantemente para orto e para. Na redução considerada, o grupo nitro é convertido em amino e a ligação C–Br é preservada. (a) Escolha a ordem das três etapas que favorece o produto desejado. Nomeie os dois intermediários da rota principal e explique por que tanto bromar o benzeno antes da nitração quanto reduzir o grupo nitro antes da bromação contrariam esse planejamento. (b) Para a rota escolhida, são fornecidos os resultados de cada etapa: • A nitração fornece nitrobenzeno isolado com rendimento de 80,0%. • Na bromação, 90,0% desse nitrobenzeno reage. Cada molécula que reage recebe exatamente um Br no anel e libera uma molécula de HBr. A mistura dos produtos monobromados tem razão molar orto:meta:para = 1:7:2. Não há outros produtos orgânicos nessa etapa. • A separação recupera 80,0% do isômero meta formado, em estado puro. Todo o restante dos compostos monobromados é descartado. O nitrobenzeno não reagido é separado e não entra na redução. • Todo o intermediário meta isolado é reduzido; após tratamento básico, obtém-se a amina livre, cuja recuperação final é de 75,0%. A perda dessa última etapa é somente de isolamento, posterior à redução quantitativa. Determine a massa inicial mínima de benzeno para obter 13,0032 g de 3-bromoanilina livre e a massa total dos compostos monobromados descartados antes da redução. Despreze outras perdas e não considere reciclo. (c) A redução é feita com Fe metálico em excesso de HCl. Todo Fe consumido passa a Fe²⁺, o nitrogênio do grupo nitro passa de NOX +3 para −3 e a amina fica totalmente protonada enquanto o meio é ácido. Admita ausência de reações paralelas do Fe. Escreva a equação global usando Fe e HCl, com FeCl₂ e o cloreto de 3-bromoanilínio entre os produtos. Calcule a massa de Fe consumida na redução do lote e a quantidade de HBr formada na etapa de bromação. Distinga conversão química de recuperação por isolamento. Massas molares, em g/mol: benzeno = 78,0; bromonitrobenzeno (qualquer isômero) = 202,0; 3-bromoanilina = 172,0; Fe = 56,0. Reagentes auxiliares em excesso; cada transformação do anel preserva seus seis carbonos.
Abra o treino interativo para responder, consultar uma dica e conferir a resolução. A resolução discursiva é autoavaliada.