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domingo, 19 de outubro de 2008

PETN em baixa?


Desde a descoberta da nitroglicerina em 1846, os ésteres nitrados ficaram conhecidos por possuírem propriedades explosivas. Uma longa série desses ésteres foram subsequentemente utilizados como explosivos ou em combustíveis.

Um grupo de pesquisadores chefiados por David E. Chavez do Los Alamos National Laboratory (USA) desenvolveram um novo éster tetranitrado. O composto possui uma soma de características particularmente interessantes: é um potente alto-explosivo, é um sólido na temperatura ambiente, e pode ser derretido e moldado em formatos desejados. Veja abaixo a morfologia dos cristais do composto (escala em mm):

Ésteres nitrados contém uma enorme força explosiva. Porém, no estado líquido são difíceis de se manipular. Misturando vários outros componentes, Alfred Nobel desenvolveu a dinamite, um explosivo distintamente seguro baseado na nitroglicerina. Anteriormente, o único éster nitrado usado como explosivo foi o nitropenta (PETN - Tetranitrato de Pentaeritrina). Devido seu alto ponto de fusão (140°C), o PETN deve ser prensado para adquirir o formato desejado.

Então, Chavez e seus colegas de trabalho desenvolveram um éster nitrado que pode realmente superar e desbancar o mercado atual do PETN. Com seu ponto de fusão de apenas 85°C, que fica muito abaixo do seu ponto de decomposição (141°C), e pode ser derretido e colocado em moldes, o que industrialmente falando é uma vantagem sem precedentes frente ao método antigo de prensagem.

Esquema da síntese do explosivo (1)

O novo composto contém quatro grupos éster nitrado (-ONO2) e dois grupos nitro (-NO2), com um total de seis átomos de carbono. Seus cristais demonstraram uma alta densidade, o que não é comum nesses ésteres. Cálculos e simulações computacionais predizem que o novo éster tetranitrado possui um poder explosivo tão intenso quanto o HMX (9.1 km/s) - atualmente um dos mais potentes. A sensitividade do novo composto para choque mecânico, fricção, fagulhas e faíscas, é equivalente ao PETN.

Os pesquisadores também planejam usar sua nova rota sintética para desenvolver outros materiais explosivos.


Referências

[1] Synthesis of an Energetic Nitrate Ester. Angewandte Chemie International Edition 2008, 47, DOI: 10.1002/anie.200803648
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quinta-feira, 25 de setembro de 2008

Aspirina na cabeça!


Há muita informação sobre esse composto na internet, nem faria sentido aqui um tópico de poucas linhas. Mas o interessante, é que dificilmente encontramos rotas de preparação, principalmente em português (seja o produto que for), a não ser em literatura específica.

Diferente de outras fontes, neste artigo vamos também aprender a preparar o ácido salicílico a partir de produtos oriundos de matéria prima vegetal, e finalmente acetilar essa substância para o tão famigerado ácido acetilsalicílico.

1. Preparação do ácido 2-hidroxibenzóico

Muitos compostos orgânicos podem ser encontrados em plantas e o ácido 2-hidroxibenzóico (ácido salicílico) pode ser feito a partir do 2-hidroxibenzoato de metila, que é obtido do óleo de gualtéria (Gaultheriae procunbers) através da destilação das suas folhas. O óleo pode também ser comprado pronto. E claro, o ácido salicílico também em lojas especializadas! Então nesse caso ignore essa etapa do processo.

O óleo de gualtéria é muito apreciado na indústria alimentícia, utilizado para aromatizar alimentos industrializados, e possui reconhecidamente função biológica, podendo ser usado como analgésico, anti-reumático, antiinflamatório e etc.

Esse óleo é composto de aproximadamente 98% de éster 2-hidroximetilbenzoato de metila. E pode ser hidrolisado (saponificado) através de métodos tradicionais (hidróxido de sódio aquoso a quente). A reação produz o sal 2-hidroximetilbenzoato de sódio, que é então convertido no ácido 2-hidroximetilbenzóico através da aplicação de ácido clorídrico:

1.1 Técnica

Montar aparato apropriado para esquentar mistura reacional com cerca de 30ml utilizando banho-maria (balão de fundo redondo é apropriado). Se possível, montar um set-up para destilação, e recolher os produtos voláteis e inflamáveis como o metanol por exemplo.

Colocar 2g de óleo de gualtéria no balão, e adicionar 25ml de solução aquosa de hidróxido de sódio (2 mol/L). Aquecer em banho maria (água em ebulição) por 30 minutos.

Colocar a mistura em um pequeno béquer em cuba de gelo. Com agitação, adicionar ácido clorídrico concentrado em pequenas adições, até que a mistura se torne ácida.

Filtar o ácido salicílico precipitado utilizando filtração a vácuo (se possível). Lavar com pequena quantidade de água gelada, e transferir o produto para um vidro de relógio previamente pesado. Permitir secar durante algumas horas.

2. Preparação do ácido 2-etanóxibenzóico

Esta reação utiliza anidrido acético para acetilar (catalizada por ácido) eficientemente o grupo hidroxila do ácido 2-hidroxibenzóico:

Há vários produtos formados nessa reação, já que o ácido salicílico usado provém de forma relativamente impura. Então é necessário uma etapa de purificação adicional da aspirina. Note também que o anidrido acético reagem com água, então os frascos e aparatos devem estar bem secos.

2.1 Técnica

Pesar 1g da amostra do ácido 2-hidroxibenzóico impuro em balão. Adicionar 2ml de anidrido acético seguido de 8 gotas de ácido fosfórico concentrado (nota 1). Em capela, esquentar a mistura em banho maria, com agitação constante, até que todos os sólidos tenham dissolvido. Continuar aquecimento por mais 5 minutos.

Cuidadosamente, adicionar 5ml de água gelada na solução. Manter fraso em banho de gelo até que a precipitação esteja completa. Pode ser necessário agitação vigorosa com um bastão de vidro para que o processo de cristalização se inicie. Filtrar a vácuo o produto, lavando com pequena quantidade de água gelada.

Dissolver o produto bruto em alguns ml de álcool, a quente, refluxando a mistura em banho-maria, 'a ebulição. Derramar a solução alcoólica quente sobre alguns ml de água quente, contida em béquer. Caso haja precipitação, dissolver por aquecimento, sob refluxo, em banho-maria. Deixar em repouso e por resfriamento, cristais sob a forma de agulhas serão obtidos.

Filtrar em buchner, lavar com alguns ml de água gelada, depois com alguns ml de álcool gelado e secar ao ar ou em estufa a 50°C.

Notas

Nota 1: Em uma outra referência [3], é utilizado ácido sulfúrico concentrado como catalizador para essa reação. 20g de ácido salicílico, 30g (28ml) de anidrido acético e +-10 gotas de H2SO4. Como aqui as quantidades são maiores, é necessário condensação de refluxo, e a mistura reacional é aquecida em banho maria a 60-70°C durante 30 minutos sob agitação.


Referências

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Aspirina
[2] http://pt.wikipedia.org/wiki/Ácido Salicílico
[3] Práticas de Química Orgânica, 3 edição, Eloisa Biasotto Mano e Affonso do Prado Seabra
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