Exercício de Produção de Nylom

O Nylon 66 PA 66 Figura 1 é um polímero termoplástico sintético da família das poliamidas conhecido pela sua alta resistência mecânica durabilidade e estabilidade térmica Ele é um dos tipos de nylon mais comuns sendo amplamente utilizado nas indústrias têxtil e de plásticos nylon66 Figura 1 Estrutura do Nylon 66 Este importante polímero é pode ser sintetizado através de uma polimerização em um sistema bifásico utilizando o cloreto de adipoila e a 16hexanodiamina Utilizando o seu conhecimento adquirido durante o semestre na disciplina de Química Orgânica II QCQ070 mostre como podemos sintetizar o Nylon 66 a partir do composto 16hexanodiol a Síntese do cloreto de adipoila Mostre as condições de reação e os mecanismos utilizados para a obtenção deste composto 4 pontos b Síntese da 16hexanodiamina Forneça as condições de reações necessárias obtenção deste monômero do Nylon 66 3 pontos c Com ambos os monômeros em mãos mostre a condição para a preparação de um fio de Nylon 66 e o mecanismo da reação de formação deste 3 pontos RESOLUÇÃO Estratégia Geral O composto de partida é o 16hexanodiol HOCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH uma cadeia de 6 carbonos com álcoois nas pontas Para o Componente A Cloreto de Adipoila Precisamos transformar os grupos álcool em ácidos carboxílicos e depois em cloretos de ácido Para o Componente B 16hexanodiamina Precisamos transformar os grupos álcool em grupos amina a Síntese do Cloreto de Adipoila 4 pontos Para chegar ao cloreto de adipoila primeiro precisamos transformar o 16hexanodiol em Ácido Adípico ácido hexanodioico Passo 1 Oxidação Enérgica do Diol Precisamos de um agente oxidante forte para transformar um álcool primário diretamente em ácido carboxílico Reagentes KMnO4 Permanganato de potássio em meio ácido e quente ou Reagente de Jones CrO3 em H2SO4 aquoso Equação HOCH26OH O KMnO4H3O HOOCCH24COOH Ácido Adípico Passo 2 Conversão em Cloreto de Ácido Agora convertemos o ácido dicarboxílico no cloreto de diácido correspondente Reagente Cloreto de Tionila SOCl2 Equação HOOCCH24COOH 2 SOCl2 ClOCCH24COCl Cloreto de Adipoila 2 SO2 2 HCl Mecanismo Substituição Nucleofílica Acílica O mecanismo pedido geralmente envolve a reação do ácido com o SOCl2 1 Ataque O oxigênio da hidroxila do ácido carboxílico ataca o Enxofre do SOCl2 Um íon cloreto Cl sai 2 Intermediário Formase um intermediário instável ligado ao enxofre 3 Ataque do Nucleófilo O íon Cloreto Cl que saiu no passo 1 agora ataca o carbono da carbonila CO 4 Eliminação Ocorre a reforma da dupla ligação CO expulsando o grupo OSOCl que se decompõe em SO2 gás e Cl O Cloreto finaliza ligado à carbonila b Síntese da 16hexanodiamina 3 pontos Aqui precisamos substituir as hidroxilas OH por grupos amina NH2 Não podemos fazer isso diretamente de forma fácil então primeiro transformamos o álcool em um bom grupo de saída haleto Passo 1 Conversão em Haleto de Alquila Transformamos o diol em um dihaleto Reagente Cloreto de Tionila SOCl2 ou Tribrometo de Fósforo PBr3 Vamos usar SOCl2 para manter a coerência com o item anterior Equação HOCH26OH 2 SOCl2 ClCH26Cl 16diclorohexano 2 SO2 2 HCl Passo 2 Substituição Nucleofílica SN2 com Amônia Para obter a amina primária Reagentes Excesso de Amônia NH3 concentrada geralmente em solução alcoólica e aquecimento O excesso é crucial para evitar que a amina formada reaja novamente polialquilação Equação ClCH26Cl 4 NH3 excesso H2NCH26NH2 16hexanodiamina 2 NH4Cl Outra rota possível seria a Síntese de Gabriel usando ftalimida de potássio seguida de hidrólise mas a amonólise direta com excesso de NH3 costuma ser aceita nessas questões c Preparação do Fio de Nylon 66 e Mecanismo 3 pontos Aqui juntamos os dois produtos obtidos o Cloreto de Adipoila do item A e a 16hexanodiamina do item B Condições da Reação Polimerização Interfacial A questão menciona um sistema bifásico Nylon Rope Trick Fase Aquosa Contém a 16hexanodiamina e uma base inorgânica como NaOH ou Na2CO3 para neutralizar o HCl formado Fase Orgânica Contém o Cloreto de Adipoila dissolvido em um solvente orgânico imiscível com água como diclorometano cicloexano ou tetracloreto de carbono Processo As duas soluções são colocadas em contato num béquer sem misturar O polímero Nylon se forma instantaneamente na interface na fronteira entre os líquidos O fio pode ser puxado continuamente dessa interface Equação Geral n ClOCCH24COCl n H2NCH26NH2 NHCH26NHCOCH24COn 2n HCl Mecanismo da Reação Condensação Eliminação de HCl O mecanismo é uma Substituição Nucleofílica Acílica AdiçãoEliminação 1 Ataque Nucleofílico O par de elétrons livres do Nitrogênio da amina ataca o Carbono da carbonila do cloreto de ácido 2 Intermediário Tetraédrico A ligação pi dupla do CO se rompe jogando os elétrons para o Oxigênio CO 3 Eliminação do Grupo de Saída O par de elétrons do Oxigênio desce novamente para reformar a dupla ligação CO Como o Cloro é um bom grupo de saída ele é expulso como íon Cloreto Cl 4 Desprotonação O Nitrogênio que agora está positivo fazendo 4 ligações perde um H que reage com o Cl ou com a base do meio para formar sal e água 5 Resultado Formase a ligação Amida CONH Como cada molécula tem dois grupos funcionais a reação continua nas duas pontas formando a longa cadeia do polímero Representaçâo dos mecanismos na próxima página ele acontece nas duas pontas das moleculas e assim forma uma longa cadeiaEspero que tenha dado para entender qualquer dúvida estou a disposição Bons estudos