O uso de aparelhos de micro-ondas domésticos em aulas experimentais de química orgânica: nitração de salicilaldeído

Abstract

Recebido em 13/10/09; aceito em 3/4/10; publicado na web em 9/8/10 THE USE OF DOMESTIC MICROWAVE OVEN IN EXPERIMENTAL CLASSES OF ORGANIC CHEMISTRY: SALICYLALDEHYDE NITRATION. The use of microwave in chemistry has known benefits over conventional heating methods, e.g. reduced reaction times, chemical yield improvement and the possibility if reducing or eliminating the use of organic solvents. We describe herein a procedure for the nitration of salicylaldehyde in water using a domestic microwave oven, which can be used as an experiment in the undergraduate chemistry laboratory. The experiment involves safe and rapid preparation and identification of the position isomers by thin layer chromatography and 1H NMR, or by their melting points.Keywords: microwave; nitration; salicylaldehyde. INTRODUÇÃODesde a 2° Guerra Mundial os aparelhos que emitem radiação de micro-ondas passaram a estar presentes em nosso cotidiano. Inicialmente, funcionavam como radar (Radio Detection and Ranging) para detectar aeronaves inimigas. As micro-ondas, ao serem refletidas pelo objeto procurado, eram detectadas pelo radar que fornecia sua posição, forma, velocidade e direção. 1 Em 1947, Percy L. Spencer fez alterações nestes aparelhos e a companhia Raytheon apresentou o primeiro forno de micro-ondas para aquecer ou descongelar alimentos. Chamado de Radarange, o micro-ondas possuía 1,5 m de altura, pesava cerca de 340 kg e custava entre US$ 2.000 e 3.000. Hoje, os fornos de micro-ondas domésticos são bem mais leves e acessíveis. 1As micro-ondas (MO) são ondas eletromagnéticas geradas por um magnetron situadas na região do espectro eletromagnético, entre a radiação do infravermelho e as ondas de rádio. A frequência das micro-ondas oscila entre 300 MHz (300 x 10 6 Hz) e 300 GHz (300 x 10 9 Hz), com comprimentos de onda de 1 mm a 1 m, respectivamente. A frequência utilizada em fornos comerciais é de 2,450 GHz. 2,3O aquecimento através das micro-ondas ocorre por dois mecanismos, polarização dipolar e condução iônica. As micro-ondas ao penetrarem em materiais que contêm moléculas polares, provocam o alinhamento dos pólos destas moléculas com o campo eletromagnético aplicado. A responsável pelo efeito descrito é a componente do campo elétrico, ao invés do campo magnético. Com a remoção do campo eletromagnético, as moléculas voltam ao estado desordenado, fazendo com que a energia absorvida para a orientação seja dissipada na forma de calor. Este processo ocorre em ciclos devido à oscilação do campo eletromagnético. [1][2][3][4][5][6] A capacidade de um material ou solvente converter energia de micro-ondas em calor depende da frequência de relaxação do material e da constante dielétrica do solvente. Quanto maior o dipolo elétrico, mais intensa será a orientação molecular e quanto maior a constante dielétrica, maior será a quantidade de energia armazenada. A constante dielétrica se relaciona à tangente de perda, que é a razão entre a constante dielétrica e o fator de perda. Este último mede a eficiência da conversão de energia eletromagnética em cal...

Abordagem Didática Para O Desenvolvimento De Moléculas Bioativas: Regra Dos Cinco De Lipinski E Preparação De Heterociclo 1,3,4-Oxadiazol Em Forno De Micro-Ondas Doméstico

“…31,32 O emprego da radiação de micro-ondas como fonte de aquecimento para reações químicas é um exemplo de aplicação da química verde no âmbito da síntese orgânica, uma vez que seu uso é capaz de diminuir drasticamente o tempo das reações, melhorar a seletividade, além de permitir a síntese de novas substâncias utilizando quantidades mínimas, ou até mesmo nenhum solvente. 16,33,34 A radiação por micro-ondas é uma forma de energia eletromagnética, localizada entre a frequência do infravermelho e do rádio, entre 0,3 e 300 GHz, correspondente a ondas de comprimento de 1 mm a 1 m. 30,35,36 A energia fornecida pelas micro-ondas é de aproximadamente 0,0016 eV, enquanto que as ligações químicas apresentam valores entre 0,04 e 7,71 eV. 37 Deste modo, observa-se que as micro-ondas não são capazes de quebrar ligações químicas levando à excitação puramente cinética das moléculas, fato que favorece a ocorrência de reações sem alterar a estrutura molecular dos compostos reagentes e, consequentemente, sem promover a geração de subprodutos e/ou produtos de degradação.…”

“…Os efeitos específicos são aqueles produzidos unicamente pela radiação de micro-ondas, como por exemplo, o superaquecimento de solventes. 35 Já os efeitos não térmicos baseiam-se principalmente em dois fundamentos: o aumento da probabilidade de choques intermoleculares, devido às sucessivas mudanças de orientação das moléculas polares em função da oscilação do campo elétrico e a formação de espécies carregadas no estado de transição que são favorecidas pela radiação de micro-ondas, devido à interação com o campo elétrico gerado. 37 Assim, os efeitos promovidos pela radiação de micro-ondas mostram-se vantajosos quando aplicados na síntese de compostos orgânicos, uma vez que são capazes de promover uma diminuição significativa dos tempos de reação e de favorecer a síntese de produtos de forma mais seletiva e, consequentemente, com rendimentos maiores quando comparado ao emprego do aquecimento convencional.…”

“…37 Assim, os efeitos promovidos pela radiação de micro-ondas mostram-se vantajosos quando aplicados na síntese de compostos orgânicos, uma vez que são capazes de promover uma diminuição significativa dos tempos de reação e de favorecer a síntese de produtos de forma mais seletiva e, consequentemente, com rendimentos maiores quando comparado ao emprego do aquecimento convencional. 35,37,39 Diante da importância de temas como desenvolvimento de NEQ, regra dos cindo de Linpiski, preparação de heterociclos e o emprego de energia de micro-ondas em síntese orgânica, o presente trabalho trata de uma sequencia didática que contextualiza o planejamento de moléculas bioativas, mostrando inicialmente a importância da determinação teórica de propriedades das moléculas, introduzindo ao estudante o conceito de regra dos cinco de Lipinski e dando sequencia com a preparação de uma substância contendo o ciclo 1,3,4-oxadiazol utilizando um aparelho de micro-ondas doméstico.…”

Avaliação do efeito da irradiação micro-ondas no caldo de cana-de-açúcar como tratamento preliminar para produção de açúcar e etanol

“…A irradiação micro-ondas cobre a região do espectro eletromagnético entre 1 mm e 1 m (Teixeira et al, 2010). É classificada como agente não térmico de transmissão de calor, diferindo dos mecanismos usuaiscondução, convecção e radiação como os raios infravermelhos.…”

Avaliação da interesterificação enzimática de misturas binárias e ternárias de gordura de leite com óleos de canola e castanha-do-pará nas propriedades do produto obtido

“…O aquecimento por micro-ondas é também denominado de aquecimento dielétrico, sendo que existem dois mecanismos principais para a transformação de energia eletromagnética em calor: rotação de dipolo e condução iônica (TEIXEIRA et al, 2010). Entre as características que devem ser consideradas na condução da interesterificação enzimática da gordura de leite estão as propriedades físicas, as quais são muito importantes na determinação da adequação desta gordura aos seus vários usos.…”