Questão Q04 da 2ª fase da FUVEST 2016
Na produção de biodiesel, o glicerol é formado como subproduto. O aproveitamento do glicerol vem sendo estudado, visando à obtenção de outras substâncias. O 1,3-propanodiol, empregado na síntese de certos polímeros, é uma dessas substâncias que pode ser obtida a partir do glicerol. O esquema a seguir ilustra o processo de obtenção do 1,3-propanodiol.
a) Na produção do 1,3-propanodiol a partir do glicerol, também pode ocorrer a formação do 1,2-propanodiol. Na página de resposta, complete o esquema que representa a formação do 1,2-propanodiol a partir do glicerol.
b) O glicerol é líquido à temperatura ambiente, apresentando ponto de ebulição de 290\ ^\circ\text{C} a 1 atm. O ponto de ebulição do 1,3-propanodiol deve ser maior, menor ou igual ao do glicerol? Justifique.
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Resolução comentada
a) No esquema do 1,3-propanodiol, o glicerol perde o grupo OH do carbono central (C2) e um H de um carbono terminal. Isso forma um enol, que se isomeriza ao aldeído e depois é hidrogenado.
Para obter o 1,2-propanodiol, a desidratação deve ocorrer em outro ponto. O OH de um carbono terminal é eliminado, junto com um H do carbono central. A hidroxila do C2 é mantida, e a dupla fica entre C1 e C2.
O esquema completo é:
- Desidratação (-\ce{H2O}): \ce{HOCH2-CH(OH)-CH2OH} \longrightarrow \ce{CH2=C(OH)-CH2OH}. O produto é um enol, com a OH ligada ao carbono da dupla.
- Tautomeria (equilíbrio ceto-enólico): \ce{CH2=C(OH)-CH2OH} \rightleftharpoons \ce{CH3-C(=O)-CH2OH}. O produto é a hidroxiacetona, uma cetona, porque a OH estava num carbono secundário.
- Hidrogenação da carbonila (\ce{H2}, catalisador): \ce{CH3-C(=O)-CH2OH} + \ce{H2} \longrightarrow \ce{CH3-CH(OH)-CH2OH}.
O produto final é o 1,2-propanodiol.
Esquema: glicerol → \ce{CH2=C(OH)CH2OH} ⇌ \ce{CH3C(=O)CH2OH} → \ce{CH3CH(OH)CH2OH} (1,2-propanodiol).
b) O ponto de ebulição do 1,3-propanodiol deve ser menor que o do glicerol.
Em ambos os compostos, as moléculas se unem por ligações de hidrogênio, devidas aos grupos OH. O glicerol tem 3 grupos OH por molécula, e o 1,3-propanodiol tem apenas 2. Além disso, o glicerol tem massa molar maior (92\ \text{g/mol}, contra 76\ \text{g/mol}).
O glicerol faz mais ligações de hidrogênio, e portanto as interações intermoleculares são mais intensas. Ele precisa de mais energia para passar ao estado gasoso. O 1,3-propanodiol, com menos interações desse tipo, ferve a temperatura mais baixa que 290\ ^\circ\text{C}.
Menor, porque tem menos grupos OH e faz menos ligações de hidrogênio que o glicerol.
Assuntos: isomeria e tautomeria, ligações de hidrogênio e ponto de ebulição, reações orgânicas.
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