2° Relatório de Química Orgânica - Síntese da Aspirina- impressão
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UNIVERSIDADE SALVADOR – UNIFACS
ENGENHARIA QUÍMICA
CATARINA OLIVEIRA MELO
RAISA RICCIO TEIXEIRA REIS
REAÇÃO DE ACILAÇÃO:
PREPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO DO AAS
Salvador
2013
REAÇÃO DE ACILAÇÃO: PREPARAÇÃO E PURIFICAÇÃO DO AAS
POR
CATARINA OLIVEIRA MELO
RAISA RICCIO TEIXEIRA REIS
Relatório referente à prática de Reação de acilação: Preparação e purificação do AAS, realizado por alunos do curso de Engenharia Química, disciplina Química Orgânica, professora Luciana Moreira.
Salvador
2013
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Um dos fármacos mais amplamente utilizados sem receita médica é a
aspirina. Nos Estados Unidos, mais de 15.000 libras são vendidas a cada ano. Não
é à toa que há um uso tão amplo quando se considera as aplicações medicinais de
aspirina, visto que este é um analgésico eficaz que pode reduzir leves dores de
cabeça, dor de dente, nevralgia (dor do nervo), dor muscular e dor nas articulações
(artrite e reumatismo). 1
A aspirina age como um antipirético (reduz febre) e como um agente anti-
inflamatório capaz de reduzir o inchaço e vermelhidão, associadas com a
inflamação. É um agente eficaz na prevenção de acidentes vasculares cerebrais e
ataques cardíacos, devido a sua capacidade de atuar como um anticoagulante
através da prevenção de agregação de plaquetas. 1
Estudos anteriores mostraram que o agente ativo que exibia essas
propriedades era o ácido salicílico. No entanto, este contém o grupo fenol e o grupo
do ácido carboxílico, resultando em um composto muito agressivo para a boca, para
o esôfago e para o estômago. 1
Descobriu-se, então, que o ácido acetilsalicílico era menos irritante, visto que
é hidrolisado no intestino delgado para formação do ácido salicílico, que, em
seguida, é absorvido na corrente sanguínea. A partir destes estudos, a Companhia
de Bayer na Alemanha patenteou o ácido acetilsalicílico, produto comercializado
como "aspirina", em 1899. 1
A relação entre o ácido salicílico e ácido acetilsalicílico é mostrado nas
seguintes fórmulas: 1
Ácido Salicilico Ácido Acetilsalicílico (Aspirina)
O ácido acetilsalicílico é preparado por acetilação do ácido salicílico através
de um catalisador ácido com anidirido acético: 2
Ácido salicilico Ácido Acético
O composto chave na síntese de aspirina, o ácido salicílico, é preparado a
partir de fenol por um processo descoberto no século XIX pelo químico alemão
Hermann Kolbe. Na síntese de Kolbe, também conhecida como reação de Kolbe-
Schmitt, fenóxido de sódio é aquecido com dióxido de carbono sob pressão, e a
mistura da reação é subsequentemente acidifica para se obter o ácido salicílico: 2
Fénoxido de Sódio Salicilato de Sódio Ácido Salicilico(79%)
2. OBJETIVOS
Compreender o mecanismo de acilação, mais especificamente acetilação;
Sintetizar a aspirina através da acetilação do ácido salicílico;
Purificar a aspirina através por recristalização e calcular o rendimento do
processo.
3. PARTE EXPERIMENTAL
.
3.1 PROCEDIMENTO
I. Em um erlenmeyer de 250 mL, foi adicionado 2,0 g de ácido salicílico
seco, 5 mL de anidrido acético e 3 gotas de ácido sulfúrico
concentrado;
II. O recipiente foi agitado e aquecido em banho maria a cerca de 50-
60°C durante 15 minutos;
III. Deixou-se a mistura esfriar, agitando-se de vez em quando;
IV. Após o resfriamento, adicionou-se 50 mL de água gelada;
V. Realizou-se a filtração a vácuo da mistura, lavando o sólido com água
gelada e pesando-o.
3.2 MATERIAIS UTILIZADOS
3.2.1 Vidraria:
Erlenmeyer;
Béquer;
Pipetas;
Bastão de Vidro;
Funil de Buchner;
3.2.2 Materiais diversos:
Conta gotas;
Pipetador;
Placa aquecedora;
Funil de Buchner;
Bomba de vácuo;
Balança analítica;
3.2.3 Substâncias:
3 gotas de Ácido sulfúrico concentrado
2 g de Ácido salicílico seco
mL de Anidrido acético
50 mL Água gelada
Gelo
4. RESULTADOS
De acordo com o experimento, dados obtidos e calculados, temos que:
Substânci
a
m(g) V d(g/cm³) MM(g/mol) N(mol)
Ácido
Salicílico
1,996 g 1,386 1,44 138 0,014
Anidrido
Acético
5,4g 5 mL 1,08 102 0,053
Ácido
Sulfúrico
---- 3 gotas 1,68 98 ----
Água 50g 50 mL 1,00 18 2,777
AAS 1,33 0,956 cm³ 1,39 180 0,0739
Ácido
Acético
---- ---- 1,05 60 ----
Após o aquecimento da reação em banho-maria à 53°C durante 15 min, obteve-se a homogeneização total.
Com a adição de água gelada à solução, já iniciado o processo de resfriamento, observa-se a formação de precipitado no fundo do Erlenmeyer.
Após a filtração, obtém como produto ácido acetilsalicílico, restando como resíduo líquido, o ácido salicílico, anidrido acético e ácido sulfúrico.
Após o resfriamento (em água gelada) da solução, observou-se à formação de cristais.
Massa do papel vazio 0,978g
Massa do papel + AAS 2,308g
Massa do AAS 1,33g
5. DISCUSSÃO
A reação abaixo representa a acilação:
Através desta, podemos perceber que:
Como pode ser verificado através do cálculo estequiométrico, o reagente limitante,
aquele que indica quando a reação terá fim por estar em menor quantidade é o
ácido salicílico e o reagente em excesso, que não será totalmente consumido é o
anidrido acético.
A relação estequiométrica da reação indica que:
- Ácido Salicílico:
Sabendo que 138g ---------- 1 mol
1,996 g ------ X
X = 0,014 mol
- Anidrido Acético:
Sabendo que V = 5 mL = 5cm³
e d = 1,08 g/cm³
Temos que: m = 5,4g
Sabendo que 102g ---------- 1mol
5,4g ----------- X
X = 0,053 mol
Reagente limitante Ácido Salicílico
Reagente em excesso Anidrido Acético
O rendimento deste experimento é obtido através de:
Cálculo da Massa Esperada:
Sabendo que n = 0,014 mol temos que:
1mol ------------ 180g
0,014 mol ------ X
X = 2,52 g AAS
%rend. = (Massa Obtida / Massa Esperada) x 100
%rend. = (1,33 /2,52) x 100
%rend. = 52,70 %
Através do cálculo de rendimento, pode-se verificar que a reação ficou dentro do
esperado, o ácido salicílico tem uma carboxila e um grupo hidroxila fenólico, assim
sendo, uma pequena quantidade de produtos poliméricos pode ser formada.
A perda no rendimento pode ser explicada através da: perda no erlenmeyer,
perda no funil de buchner durante a filtração à vácuo, perda ao retirar excesso de
umidade com papel absorvente. O peso encontrado no final da reação não se trata
apenas do ácido acetil salicílico, mas sim uma mistura deste com o ácido acético.
O ácido sulfúrico não é um reagente nesta reação, pois apenas serve para
aumentar a velocidade da mesma. Caso não utiliza-se o ácido sulfúrico a reação iria
ocorrer muito mais lentamente, o que poderia inviabilizar a reação.
Mecanismo de Reação (Reação de Acilação):
A reação de acetilação do ácido salicílico ocorre através do ataque
nucleofílico do grupo OH fenólico sobre o carbono carbonílico do anidrido acético,
seguido de eliminação de ácido acético, formando um subproduto da reação, o ácido
acetilsalicílico. A utilização de ácido sulfúrico concentrado (catalisador), nesta reação
de esterificação, torna-a mais rápida e prática.
-1ª Etapa:
A etapa consiste na protonação do anidrido acético pelo ácido sulfúrico.
Forma-se então um cátion com um grupo hidroxila, este cátion é adicionado ao
grupo hidroxila do ácido salicílico, que fica com uma carga positiva.
-2ª Etapa:
Na segunda etapa, o próton é transferido para o átomo de oxigênio do cátion
adicionado. Por fim, ocorre uma reação de eliminação que origina ácido acético. O
outro produto converte-se no ácido acetilsalicílico apenas pela perda de um próton.
Após a síntese do AAS, torna-se necessária a sua separação e purificação do
restante dos compostos, isso ocorre com a adição de água gelada e filtração à
vácuo, o AAS será obtido na forma de cristais (insolúvel) e o resíduo líquido será
composto pelo acido salicílico que não foi convertido à AAS, o anidrido acético e o
acido sulfúrico.
6. FLUXOGRAMA
7. CONCLUSÃO
O ácido acetilsalicílico é facilmente sintetizado em laboratório fazendo-se
reagir com o anidrido acético e utilizando ácido sulfúrico como catalisador da reação.
A partir dos cálculos realizados fica evidente que o reagente limitante nesta reação
é o ácido Salicílico.
Pudemos comprovar também que, como tínhamos visto na teoria, a
recristalização da aspirina deve ser feita com água gelada, já que em baixas
temperaturas se torna mais fácil a formação dos cristais.
Na prática obteve-se um rendimento satisfatório de 52, 7%. O afastamento em
relação ao teórico pode ser explicado pelo grau de conversão da reação, pelas
perdas no processo de separação e manuseio do produto. Conclui-se então que
este processo de síntese permite obter cristas de ácido acetilsalicílico com um
rendimento bastante positivo.
Sendo o AAS é um fármaco produzido em escala industrial é evidente a
importância do entendimento de sua síntese e purificação.
8. ANEXOS
8.1 QUESTIONÁRIO
01)Sugerir uma proposta mecanística para a reação de acetilação do ácido
salicílico catalisada por ácido.
02)Na preparação da aspirina o tratamento do produto bruto com
bicarbonato de sódio remove qualquer material polimérico presente mas
não remove qualquer ácido salicílico que não reagiu. Explicar.
O bicarbonato de sódio quando é adicionado ao meio reage com o ácido
acetilsalicílico formando um sal de sódio que é solúvel em água, enquanto que o
produto lateral polimérico é insolúvel em bicarbonato. Esta diferença de
comportamento, na qual semelhante dissolve semelhante, torna o sistema
bifásico, onde o material polimérico pode ser facilmente eliminado, mas não
elimina o acido salicílico, já que este reagiu.
03)Considerando que a aspirina é um éster e sofre reação típica de ésteres,
explicar por que a mesma não deve ser recristalizada em água quente.
O ácido acetil salicílico é solúvel em etanol e em água quente, mas pouco
solúvel em água fria. Por diferença de solubilidade em um mesmo solvente (ou
em misturas de solventes), é possível purificar o ácido acetil salicílico
eficientemente através da técnica de recristalização. Ou seja, a aspirina não deve
ser recristalizada em água quente, pois o aumento da temperatura favorece a
solubilização dos cristais, fato que não é desejado. E utilizando água fria o
processo inverso é realizado, ou seja, os cristais aparecem.
04)Explicar a finalidade da utilização de grupo protetor em síntese orgânica.
Os grupos protetores são utilizados em síntese orgânica com a finalidade de
livrar reativamente parte da molécula de reações que estejam ocorrendo em outra
parte da molécula. Ou seja, o ácido salicílico possui dois grupos funcionais, o
fenol e o grupo carbonila, sendo assim, o anidro acético serve como um grupo
protetor da carbonila presente no ácido salicílico, logo a reação só ocorrerá no
grupo fenol desta molécula.
05)Na acetilação da anilina para acetanilida, a mesma no final do processo
pode estar ainda contaminada de anilina, explicar como esta pode ser
removida.
A acetanilida é uma amida secundária sintetizada através da reação de
acetilação da anilina. Para um melhor rendimento realiza-se a purificação com o
carvão ativado, que atua adsorvente, adsorvendo as impurezas coloridas (anilina)
e mantendo a matéria resinosa e finamente dividida.
8.2 TOXICOLOGIA
Ácido salicílico: Nocivo por ingestão. Altamente irritante para os olhos e
levemente irritante a pele. Risco de sérios danos para os olhos.
Anidrido acético: Nocivo por ingestão. Os vapores são irritantes. Pode causar
queimaduras na pele. Pode causar irritações fortes aos olhos.
Ácido sulfúrico: Extremamente corrosivo, pode causar fortes queimaduras,
irritação aos olhos e vias aéreas.
Ácido acetilsalicílico: Em doses muito altas pode causar queimaduras no
estomago e na boca.
9. REFERÊNCIAS
1. BETTELHEIM, Frederick A.; LANDESBERG, Joseph. Laboratory Experiments for General, Organic and Biochemistry. [s.i]: Harcourt Brace College, 2000.
2. CAREY, Francis A.. Organic Chemistry. 4. ed. University Of Virginia: Mcgraw-hill, 2000.
3. SOLOMONS, T. W. Graham; FRYHLE, Craig B. Química orgânica. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
4. MORRISON, Robert Thornton; BOYD, Robert Neilson. Química orgânica. 14. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2005.
5. Mecanismo de Reações Orgânicas. Disponível em:
<http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/sala_de_aula/mecanismos/mecanismos.
html>. Acesso em: 10 de maio de 2013.
6. Toxidade dos Reagentes. Disponível em:
<http://www.unifor.br/hp/disciplinas/n307/toxicidade_dos_reagentes.pdf> Acesso
em 10 de maio de 2013.