2° relatório de química orgânica - síntese da aspirina- impressão

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.