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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
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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
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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)
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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%)
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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;
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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
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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
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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
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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:
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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.
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6. FLUXOGRAMA
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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.
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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.
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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.
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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.