Relatório de Síntese do Ácido Acetilsalicílico

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ARTES, CIÊNCIAS E HUMANIDADES
BACHARELADO EM BIOTECNOLOGIA
QUÍMICA ORGÂNICA - ACH5523
Larissa Braga Nunes - 10720670
Matheus Lima Matias - 10720580
Ricardo Lucena - 10720621
Sabrina Goes Paixão Bargas Santos - 10798524
RELATÓRIO DE SÍNTESE, PURIFICAÇÃO E VERIFICAÇÃO DO
PONTO DE FUSÃO DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO
São Paulo
2019
1. INTRODUÇÃO
O processo para realização da síntese é a reação de dois ou mais reagentes, que
podem ser de origem natural ou não, onde se obtém um produto com características
diferentes dos reagentes de origem (NETO et al., 2012).A síntese de fármacos é um
importante ramo da química orgânica, pois além de um fator importante para tratamento
de doenças, possui uma grande parcela no mercado farmacêutico,estimado, em 390
bilhões de dólares em 2000 (MENEGATTI et al., 2001).
O ácido acetilsalicílico (AAS) foi o primeiro fármaco sintético da história e é
conhecido comercialmente como aspirina, possui potencial analgésico, anti-inflamatório
e antitérmico. A aspirina foi sintetizada pela primeira vez em 1897, no laboratório da
bayer pelo químico alemão Felix Hoffman, a partir da salicina que já era conhecida por
seu efeito terapêutico, porém seus efeitos colaterais causavam grande desconforto
(MENEGATTI et al., 2001).
Apesar da aspirina não ter sido sintetizada a muito tempo, a salicina, composto
que dá origem a aspirina, já era utilizada, a salicina é obtida a partir da casca da árvore
do Salgueiro; que é encontrado no mundo nteiro e é mencionada em textos de povos
antigos do oriente médio Egito, Assíria e Suméria. Em 1763 foi extraído um pó branco
da casca do salgueiro, mais tarde em 1828, Johann Buchner conseguiu isolar sua
substância ativa, e a chamou de salicina essa possuía aspecto cristalino e amarelado; por
fim, Rafaelle Piria conseguiu isolar um dos compostos da salicina, que após uma etapa
de hidrólise oxidativa, obteve o ácido salicílico(LOPES & MURTA, 2011),uma
molécula bifuncional, que possui os grupos carboxila e fenol, podendo sofrer
esterificação na presença de anidro acético e formar a aspirina(EL-MAGBRI, 2014).
Para compreender a ação dos fármacos é necessário o conhecimento de fatores
estruturais como grupos funcionais, peso molecular, constante dielétrica, ponto de
fusão, ponto de ebulição e arranjo conformacional: responsável pelo reconhecimento
molecular do fármaco pelo biossensor, que nos permite entender melhor como esses
compostos bioativos se comportam. A resposta analgésica e antiinflamatória da aspirina
se deve ao fato da inibição do complexo enzimático prostaglandina endoperóxido
sintase (PGHS), chamada de cicloxigenase (COX) essa responsável pela biossíntese de
prostaglandinas inflamatogênicas (BARREIRO, FRAGA, 2008).
2. OBJETIVO
Sintetizar, purificar, medir e avaliar o ponto de fusão do ácido acetilsalicílico.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
3. MATERIAIS:
● Balança analítica
● Erlenmeyer de 125 mL
● Pipeta graduada 5 mL
● Óculos de proteção
● Luva
● Chapa de aquecimento
● Bastão de vidro
● Béquer 125 mL
● Funil de buchner
● Kitasato
● Trompa de vácuo
● Espátula
● Tubos de ensaio
● Pipeta de pasteur
● Béquer 100 mL
● Dessecador
● Aparelho para medir ponto de fusão fisatom modelo 431D
● Capilares de vidro
● Almofariz
● Pistilo
● Régua
● Termômetro
● Bomba a vácuo
● Pêra
● Vidro de relógio
● Proveta 10ml
3. REAGENTES
● Ácido Clorídrico (HCl) concentrado (3,5 mL)
● Ácido Salicílico (C7H6O3) (2g)
● Ácido Sulfúrico (H2SO4) concentrado (5 gotas)
● Água gelada
● Água destilada
● Anidrido Acético (C4H6O3) (5 mL)
● Gelo
● Solução de Bicarbonato de Sódio (NaHCO3) saturada (25 mL)
● Solução de Cloreto Férrico (FeCl3) 1% (10 gotas)
3.3 MÉTODOS:
Para síntese, pesou-se 2,0 g de ácido salicílico, que foi transferido para um
erlenmeyer de 125 mL, e em seguida, na capela, foram adicionados 5 mL de anidrido
acético e 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Em seguida, a solução foi agitada
para homogeneização e permaneceu em repouso por 10 minutos.
Após o tempo de repouso, a solução foi aquecida em banho maria a 50-60ºC, por
15 minutos, sendo a temperatura controlada com o auxílio do um termômetro. Em
seguida a mistura foi resfriada em banho de gelo e o fundo do erlenmeyer foi atritado
com o auxílio de um bastão de vidro, para a formação de uma pasta semi-cristalina, que
foi solubilizado pela agitação e adição de 25 mL de água gelada.
A solução foi então filtrada à baixa pressão, com um sistema de filtração à vácuo
(funil de Buchner, kitasato, trompa à vácuo e papel filtro), sendo lavado o Erlenmeyer
com água gelada e passado o líquido pelo funil até que todos os cristais fossem
transferidos no funil de Buchner, permanecendo no papel de filtro o material de
interesse. Após as lavagens o kitassato com o funil foi levado para uma bomba a vácuo,
para que os cristais fossem melhor secados, sendo em seguida os cristais transferidos
para um béquer.
Após a pré-purificação, a amostra foi testada com cloreto férrico, para detectar a
presença de ácido salicílico, sendo numerados 3 tubos de ensaio com 5 mL de água
cada, e adicionado a eles respectivamente, com exceção do tubo 1, um pouco da
amostra sintetizada e um pouco de ácido salicílico. Após a preparação dos tubos, foram
adicionadas 10 gotas de solução de cloreto férrico 1% em cada um dos tubos e
observado a reação.
O produto obtido foi passado para um béquer de 100mL, onde também foi
adicionado 25 ml de solução aquosa saturada de NaHCO₃ para a reação. A mistura foi
filtrada no equipamento de filtração à vácuo, sendo lavado o conteúdo do béquer e o
funil de Bünchner duas vezes com 5mL de água destilada.
O filtrado foi passado para um béquer de 100mL e na capela, foram adicionados
3,5 ml de HCl concentrado ao béquer, e em seguida o béquer foi resfriado em gelo.
Após o resfriamento, a solução foi filtrada no equipamento de filtração à vácuo e lavada
com água gelada até que todo o material de interesse fosse separado, sendo em seguida
deixado o material filtrado para secar no dessecador.
Após secagem, parte dos cristais foram macerados em um almofariz, e inserido o
pó obtido em um capilar de vidro até aproximadamente 1,5 cm do capilar. Em seguida,
foi inserido o capilar no aparelho para a medição do ponto de fusão.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A síntese do ácido acetilsalicílico acontece através de uma reação de
esterificação entre o ácido salicílico e anidrido acético (EL-MAGBRI, 2014). Nessa
reação também é produzido ácido acético, como pode ser visto na Figura 1.
Figura 1: Reação de síntese do ácido acetilsalicílico.
Fonte: EL-MAGBRI, 2014.
Como pode ser visto na Figura 2, o hidrogênio do ácido se liga ao oxigênio da
carbonila (C=O) do anidrido acético, formando um intermediário positivamente
carregado. Em seguida, o grupo hidroxila (-OH) do ácido salicílico realiza um ataque
nucleofílico no carbono positivamente carregado do anidrido acético, formando um
intermediário tetraédrico que é então separado em ácido acético e ácido acetilsalicílico
(EL-MAGBRI, 2014).
Figura 2: Mecanismo de reação.
Fonte: EL-MAGBRI, 2014
A reação entre ácido salicílico e anidrido acético, é uma reação lenta. Para
aumentar a velocidade da reação pode ser feito a utilização de ácidos minerais, como o
ácido sulfúrico, que atuam como catalisadores diminuindo a energia de ativação da
reação, proporcionando um mecanismo de reação diferente (CLARK, 2018). O
mecanismo desta reação em meio ácido está representado na Figura 2. Após a adição do
ácido a solução foi agitada e apresentou-se turva, por conta disso a solução foi colocada
em banho maria a 50-60 C durante 15 minutos, ao final do processo a solução estava
totalmente límpida, esse processo ocorre porque as reações de esterificação apresentam
características endotérmicas e por conta disso o aumento na temperatura favorece a
reação.
Após o término da reação o produto de interesse foi levado para ser resfriado em
água com gelo, já queas temperaturas baixas favorecem a precipitação dos cristais. para
a retirada dos cristais foi feita uma filtração a vácuo e o resultado foi um cristal sólido e
branco (WEAVER, 2011). Esse sólido branco foi levado a o dessecador por sete dias e
uma pequena parte foi retiradas para os testes.
Para testar a presença do ácido acetilsalicílico, foi feito um teste com cloreto de
ferro III (cloreto férrico), representado nas Figuras 3.1 e 3.2, onde na Figura 3.1 estão
respectivamente em cada tubo: água, amostra sintetizada solubilizada com água e ácido
salicílico solubilizado com água. Já na figura 3.2, estão os componentes anteriormente
citados após a reação com cloreto férrico, para verificar a presença de ácido salicílico
na amostra feita. O teste com cloreto férrico permite essa verificação, pois ele reage
com fenol formando um complexo ferro-fenol de cor roxa (CHICKOS, 2019), e como
pode ser visto na Figura 1, o ácido salicílico possui um grupo fenol em sua estrutura.
Portanto, pela coloração do tubo com a amostra filtrada, pode-se concluir que há ácido
salicílico na amostra, mas graças a formação do ácido acetilsalicílico que não apresenta
um grupo fenol (como pode ser visto na Figura 1) a tonalidade do violeta diminui.
Figura 3.1: tubos contendo água e amostras solubilizadas Figura 3.2: mistura de componentes
Fonte: Ricardo, 2019. Fonte:Ricardo, 2019.
Para retirar as impurezas restantes no ácido acetilsalicílico sintetizado, principalmente
os polímeros que podem ser formados por conta da carbonila e o grupo hidroxila
fenólica do ácido acetilsalicílico, foi adicionado adicionado a amostra a solução
saturada de bicarbonato de sódio que reage com o ácido acetilsalicílico formando um sal
solúvel em água enquanto os polímeros são insolúveis em bicarbonato (OLIVEIRA,
2010). A diferença de comportamento será utilizada para eliminar essas impurezas, que
ficaram retidas no papel de filtro. Porém a maior parte das impurezas é formada pelo
ácido salicílico, que é formado por conta da acetilação incompleta, que será retirado no
processo de recristalização. O processo de separação de sólidos por recristalização é
baseado na diferença de solubilidade do soluto à quente e à frio, utilizando um solvente
apropriado (UNIVERSITY OF TORONTO). A solubilização do sólido à quente permite
que uma quantidade maior do sólido dissocie, enquanto à frio o sólido em específico
precipita na forma de cristais, que podem ser separados por filtração (WEAVER, 2016).
Por fim, o ponto de fusão do ácido acetilsalicílico foi medido utilizando o
aparelho para medir ponto de fusão fisatom modelo 431D. Os valores obtidos para o
primeiro sinal de fusão e a fusão total da amostra de ácido acetilsalicílico foram
respectivamente, 136,1°C e 139,3°C, sendo a diferença das faixas de temperaturas de
ponto de fusão igual a 3,8°C. Levando em conta que a faixa do ponto de fusão de
substâncias é pequeno ( ≥ 2 C) e as substâncias impuras não possuem um único ponto
de fusão(MENDES & PERUCHE & FRITZEN, 2012), mas uma faixa de fusão que
aumenta junto o grau de impurezas e o valor do ponto de fusão do ácido acetilsalicílico
é 135°C (MENDES & FRITZEN & FRITZEN, 2012), pode-se concluir que a
amostra sintetizada é impura.
5. CONCLUSÃO
Esse trabalho possibilitou o entendimento dos mecanismos de reação e síntese
do Ácido Acetilsalicílico (AAS), bem como sua devida importância. Para compreender
como é realizada a síntese do AAS, bem como o seu mecanismo de reação, foram
estabelecidos quatro objetivos que foram denominados como síntese, purificação,
medição do ponto de fusão e análise do ponto de fusão.
Observou-se que por conta dos níveis de impurezas da amostra do AAS, a
mesma se torna imprópria para consumo. A presença dessas impurezas também foi
responsável pelo maior intervalo do ponto de fusão que foi de 3,8°C, sendo que este
deveria ser menor segundo o protocolo de experimento. Por fim, pode-se concluir que
os objetivos foram atingidos, mas a amostra se mostrou imprópria para consumo. Isso
revela que, mesmo com os protocolos sendo seguidos de forma correta, pequenos erros
influenciaram de forma drástica a amostra.
6. REFERÊNCIAS
BARREIRO, E. J; FRAGA C. A. M. Química medicinal: as bases moleculares da
ação dos fármacos 2.ed. Porto Alegre, Artmed, 2008. p. 29-30, 213-220.
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MENDES, A. S. P.; FRITZEN, M. G. B. & FRITZEN, M. SÍNTESE E
PURIFICAÇÃO DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO ATRAVÉS DA
RECRISTALIZAÇÃO UTILIZANDO DIFERENTES TIPOS DE SOLVENTES.
Disponível em: http://revistaadmmade.estacio.br/index.php/saudesantacatarina/article/vi
ew245. Acesso em: 24 junho 2019
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NETO, A. P. dos S.; FILHO, J. G. da R.; ALVES, A. J. Síntese do Ácido
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