SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DO NORTE DE MINAS GERAIS
CAMPUS SALINAS – MG
LABORATÓRIO DE QUÍMICA ORGÂNICA II
PRÁTICA 9: SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (ASPIRINA)
Discentes: Eliesio Lucas Souza Santos
João Paulo Costa Ribeiro
Docente: Bruno Vilachã
Salinas-MG
Outubro / 2022
1- RESUMO
O presente trabalho vem mostrar a realização de uma aula experimental que
contou com a utilização do anidrido acético e do ácido salicílico como reagentes na
presença ácido sulfúrico concentrado, a fim de abordar o assunto “Síntese do Ácido
acetilsalicílico (aspirina)”. O experimento foi realizado por discentes do Curso de
Licenciatura em Química, no período noturno, no Instituto Federal do Norte de
Minas Gerais, localizado na cidade de Salinas/MG.
O ácido acetilsalicílico é um medicamento obtido a partir de uma síntese
orgânica. A síntese orgânica tem como objetivo o estudo dos comportamento das
reações que utilizam moléculas orgânicas menos complexas, geralmente
disponíveis comercialmente, para sintetizar-se moléculas de interesse, seja a partir
de uma transformação química de uma etapa, ou em um processo mais complexo,
envolvendo várias reações sequenciais.Com isso, adotou-se uma metodologia em
que buscou mostrar qual função orgânica, a partir dos substratos utilizados, forma o
produto final.
Ademais, foi possível observar como acontece na prática a cristalização a
lavagem e a recristalização (etapa da purificação), na síntese do ácido
acetilsalicílico. Com a obtenção do produto esperado, foi possível também, realizar
o cálculo de rendimento da síntese do ácido acetilsalicílico a popular “Aspirina”.
2- REFERENCIAL TEÓRICO
A química através das suas reações presta contribuição essencial à
humanidade com finalidades em criar e melhorar materiais, a química orgânica
segundo Ferreira et al (2009) é a parte da química que estuda os compostos do
elemento carbono, os também chamados compostos orgânicos, que possuem
propriedades características. Dentro da química orgânica tem-se outras subáreas
muito importantes para o estudo dos compostos orgânicos. A síntese orgânica, por
exemplo, é uma subárea muito importante dentro da química orgânica.
Segundo Sanseverino (2000) a síntese orgânica é a subárea responsável por
estudar o comportamento das reações que dispõem-se de moléculas orgânicas,
seja ela para interesse comerciais onde acontece sínteses em grandes quantidades,
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seja a partir de uma transformação química de uma etapa, ou em um processo mais
complexo, envolvendo várias reações sequenciais.
Como visto a síntese orgânica, tem papel fundamental na formação de novos
compostos orgânicos. A síntese está presente em toda a nossa vida revolucionando
o mundo ao permitir a produção em massa de compostos muito mais potentes dos
que estão presentes na Natureza.
Um exemplo de um produto sintetizado em que se assemelha muito com
plantas é a aspirina, Como aborda Pinto (2011) em um aspecto histórico, a aspirina
apesar de ser uma substância sintética foi feita com base na estrutura química de
uma planta, isolada do salgueiro branco, a Salix alba.
Prescrito por filósofos gregos como Hipócrates e Dioscórides no século V
a.C, o salgueiro branco era era usado em preparações que incluíam suas cascas e
folhas para o tratamento de febres e para aliviar as dores do parto. Seu princípio
ativo a salicilina foi isolada pela primeira vez em 1829 pelo Francês H. Leroux. Em
1838 o italiano Raffaele Piria purificou e obteve por hidrólise e oxidação da salicilina,
o ácido livre. A Partir daí o ácido salicílico foi sintetizado e então começou-se a
produção em grande escala do salicilatos. Remédios à base do ácido salicílico eram
usados para tratamentos reumáticos, artrites e gota (PINTO, 2011) A figura 1,
mostra a estrutura da salicina, do ácido salicílico e de um salicilato (ácido
acetilsalicílico):
Figura1: estruturas da salicilina, ácido salicílico e do ácido acetilsalicílico . Fonte: Pinto (2011).
Segundo Pinto (2011) o ácido acetilsalicílico "Aspirina'' é um dos
medicamentos mais conhecidos e vendidos no mundo, sua obtenção foi feita em
1893 pelo químico Félix Hoffmann, químico da Bayer. Seu pai sofria de reumatismo
e fazia uso do ácido salicílico, mas seu uso causava fortes transtornos estomacais,
então Hoffmann a fim de resolver esses efeitos começou a realizar pesquisas. Para
isso, obteve o ácido acetilsalicílico revertendo os efeitos colaterais do ácido
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salicílico, mas mantendo as mesmas propriedades anti-inflamatórias e analgésicas.
A figura 2, mostra a embalagem comercial da aspirina:
Figura 2. embalagem “Aspirina”. Fonte: Pinto (2011).
A “Aspirina” foi patenteada pela empresa de medicamentos Alemã Bayer em
1899. Seu nome Spiric de origem em Spiraea, do gênero Salix alba, nome do
salgueiro que foi isolada a salicilina, ainda hoje, a síntese da aspirina é feita pela
acetilação do ácido salicílico. Apesar do ácido acetilsalicílico ser uma substância
simples, sua obtenção mostra a importância da síntese orgânica (PINTO, 2011).
3- OBJETIVO
Sintetizar o ácido acetilsalicílico (aspirina) e determinar o rendimento da
reação.
4- MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Aparatos
Tripé, tela de amianto, suporte universal, bandeja, espátula, termômetro, pisseta,
papel de filtro e balança eletrônica.
4.2 Vidrarias
Erlenmeyer 100 mL, béquer 1000 mL, proveta 50 mL, tubos de ensaio
4.3 Reagentes
6 mL de anidrido acético ((CH3CO)2O) , hidróxido de bário (Ba(OH)2), ácido sulfúrico
concentrado (H2SO4), gelo triturado, álcool etílico e 2,5 g de ácido salicílico
(C7H6O3) MM: 138,12g / mol.
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4.4 Metodologia
O primeiro procedimento foi a pesagem do ácido salicílico em um erlenmeyer.
A massa obtida foi igual a 2,51 g. Logo após adicionou-se 6 mL de anidrido acético
e agitou-se, com movimentos lentos, até a completa homogeneização da mistura.
Posteriormente, adicionou-se 4 gotas de H2SO4 concentrado e colocou-se em
um banho maria, a uma temperatura aproximada, à 60 ºC durante 15 minutos, sob
agitação, até a diluição completa da solução. Feito isso, retirou-se o erlenmeyer do
banho maria e aguardou-se até a mistura esfriar a temperatura ambiente.
Enquanto o erlenmeyer esfriava, pegou-se uma pisseta com água destilada e
colocou-a em um béquer, 1000 mL com gelo, até a resfriação da água destilada.
Com o erlenmeyer da solução feita, já frio, despejou-se 15 mL da água destilada
nele e colocou-o em uma bandeja contendo gelo. Deixou-se em repouso e aguardou
a cristalização do ácido, ou seja, a formação de cristais brancos.
Feito o processo da cristalização, deu-se início ao processo da lavagem dos
cristais formados, para isso colocou-se, proporcionalmente, papel filtro, de massa
igual a 1,49 g, em um funil e, com auxílio de um suporte universal realizou essa
etapa. Para isso, molhou-se o papel filtro com água destilada para que ele ajustasse
completamente no funil.
Posteriormente, com o auxílio de uma espátula, transferiu-se todos os cristais
para o funil. Com água destilada, fez-se a lavagem dos cristais a fim de remover o
excesso de ácido sulfúrico, ácido acético e anidrido acético. Durante a lavagem,
utilizou-se um erlenmeyer para capturar a água filtrada.
Nos intervalos de filtração da água destilada, utilizou-se hidróxido de bário
para observar a turbidez na síntese da aspirina. Quando observou-se que não
estava mais turvo o líquido no erlenmeyer com o Ba(OH)2, colocou-se os cristais, ou
seja, o ácido acetilsalicílico, para secagem. Essa etapa é a recristalização para a
formação da aspirina.
Feita a secagem da aspirina pesou-se a massa obtida e realizou-se o cálculo
para determinar o rendimento da etapa realizada.
Após obter rendimento na formação do produto final fez-se novamente a
recristalização da aspirina (após sua formação). Tal etapa caracteriza-se como a
purificação da aspirina. Para isso, dissolveu-se, em temperatura ambiente, os
cristais obtidos em 13 mL de álcool etílico emuma proveta 50 mL.
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Após a dissolução colocou-se em um erlenmeyer 125 mL, a mistura e 30 mL
de água destilada. Com isso agitou-se o erlenmeyer no banho maria e após não
observar mais turbidez colocou-se o erlenmeyer em repouso até a formação dos
cristais.
Formado os cristais, transferiu-se, com auxílio de uma espátula, os cristais
para um papel filtro, após ter pesado sua massa, e esperou até que os cristais
secassem. Anotou a massa obtida e realizou- se o cálculo de rendimento para a
etapa de purificação da síntese.
Ao final do experimento, foram descartadas as soluções utilizadas,cada uma
descartada da maneira correta. Logo após, higienizou-se a bancada e as vidrarias
organizando, assim, o espaço utilizado para o pratica.
5- RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na etapa da cristalização, ao reagir o ácido salicílico e o anidrido acético na
presença do ácido sulfúrico (catalisador da reação), observou-se a formação de
ácido acetilsalicílico e ácido acético, como produtos. A equação 1 mostra essa
reação:
equação 1: reação entre o ácido salicílico e o anidrido acético, na presença de ácido sulfúrico
formando aspirina e ácido acético.
Segundo Lopes (2011) o mecanismo para síntese da aspirina se dá conforme
mostrado na figura 3:
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Figura 3: Mecanismo de reação na síntese da aspirina. Fonte: Lopes, 2011.
A reação se dá por meio de uma catálise ácida, forma-se um carbono com
carga formal positiva ligado a uma hidroxila. O passo seguinte é que a densidade
negativa do oxigênio ataca o carbono eletrófilo do anidrido. O oxigênio agora com
três ligações desprotona restabelecendo as duas ligações e também restabelecendo
a acidez do meio, caracterizando um mecanismo de substituição eletrofílica. O
anidrido é protonizado pelo ácido sulfúrico e forma-se um cátion (LOPES, 2011).
Este cátion é adicionado ao grupo hidroxilo do ácido salicílico que fica
positivo. Depois ocorre uma eliminação que origina ácido acético e ácido
acetilsalicílico. A função do ácido sulfúrico atua como catalisador, acelerando a
reação, protonizando o anidrido acético (LOPES, 2011).
Durante o curso da reação, após a adição dos reagentes anidrido acético
ao ácido salicílico, forma-se um precipitado branco, mesmo com a presença do
ácido sulfúrico. Ao aquecer em banho com água, como mostra a imagem 1, um forte
cheiro característico de vinagre é exalado, após minutos decorridos o precipitado
branco se dissolve completamente, caracterizando uma reação exotérmica. Após a
reação cessa ocorre o resfriamento com uso de gelo.
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Imagem 1: erlenmeyer com mistura em banho maria sob aquecimento. Fonte: Autores, 2022.
Ao colocar o erlenmeyer na bandeja com gelo começou a formar-se cristais
brancos sólidos, conforme visto na imagem 2. A bacia contendo gelo tem papel
importante no processo, pois segundo Pinto (2018) é utilizado para que ocorra a
cristalização completa dos cristais.
Imagem 2: erlenmeyer em repouso na bacia de gelo, para formação dos cristais branco.
Fonte: Autores, 2022.
No processo da lavagem dos cristais a utilização do Ba(OH)2 segundo
Henriques (2009) tem a função de observar a turbidez após filtração da água
destilada. Ao passo que não observa-se mais turbidez é possível estabelecer que o
excesso de ácido sulfúrico, ácido acético e anidrido acético foi retirado.
A lavagem dos cristais de ácido acetilsalicílico deve ser feita em água fria
porque o aumento da temperatura favorece a solubilização dos cristais. Quando se
adicionou hidróxido de bário ao filtrado deu-se a formação de um precipitado
branco, conforme equação 2 (HENRIQUES, 2009):
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Equação 2: Formação do precipitado branco a partir do Ba(OH)2
Durante a secagem, os cristais começaram a ficar mais rijos, isto deve-se à
evaporação da água. Para realizar a síntese do ácido acetilsalicílico, é necessário
ter em conta as condições em que tal é feito, pois estas afetam significativamente o
rendimento final. O rendimento é calculado pela razão entre a quantidade de
produto obtido experimentalmente e a quantidade obtida teoricamente
(PINTO,2018) . As massas pesadas durante a realização da prática são descritas na
tabela 1 e na tabela 2 são os dados obtidos com base na literatura.
Massa Papel filtro (g) Massa Papel Filtro + Cristais (g)
1,49 3,29
Tabela 1: Massas pesadas
Massa
molecular
(g/mol)
Densidade
(g/mL)
Massa
(g)
Anidrido acético 102,1 1,08 6,48
Ácido salicílico 138,12 - 2,51
Tabela 2: Dados para cálculo de rendimento da reação na formação da aspirina.
● Anidrido acético
𝑑 = 𝑚 / v ⇒ 1,08 = m / 6 ⇒ m = 6,48
n= m/ M ⇒ n = 6,48 / 102,1 ⇒ n = 0,063 mol
● Ácido salicílico
n = m / M ⇒ 2,51 / 0,13812 ⇒ n = 18,17 mmol
O ácido salicílico é o reagente limitante da reação, e sabendo que a
proporção é de 1:1 (um mol de ácido salicílico para um mol do produto ácido
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acetilsalicílico), podemos encontrar a massa do produto formado na . A massa
Molar do ácido acetilsalicílico é 180,14 g/mol (PINTO, 2018).
n = m / M ⇒ 18,17 = m / 0,18014 ⇒ m = 18,17 x 0,18014 ⇒ m = 3,27 g
Segundo Pinto (2018) essa seria a massa para um rendimento de 100%.
Para o cálculo do rendimento real, na formação da aspirina, primeiramente pesou-se
o papel filtro, tendo 1,49 g. Após a filtração e ao aguardar uma semana para a
secagem do precipitado, obteve-se a massa total de 3,29 g. A massa bruta do AAS
foi obtida pela diferença com os material utilizado (papel filtro) , conforme cálculo a
seguir:
3,29 g - 1,49 g = 1,8 g
O rendimento pode então ser encontrado:
3,27 𝑔 − 100%
1,8 𝑔 − 𝑥
𝑥 = 55,04 %
O rendimento da reação na formação da aspirina foi de 55,04 %.
Para a purificação da aspirina a massa do papel filtro obtida foi de 1,4 g e a
massa dos cristais após secarem foi igual a 3,1 g (conjunto com o papel filtro).
Dados podem ser vistos na tabela 3.
Massa Papel filtro (g) Massa Papel Filtro + Cristais (g)
1,49 3,29
Tabela 3: Massas pesadas
A massa bruta do AAS foi obtida pela diferença com os material utilizado
(papel filtro), conforme cálculo a seguir:
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3,10 g - 1,49 g = 1,61 g
O rendimento pode então ser encontrado:
3,27 𝑔 − 100%
1,61 𝑔 − 𝑥
𝑥 = 49,23 %
O rendimento da reação na purificação da aspirina foi de 49,23 %.
Em consequência da formação de produtos secundários ou subprodutos,
ocorrência de reações paralelas e incompletude dessas reações, observam-se
baixos rendimentos e baixa eficiência atômica reacionais, o que afeta diretamente o
cumprimento do Princípio 2 da QV. Este preconiza a máxima incorporação dos
átomos dos reagentes nos produtos (DOMINGUES et al, 2022) .
6- CONCLUSÃO
A partir das informações abordadas neste experimento é possível concluir
que a reação entre o ácido salicílico e o anidrido acético, obtém-se ácido
acetilsalicílico e ácido acético. Os cristais obtidos são de ácido acetilsalicílico e tem
uma cor branca. Ademais, pode-se concluir que o aumento da temperatura facilita a
reação. O rendimento obtido na formação da aspirina foi de 55,04 % e na
purificação o rendimento obtido foi de 49,23%, não se obteve um valor muito alto
devido às perdas durante o aquecimento e a filtração, assim como a transferência
dos reagentes. O reagente limitante nesta reação é o ácido salicílico. Com isso o
resultado foi satisfatório.
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7- REFERÊNCIAS
DOMINGUES, Larissa de A.; MAGALHÃES, Cássia G.; SANDRI, Marilei CM.
Síntese do Ácido Acetilsalicílico: Uma proposta para Laboratórios de Graduação
empregando a Química Verde. Futuro do Pretérito na Celebração do Ano
Internacional das Ciências Básicas para o Desenvolvimento Sustentável da
UNESCO: Reflexões a partir do Ensino de Química, Educação Química,
Sustentabilidade e a Semana de Arte Moderna no Brasil, 2022.
FERREIRA, Maira et al. Química orgânica. Bookman Editora, 2009.
HENRIQUES, D.A. SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO. Universidade
Federal de Pernambuco (UFPE), 2009.
LOPES, Ricardo Oliveira Monteiro. Aspirina: aspectos culturais, históricos e
científicos. 2011.
PINTO, Pedro. Síntese do Ácido Acetilsalicílico.Escola Secundária do Padre
António Martins Oliveira de Lagoa/Técnicas Laboratoriais de Química.
Consultado em fevereiro, 2018.
PINTO, Angelo C. Alguns aspectos da história da aspirina. Instituto de Química,
2011.
SANSEVERINO, Antonio Manzolillo. Síntese orgânica limpa. Química nova, v. 23,
p. 102-107, 2000.
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RESPOSTAS
1) Os fatores que foram controlados durante a reação foram temperatura, a
filtração para eliminação da acidez e teste negativo de sulfato (SO42- ) , com
Hidróxido de Bário ( Ba(OH)2).
2) Os cristais formados de ácido acetilsalicílico foram lavados com grande
quantidade de água destilada a fim de remover o excesso de ácido sulfúrico,
ácido acético e anidrido acético.
3) O teste com Ba(OH)2 , pois a partir da não observação da turbidez no
erlenmeyer no processo de lavagem é que se estabelece que os cristais de
ácido acetilsalicílico não contém mais ácido sulfúrico, ou seja, está purificado.
4) Para o cálculo do rendimento da reação, primeiramente determinou-se o
número de mols de cada reagente a fim de definir qual era o reagente
limitante, a partir dos dados contidos na tabela a seguir.
Massa
molecular
(g/mol)
Densidade
(g/mL)
Massa
(g)
Anidrido acético 102,1 1,08 6,48
Ácido salicílico 138,12 - 2,51
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● Anidrido acético
𝑑 = 𝑚 / v ⇒ 1,08 = m / 6 ⇒ m = 6,48
n= m/ M ⇒ n = 6,48 / 102,1 ⇒ n = 0,063 mol
● Ácido salicílico
n = m / M ⇒ 2,51 / 0,13812 ⇒ n = 18,17 mmol
O ácido salicílico é o reagente limitante da reação, e sabendo que a
proporção é de 1:1 (um mol de ácido salicílico para um mol do produto ácido
acetilsalicílico), podemos encontrar a massa do produto formado na . A massa
Molar do ácido acetilsalicílico é 180,14 g/mol.
n = m / M ⇒ 18,17 = m / 0,18014 ⇒ m = 18,17 x 0,18014 ⇒ m = 3,27 g
Essa seria a massa para um rendimento de 100%. Para o cálculo do
rendimento real, na formação da aspirina, primeiramente pesou-se o papel filtro,
tendo 1,49 g. Após a filtração e ao aguardar uma semana para a secagem do
precipitado, obteve-se a massa total de 3,29 g. A massa bruta do AAS foi obtida
pela diferença com os material utilizado (papel filtro) , conforme cálculo a seguir:
3,29 g - 1,49 g = 1,8 g
O rendimento pode então ser encontrado:
3,27 𝑔 − 100%
1,8 𝑔 − 𝑥
𝑥 = 55,04 %
O rendimento da reação na formação da aspirina foi de 55,04 %.
Para a purificação da aspirina a massa do papel filtro obtida foi de 1,4 g e a
massa dos cristais após secarem foi igual a 3,1 g (conjunto com o papel filtro).
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A massa bruta do AAS foi obtida pela diferença com os material utilizado
(papel filtro), conforme cálculo a seguir:
3,10 g - 1,49 g = 1,61 g
O rendimento pode então ser encontrado:
3,27 𝑔 − 100%
1,61 𝑔 − 𝑥
𝑥 = 49,23 %
O rendimento da reação na purificação da aspirina foi de 49,23 %.
5) Não foi feita análise cromatográfica completa
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