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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE QUÍMICA E BIOLOGIA CURSO DE BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA A B C D E AULA PRÁTICA 11 SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (AAS) RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA CURITIBA 201X AULA PRÁTICA 12 SÍNTESE DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO (AAS) Resumo O ácido acetilsalicílico (AAS) é o medicamento mais conhecido e consumido em todo o mundo, é um fármaco utilizado como anti-inflamatório, antipirético, analgésico e antiplaquetário. É produzido de maneira simples, com aquecimento e agitação magnética, a partir de ácido salicílico e anidrido acético, utilizando como catalisador ácido sulfúrico concentrado, é necessária a recristalização para a purificação dos cristais. Objetivo Sintetizar o ácido acetilsalicílico e identificá-lo por meio de uma reação de confirmação. Introdução Uma das sínteses mais importantes e difundidas no mundo todo é a da aspirina (Ácido Acetilsalicílico, nome IUPAC: ácido 2-acetoxibenzóico). O AAS foi desenvolvido na Alemanha há mais de cem anos por Felix Hoffmann, um pesquisador das indústrias Bayer. Este fármaco de estrutura relativamente simples atua no corpo humano como um poderoso analgésico (alivia a dor), antipirético (reduz a febre) e anti- inflamatório. Para a síntese do acido acetil salicílico, é necessário que ocorra uma acetilação do ácido salicílico. A acetilação consiste na esterificação da função fenol do ácido salicílico com anidrido acético, sendo que o ácido acético é eliminado. Para que a reação ocorra, utilizam-se gotas de ácido sulfúrico como catalisador. Na síntese dessa substância e de outras, percebemos a importância de produtos petroquímicos, pois ela utiliza produtos como o fenol que é obtido industrialmente através do benzeno sendo então o material de partida para a síntese do acido salicílico. Materiais e Reagentes 1 Balão de fundo redondo de 250 mL 1 Condensador de refluxo (bolas) 1 Bomba de vácuo 1 Conexão de borracha 1 Kitassato (250 mL) 1 Funil de Büchner 1 Bastão de vidro Papel de filtro 1 Recipiente com óleo de silicone Erlenmeyer de 250 mL Erlenmeyer de 500 mL Banho de gelo 1 Termômetro 2 Provetas de 50 mL 2 Pipetas de 5 mL 2 Béquer de 250 mL 2 Béquer de 500 mL Ácido Salicílico PA Anidrido Acético PA Etanol Solução aquosa de cloreto de ferro III (FeCl3) 1% Solução alcóolica saturada de cloridrato de hidroxilamina Solução 10% (m/v) de hidróxido de potássio (KOH) alcóolica Solução 5% (v/v) de ácido clorídrico (HCl) Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) Água destilada gelada Procedimento Experimental Inicialmente, pesou-se 4,05 g de ácido salicílico e em seguida transferiu-se para um balão de fundo redondo de 100 ml com agitação magnética e condensador de refluxo. Adicionou-se ao balão 7,0 ml de anidrido acético e logo após foram adicionadas 10 gotas de ácido sulfúrico concentrado. A solução foi aquecida. Atingiu-se a temperatura próxima a 60ºC e a solução foi mantida sob aquecimento por mais 15 minutos com agitação. Desligou-se o aquecimento e aguardou-se para que fosse esfriada a mistura à temperatura ambiente. Foi adicionado 50 ml de água gelada pelo topo do condensador de refluxo. Esperou-se a formação de cristais brancos. A solução foi filtrada no funil de Büchner e em seguida foi lavada com a adição de 5 ml de água gelada. Dissolveu-se o produto em 10 ml de etanol à quente até a ebulição em um erlenmeyer de 250 ml. A solução foi deixada em repousou, até a formação de cristais. Filtrou-se o produto no funil de Büchner e em seguida lavou-se com 5 ml de água gelada e 5 ml de etanol gelado. Secou-se o produto em um vidro de relógio. A reação de confirmação iniciou-se em um cadinho de porcelana, sendo dissolvidos alguns cristais do produto em cerca de 1 ml de álcool etílico a 50% (v/v). Aqueceu-se a solução na chapa de aquecimento. Foram adicionadas algumas gotas de solução alcóolica saturada de cloridrato de hidroxilamina e em seguida algumas gotas de solução 10% (m/v) de KOH alcóolica. Verificou- se o meio básico com o auxílio de um papel tornassol. Aqueceu-se a solução em chapa elétrica até o início do borbulhamento. Resfriou-se a solução, e logo após acidulou-se com solução aquosa 5% (v/v) de HCl. Verificou-se a acidez do meio com o auxílio de um papel tornassol. Adicionou-se uma gota de solução aquosa de 1% de FeCl3. Resultados e discussões Para a síntese do ácido acetilsalicílico foi realizada a reação entre o ácido salicílico na presença de anidrido acético, sendo a reação catalisada por um ácido mineral (ácido sulfúrico). O ácido salicílico é uma molécula bifuncional podendo sofrer dois tipos de esterificação. Na presença de anidrido acético forma-se o ácido acetilsalicílico, enquanto que na presença de excesso de metanol o produto obtido é o salicilato de metila. O mecanismo para a reação é descrito a seguir. A reação de acetilação do ácido salicílico ocorre através do ataque nucleofílico do grupo OH fenólico sobre o carbono carbonílico do anidrido acético, o que possibilita a 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. Após o processo de aquecimento, adicionou-se água gelada sobre o sistema para a decomposição do excesso de anidrido acético no meio reacional. Para a purificação do sólido utilizou-se a técnica de recristalização, que consiste em uma das técnicas mais importantes de purificação de compostos sólidos. Para tanto, realizou-se a dissolução em uma mistura de solventes onde o sólido foi dissolvido a quente em etanol (por ser mais solúvel nesse solvente), seguindo-se da adição, também a quente, de água, que é responsável pelo decréscimo da solubilidade do soluto no meio. Após isso, deixou-se a solução resfriar lentamente, para a cristalização. Em seguida, filtrou-se a mistura resfriada de cristais e solução em funil de Büchner, lavando-se os cristais com um pouco de solvente frio. Para verificar a presença de fenol, utilizamos a determinação do ácido salicílico através do teste de identificação com cloreto férrico, FeCl3. O ânion salicilato, em contato com os cátions Fe3+ , forma complexos triquelatos de coloração vermelha a púrpura. A equação química da reação de complexação do Fe3+ com o ânion salicilato pode ser visto a seguir. Após a adição de cloreto férrico sobre o cristal de aas, observou-se a coloração púrpura, evidenciando a formação do aas. 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 102,09 1,08 7,56 Ácido salicílico 138,12 - 4,05 Anidrido acético 𝑑 = 𝑚 𝑉 1,08 𝑔 𝑚𝐿 = 𝑚 7,0 𝑚𝐿 𝑚 = 7,56 𝑔 𝑛 = 𝑚 𝑀 𝑛 = 7,56 𝑔 102,09 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑛 = 0,074 𝑚𝑜𝑙 Ácido salicílico 𝑛 = 𝑚 𝑀 𝑛 = 4,05 𝑔 138,12 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑛 = 0,0293 𝑚𝑜𝑙 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 ácidoacetilsalicílico), podemos encontrar a massa do produto formado. A massa molar do ácido acetilsalicílico é 180,14 g/mol. 𝑛 = 𝑚 𝑀 0,0293 𝑚𝑜𝑙 = 𝑚 180,14 𝑔/𝑚𝑜𝑙 𝑚 = 5,28 𝑔 Essa seria a massa para um rendimento de 100%. Para o cálculo do rendimento real, primeiramente pesou-se o papel filtro, tendo 0,8 g, além do vidro de relógio (para suporte do papel com o produto), de massa igual a 41,55 g. Após a filtração e ao aguardar um dia para a secagem do precipitado, obteve-se a massa total, de 44,99 g. A massa bruta do AAS foi obtida pela diferença com os materiais utilizados (papel filtro e vidro de relógio), conforme cálculo a seguir: 44,99 𝑔 − 41,55 𝑔 − 0,8 𝑔 = 2,64 𝑔 O rendimento pode então ser encontrado: 5,28 𝑔 − 100% 2,64 𝑔 − 𝑥 𝑥 = 50% O rendimento da reação foi de 50%. Conclusão Conclui-se que a reação para a síntese do ácido acetilsalicílico consiste em uma reação rápida e simples. Entretanto, o experimento realizado requer cuidados, tanto no aquecimento do sistema (faixa de temperatura constante) para precipitação do sólido, quanto na filtração. Para a purificação do sólido, a recristalização foi uma técnica eficiente, obtendo-se ao final, cristais de coloração branca, características do aas. REFERÊNCIAS OLIVEIRA, C.A.F., FILHO, J.B.M.R., ANDRADE, L.R., “Identificação de Ácido Salicílico em Produtos Dermatológicos Utilizando-se Materiais Convencionais”, http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc33_2/08-EEQ2310.pdf, Acesso 13/02/2015. “Química Orgânica Experimental IA”, http://www.iq.ufrgs.br/dqo/poligrafos/Poligrafo_QUI_02004_2011_1.pdf, Acesso 06/07/2015 “Experimento 4: Síntese do Ácido Acetilsalicílico (aspirina)”, http://www.iq.usp.br/prmoreno/disciplinas/qfl/qfl034x/qfl0314/Exp04.pdf, Acesso 06/07/2015.
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