Resultados AAS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
Química Orgânica Experimental ll (3228)
Síntese do Ácido Acetilsalicílico
Acadêmicos: Amanda Vieira	 		RA: 88855
 Larissa Santos 		 RA: 90380
	 Maria Gabriele Matos RA: 92987
Maringá, 28 de Setembro de 2017
 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O experimento 3 consistia na síntese do ácido acetilsalicílico (AAS), utilizando como reagentes o ácido salicílico e o anidrido acético. Para isso colocou-se 2,50 g de ácido salicílico e 5 mL de anidrido acético em um enlenmeyer, o qual foi agitado intensamente. Após isso, adicionou-se algumas gotas de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). Desta forma, a síntese do ácido acetilsalicílico foi iniciada.
A síntese do ácido acetilsalicílico é realizada através da acetilação do ácido salicílico. O mecanismo da reação ocorrida corresponde a uma substituição nucleofílica acílica (SNAC), a qual é possível em compostos carbonilados que possuem em sua estrutura grupos que podem servir como grupos abandonadores.
O nucleófilo da reação de obtenção do ácido acetilsalicílico corresponde ao ácido salicílico. Este, por sua vez, equivale a um nucleófilo fraco, pois existe ressonância entre os pares de elétrons livres e o anel aromático presente em sua estrutura. Devido a isso, se faz necessário a adição de ácido sulfúrico no meio reacional, o qual atua como catalisador da reação ao protonar a carbonila do anidrido acético. Desta forma, o anidrido acético torna-se mais eletrofílico, fazendo com que o ataque do nucleófilo seja suscetível. 
A primeira etapa do mecanismo para a síntese do ácido acetilsalicílico equivale a protonação do anidrido acético. O oxigênio de uma das carbonilas do anidrido ataca o hidrogênio do ácido e o abstraí. Posteriormente, ocorre ressonância na carbonila protonada e forma-se um carbocátion. A etapa 1 de protonação da carbonila do anidrido está representada abaixo. 
Etapa 1: Protonação do anidrido acético. 
Após o aumento da eletrofilicidade da carbonila do anidrido, ocorre o ataque do nucleófilo, neste caso, do ácido salicílico. Os pares de elétrons presentes na hidroxila do ácido salicílico atacam o carbocátion formado na primeira etapa da reação, e forma-se uma nova ligação. Ocorre o prototropismo o qual auxilia na próxima etapa da reação, pois forma-se um grupo de saída protonado. A etapa do ataque nucleofílico e do protropismo estão apresentadas abaixo, na etapa 2. 
Etapa 2: Ataque do nucleófilo à carbonila protonada seguida de prototropismo.
Através do prototropismo forma-se um bom grupo de saída, neste caso, o 
ácido acético. O mesmo é eliminado através da ressonância dos pares de eletrons do oxigênio. A etapa 3 está demonstrada abaixo.
Etapa 3: Saída do grupo abandonador.
Para a obtenção do ácido acetilsalicílico, basta agora a desprotonação da carbonila protonada. O próton pode ser removido pelo ácido acético formado no meio reacional, ou pelo catalisador H2SO4, o qual teve um hidrogênio abstraído na primeira etapa da reação, e pode então na etapa 4 ser regenerado. Abaixo, está demonstrada a etapa 4 da SNac.
Etapa 4: Desprotonação da carbonila protonada.
Com as quatro etapas da reação de acetilação concluídas, tem-se a formação do ácido acetilsalicílico.
Em continuidade ao procedimento experimental, através da adição de água gelada no erlenmeyer contendo os reagentes, ocorreu a precipitação dos cristais de ácido acetilsalicílico. Os mesmos foram filtrados em Büchner e lavados algumas vezes com água gelada para a remoção do ácido. 
Para a confirmação da eliminação de todo ácido, realizou-se um teste com hidróxido de bário, sendo que com sua adição na água de lavagem do precipitado, a solução deveria ficar límpida, indicando que todo o ácido havia sido removido. Após isso, deu-se início a uma recristalização do produto obtido.
A recristalização foi realizada com intuito de purificação do produto obtido. O solvente utilizado foi a água, visto que a mesma solubiliza o ácido acetilsalicílico a quente, mas não a frio. Então o sólido foi solubilizado em água fervente e adicionou-se uma espátula de carvão ativo com a finalidade de remover as impurezas coloridas que pudessem estar presentes. Após isso, filtrou-se a mistura a quente, para que os cristais não fossem formados no funil de decantação. 
Com o resfriamento do filtrado, foi possível observar a formação dos cristais no fundo da vidraria que o continha. Então, a solução foi colocada em banho de gelo a fim de acelerar a recristalização do ácido acetilsalicílico. Após alguns minutos, filtrou-se novamente os cristais em Büchner, e deixou-se os cristais secarem por uma semana.
Após a secagem dos cristais, fez-se a pesagem dos mesmos para realizar os cálculos de rendimento da síntese. Para isso, primeiramente deve-se saber qual dos reagentes é o limitante da reação. Em razão disso, precisa-se calcular o número de mols dos dois reagentes de partida, o ácido salicílico e o anidrido acético.
O número de mols do ácido salicílico pode ser obtido através da equação 
 . Tem-se que a massa de ácido salicílico utilizada foi de 2,50g e a massa molar do mesmo é de 138,12 g.mol-1. Logo:
Como o anidrido acético é líquido, tem-se somente o volume utilizado. A massa do mesmo pode ser obtida através de um rearranjo da fórmula da densidade, e do conhecimento do volume utilizado e da densidade do composto. O volume de anidrido acético utilizado foi de 5 mL e sua densidade é de 1,08g/cm3. Então:
Agora com o conhecimento da massa de anidrido acético utilizada e de sua massa molar de 102,09 g.mol-1, o número de mols desse reagente foi de:
 
Desta forma, conclui-se que o reagente limitante da síntese do ácido acetilsalicílico corresponde ao ácido salicílico, visto que o mesmo existe em menor quantidade no meio reacional. Assim, pode-se calcular a massa teórica do produto obtido através do conhecimento da estequiometria da reação. A reação geral para a síntese do ácido acetilsalicílico está representada abaixo, na figura 1.
Figura 1. Reação geral para a síntese do ácido acetilsalicílico.
Como a estequiometria da reação é 1:1, ou seja, 1 mol de ácido salicílico gera 1 mol de ácido acetilsalicílico, pode-se encontrar o número de mols do AAS. Tem-se que:
1 mol de C6H4COOHOH ——— 1 mol de C6H4COOHOCOCH3
0,0181 mols ——— x
x= 0,0181, ou seja, a partir de 0,0181 mols de ácido salicílico são produzidos 0,0181 mols de ácido acetilsalicílico.
Através de um rearranjo da equação do número de mols, e do conhecimento da massa molar do ácido acetilsalicílico (180,16 g.mol-1) e do seu número de mols, pode-se obter a massa teórica do mesmo. Assim:
.
A massa de ácido acetilsalicílico obtida experimentalmente foi de 1,43g. Como a massa teórica calculada foi de 3,26g, o rendimento da síntese foi de:
3,26g ——— 100%
1,23g ——— y
y= 37,7 % de rendimento.
Para finalizar o experimento 3, resta a constatação do ponto de fusão do produto adquirido. Para isso, utilizou-se um equipamento medidor de fusão, onde encontrou-se uma faixa de fusão de 
CONCLUSÃO
Com o experimento realizado, foi possível compreender a síntese do ácido acetilsalicílico a partir de uma acetilação do ácido salicílico. Também foi possível entender as etapas de uma reação de substituição acílica, bem como a importância da utilização de um catalisador na reação.
REFERÊNCIAS
BRUICE, Paula Yurkanis. QUÍMICA ORGÂNICA. 4ª Ed., São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006. V.2
SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 2. 7 ed. LTC.