Síntese e purificação de AAS

Prévia do material em texto

SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO
Camila do Carmo Barbosa (UNIFACS, 020141071@unifacs.edu.br), Iris Gomes Ferreira (UNIFACS, 020141092@unifacs.edu.br), Janaina Santos Matos (UNIFACS, 167141123@unifacs.edu.br), Lara Mariana dos Santos Silva (UNIFACS, 020141038@unifacs.edu.br), Tamara Silva de Jesus (UNIFACS, 020142118@unifacs.edu.br)
Orientador: Luciana Moreira
(UNIFACS, luciana.moreira@pro.unifacs.br)
Palavras Chave: aspirina, purificação, salicílico.
Resumo
Este artigo consistiu na discussão da prática laboratorial realizada que culminou na sintetização do ácido acetil salicílico e seu subproduto, ácido acético e posteriormente, após realização de testes qualitativos tal como o teste de pureza utilizando cloreto férrico, realizar a purificação do mesmo aplicando técnicas de cristalização e recristalização por solvente aquecido seguidos de resfriamento. Ao final, calculou-se o rendimento reacional e pontuadas as possíveis influências na divergência entre rendimento teórico e real, obtendo-se 44,56% de eficiência.
Introdução
 A aspirina, nome comercial atribuído pela empresa que o fabrica BAYER, ou AAS (ácido acetil salicílico) é um medicamento cujas funções são analgésicas e anti-inflamatórias. No que diz respeito a atividade biológica, H. Leroux em 1829 atribuiu tal efeito a salicina (glicídio do álcool salicílico) encontrada e isolada das cascas de salgueiro (salix sp.) e posteriormente foi identificado que esta era convertida em ácido salicílico, seu princípio ativo, no trato intestinal e fígado. Mesmo sendo benéfica, o sal sódico deste glicídio quando utilizado por períodos prolongados podem causar problemas de saúde que vão desde irritações até danos no esôfago [1]. Foi descoberta por volta de 1899 pelo químico alemão Felix Hoffman ao pesquisar um possível substituinte do silicato de sódio (Na₂SiO₃), o qual era utilizado largamente no tratamento de artrite, mas causava inúmeros desconfortos como irritação e fortes dores estomacais.
 A síntese industrial da aspirina pode ser feita utilizando fenol. O íon fenolato reage com dióxido de carbono sob pressão para formar o ácido o-hidroxibenzóico (ácido salicílico) que posteriormente reage com o anidrido acético para formar ácido acetilsalicílico (aspirina). 
 
 O ácido acetil salicílico (AAS) pode ser sintetizado laboratorialmente através de reações de acilação catalisada por ácido sulfúrico (H2SO4) utilizando ácido salicílico e anidrido acético. Na reação a hidroxila fenólica do ácido salicílico (-OH) realiza um ataque nucleofílico ao carbono carbonílico do anidrido acético resultando na formação de ácido acético e ácido acetil salicílico. O produto final esperado é obtido impuro, sendo a impureza, o próprio ácido salicílico decorrente da da hidrólise do produto durante o isolamento. O catalisador utilizado é ácido pois quando a carbonila do anidrido acético é protonada, fica mais suscetível ao ataque nucleofílico, ou seja, o carbono fica mais deficiente em elétrons.
 Na purificação do ácido produzido, será utilizado o teste qualitativo de pureza com cloreto férrico que se fundamenta na detecção da presença de hidroxila fenólica, característica do ácido salicílico. O íon Fe3+ reagirá com as hidroxilas produzindo um complexo colorido, onde sua coloração pode variar do vermelho ao roxo dependendo do composto. Como o AAS purificado não possui hidroxila fenólica, para ele o teste dará negativo.
 A obtenção do AAS pelo processo citado anteriormente emprega a cristalização e posteriormente na purificação, a recristalização. A recristalização ocorre a partir da ruptura da estrutura cristalina do composto sólido quando este é dissolvido em alta temperatura (quente) em um solvente adequado. Com o resfriamento da solução, que ocorre em seguida, novos cristais são produzidos e as impurezas existentes na solução ficam no solvente. Isso ocorre, pois, as moléculas que diferem da estrutura do produto a ser cristalizado não participam da rede cristalina em formação. 
 O solvente empregado na recristalização deve preencher alguns requisitos: 
-O composto a ser purificado deve conferir extrema solubilidade em um solvente em temperaturas elevadas e que não se dissolva facilmente a baixas temperaturas reduzindo assim perdas;
-Ser inerte ao soluto;
-Ter ponto de ebulição menor do que o ponto de fusão do soluto, evitando assim transformação em óleo. 
 O experimento realizado teve como objtivo a síntese do ácido acetil salicílico bem como cálculos de rendimento e purificação da amostra produzida.
Reação de acilação:
Figura 1. Reação entre ácido salicílico e anidrido acético.
Onde:
Ácido salicílico
Anidrido acético
Ácido acético
Mecanismo de reação:
Figura 2. Mecanismo de reação entre ácido salicílico e anidrido acético.
Experimental
Material Utilizado
●Balança de precisão
●Bastão de vidro
●Béquer
●Bomba de vácuo
●Erlenmeyer de 250 mL
●Espátula
●Funil de Buchner
●Papel de filtro
●Pipeta de 5 mL
●Placa de aquecimento
●Termômetro
●Vidro relógio
Reagentes/ produtos empregados
●Ácido salicílico seco
● Ácido anidrido acético (aquoso)
●Ácido sulfúrico concentrado (catalisador)
Tabela 1. Reagentes, produtos
Tabela 2. Dados físicos
Parte 1. Preparação do ácido Acetil salicílico (Reação de O-acilação)
Parte 2. Purificação da aspirina
Resultados e Discussão
 Parte 1. Preparação do ácido Acetil salicílico (Reação de O-acilação)
 A primeira parte do experimento consistiu na síntese do ácido acetil salicílico a partir da reação entre ácido salicílico e anidrido acético.
 Em um erlenmeyer de 125 mL estavam dispostos 2,006 g de ácido salicílico seco (C7H6C3) e 5 mL de anidrido acético (C4H6O3), juntamente com 5 gotas de ácido sulfúrico (H2SO4). A mistura formada é solubilizada com auxílio do bastão de vidro e posteriormente, é submetida ao banho de água aquecido, sob agitação em tempos intermitentes, com temperatura na faixa dos 50-60 C.
 A medida que a solução saturada preparada anteriormente aquece, é observada a formação de um sólido branco, ácido salicílico. Esta, é colocada para resfriar e na etapa seguinte lhe é adicionada 50 mL de água gelada para a formação dos cristais de aspirina pois em baixas temperaturas a solubilidade do material dissolvido diminui, o que reflete no crescimento lento dos cristais camada por camada. Para acelerar o processo citado, a solução ainda foi resfriada.
 Em seguida, a mistura foi sujeitada a filtração utilizando papel de filtro (mpapel = 0,985g) e a secagem a vácuo, extraindo assim o solvente dos cristais. Diante dos processos citados, foram obtidos 1,165g de ácido acetil salicílico (AAS) impuro.
 Figura 1. AAS sintetizado após filtragem a vácuo
 Fonte: Acervo pessoal
 Com dados em mãos, faz-se possível o cálculo do rendimento da reação supracitada.
 Reação:
Onde:
Ácido salicílico
Anidrido acético
Ácido acético
Cálculo do rendimento:
Reagente limitante: Ácido salicílico – 2,006g. Assim:
 Experimentalmente foram obtidos 1,165 g de AAS, portanto, o rendimento reacional foi de:
 O rendimento abaixo do esperado teoricamente pode ser justificado por erros de manipulação como perda de massa de soluto (ácido salicílico seco) para as paredes da vidraria que continha a mistura reacional, pequena quantidade de massa para o bastão de vidro, volatização de certa fração de anidro acético em decorrência da pressão no interior do Erlenmeyer ser inferior ou até mesmo igual a sua pressão de vapor. 
Parte 2. Purificação da aspirina
 Por meio do teste de pureza com cloreto férrico, tornar-se-á possível purificar o ácido acetil salicílico sintetizado na parte anterior. Para realização do testecitado, em três tubos de ensaio são adicionados 0,5 mL de água destilada e pequenas quantidades de ácido salicílico e do AAS sintetizado. O terceiro tubo de ensaio servirá como base de análise (controle), nele inicialmente deve conter apenas água. Solubilizam-se os sólidos empregados e em seguida foram inseridas 1 gota de cloreto férrico (FeCl3) em cada um dos três tubos. No que diz respeito a coloração, a seguinte tabela explicita o resultado:
Tabela 3. Resultado dos testes com cloreto férrico
Como esperado, para o tubo 1 contendo ácido salicílico o teste foi positivo, já que apresenta hidroxila fenólica em sua estrutura, e para o tubo 3 prevaleceu a coloração dos íons Fe3+ solvatados. O resultado do tubo 2, contendo o AAS produzido indica que ainda existem traços de ácido salicílico, portanto, a massa restante deve ser purificada, para que quando realizados novos testes, o resultado seja negativo.
 O produto gerado anteriormente é dissolvido em uma alíquota de acetato de etila quente (2 a 3 mL) num erlenmeyer de 25 mL. É aquecido suavemente, evitando a ebulição, já que o solvente é muito volátil. Após a completa dissolução o mesmo é deixado esfriar até temperatura ambiente, e espera-se a recristalizando aspirina.
 Como a etapa final é obtenção de cristais purificados, caso estes não se formem, deve-se deixar a solução em banho de gelo para acelerar o processo.
 Do AAS sintetizado:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Conclusão
Tendo disponíveis o valor das massas do AAS produzido e seu valor teórico ,foi calculado o rendimento da reação e encontrado 44,56%, este, abaixo do esperado. O motivo da discrepância está em erros de manipulação como perda de massa para as paredes do reator e para o bastão de vidro e evaporação da solução contendo dissolvidos AAS (produto requerido) e moléculas de solvente. A solução remanescente foi resfriada para cristalização e logo após filtrada a vácuo.
 O AAS sintetizado foi submetido ao teste de pureza empregando cloreto férrico e este, apresentou coloração roxeada denotando presença de hidroxila fenólica proveniente do ácido salicílico. 
 Purificação do AAS sintetizado:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Referência Bibliográfica
BRUICE, Y.Paula.Fundamentos da química orgânica.Pearson.2 edição.2014.São Paulo-SP.
PICOLO.S.S.Kelly.Química orgânica.Pearson.2014.São Paulo-SP.
MENDES,Aline Souza.PERUCH,Maria da Glória Buglione, Síntese e purificação do ácido acetil salicílico através da recristalização utilizando diferentes solventes, Santa Catarina,1-8 p, 2012.
Cristalização.Disponível em: http://cadernodefarmacia.blogspot.com.br/2013/00/cristalizacao-ou-recristalizacao.html
Cristalização,técnica.Disponível em:http://www.ct.ufrgs.br/ntcm/graduacao/ENG06630/Cristalizacao.pdf
História da aspirina. Disponível em: http://www.crq4.org.br/quimica_viva__aspirina
Síntese laboratorial. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/255022/mod_resource/content/1/Exp03_aspirina.pdf
FISPQ Anidrido acético. Disponível em: https://www.fca.unicamp.br/portal/images/DocuDocuDo/FISPQs/FISPQ-%20ANIDRIDO%20ACTICO.pdf
FISPQ Ácido sulfúrico. Disponível em: https://www.fca.unicamp.br/portal/images/DocuDocume/FISPQs/FISPQ-%20Acido%20Sulfurico.pdf
FISPQ Ácido acetil salicílico. Disponível em: https://www.oswaldocruz.br/download/fichas/%C3%81cido%20acetilsalic%C3%ADlico2003.pdf