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Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas Relatório Experimento 4: Síntese do ácido acetil-salicílico (Aspirina) Disciplina: Laboratório de Química Orgânica Curso: Licenciatura em Química Docente: Profª. Drª. Ieda Pastre Fertonani Discentes: Lorena Chufalo, Lucas Henrique Joaquim e Milena Lerri José São José do Rio Preto, 10 de abril de 2018. Introdução: Criada em 1893, a Aspirina se tornou mundialmente conhecida. Sua propriedade de inibir a síntese de prostaglandinas (substância responsável pela dor, febre e inflamações no corpo) faz com que este remédio tenha propriedades analgésicas, antipiréticas e anti-inflamatórias. O principal composto deste medicamento é o ácido acetil-salicílico, o qual pode ser sintetizado através de uma reação de esterificação entre ácido salicílico e anidrido acético. Ambos reagem em meio à um catalisador formando o componente da aspirina e o ácido acético, como mostrado na apostila prática do laboratório. Após esse procedimento, é necessário a purificação do produto, pois mesmo após a reação, o meio ainda pode conter traços de reagentes iniciais. Para isso, foi recorreu-se ao método de cristalização, que consiste na diferença entre as solubilidades dos compostos em diferentes temperaturas. Assim, ao esfriar a mistura, pode-se cristalizar e separar um composto pouco solúvel a frio. Já os compostos solúveis a temperaturas baixas podem ser eliminados junto com a solução. O método de recristalização também foi empregado, repetindo-se o processo de cristalização com a finalidade de obter uma maior purificação dos cristais. Objetivo: O objetivo deste experimento é sintetizar o ácido acetil-salicílico a partir do ácido salicílico e anidrido acético, realizar o teste de confirmação do produto (ácido acetil-salicílico), calcular o rendimento e visualizar o ponto de fusão do produto obtido. Procedimentos: Resultados e discussão: Substânci a P.F. (ºC) P.E. (ºC) Densidade (g/mL) a 20ºC Solubilida de em água Toxicidad e Ácido acético glac 159,0 211,0 1,44 Levemente solúvel Combustível .nocivo por ingestão, altamente irritante para os olhos e levemente irritante para a pele. Ácido acetil-salicíl ico 135,0 140,0 1,40 0,3 g/ 100 mL de água à 25°C Se ingerido, doses muito altas causa: queimação na boca e estômago, náusea, vômitos, diarreia, tontura e morte por parada respiratória. Anidrido acético -73,0 139,0 1,08 Solúvel Irritante para o nariz e garganta. Se inalado causará: náusea, vômito e dificuldade respiratória. Queima os olhos e pele. Ácido acético 16,0 118,0 1,05 1,05 g/L à 20°c Não é combustível. Se inalado: Pode causar irritação ao trato respiratório. Ingestão: diarréia e vômitos. Contato com a pele pode causar irritação. Ácido sulfúrico 10,3 337,0 1,84 Solúvel Após a inalação dos vapores: lesões nas mucosas Depois do contato com a pele: queimadura s graves Depois do contato com os olhos: lesões na córnea. Após a ingestão: lesão da boca e mucosas, queimadura do trato gastrointesti nal. Cloridrato de hidroxilami na 151,0 - 1,67 830,0 g/L à 20°c Não é inflamável à 25°C .Se inalado causa: tosse e em casos mais graves edema ( inchaço provocado pelo acúmulo de água dentro do tecido) de laringe.Se ingerido causa: queda de pressão sanguínea,d or de cabeça e vertigem. Etanol -114,0 78,0 0,80 Miscível Após a inalação: irritação das mucosas. Depois de contato com a pele: pode produzir irritação. Depois do contato com os olhos: irritação da conjuntiva Após a ingestão: euforia, náusea, vômito, narcose. NaOH 323,0 1.388,0 2,13 74,0 g/L à 20°c Após a inalação: queimadura das mucosas Depois do contato com a pele: queimadura. Depois do contato com os olhos: queimadura grave. Após a ingestão: queimadura grave no trato gastrointesti nal. FeCl3 306,0 315,0 2,89 Solúvel Irritante para o nariz ,garganta e olhos.Se inalado, causará tosse, dificuldade respiratória e náusea. Queima a pele e olhos. HCl -15,3 110,0 1,15 ∞ Efeito tóxico em espécies aquáticas. Causa irritações e queimadura s na pele e mucosa oral. Tabela 1: Valores teóricos de propriedades físico-químicas dos reagentes - = Dados não disponíveis Substância Descarte Diagrama de Hommel Ácido salicílico Encaminhar para tratamento ou incineração em instalações autorizadas. - Ácido acetil-salicílico Misturar com solvente inflamável e encaminhar para incineração. Anidrido acético Pode ser enviado, misturado como solvente, para incineração. Ácido acético Neutralizar com uma base.Descartar na pia. Ácido sulfúrico Neutralizar com uma base.Descartar o sobrenadante na pia. Cloridrato de hidroxilamina Queimar em incinerador químico equipado mas tomar precauções adicionais ao colocar esse material em ignição, visto que é altamente inflamável. - Etanol Seguir as normas locais de controle do meio ambiente. HCl Não descartar em águas de esgoto. Não entrar em contato com o produto e limpar com agente secante. FeCl3 Neutralizar o sobrenadante, verificar eficiência da precipitação e descartar na pia sob água corrente. Tabela 2: Informações adicionais dos reagentes utilizados. - = Dados não disponíveis Resultados: Cálculo da massa: Massa do papel filtro cheio (ácido acetil-salicílico)= 7,0098 g Massa do papel filtro = 0,8961 g Diferença (g) = 7,0098- 0,8961 = 6,1137 g Cálculo do rendimento: 10,08 g ------------------- 100 % 6,1137 g------------------- x x= 60,6 % Substância Massa (g) P.F. (°C)* Rendimento da Reação (%)** Observações Ácido acetil-salicílico 6,1137 126: começou a liquefazer; 138: totalmente líquido. 60,6 Também seria possível determinar o P.F. sem o aparelho, utilizando um tubo de Thiele ou um banho de óleo. *Comparar o PF experimental com aquele obtido na literatura **Comente o rendimento obtido (Ver discussão) Discussão: O rendimento de AAS obtido (60,6%) foi regular, entretanto, outros grupos conseguiram obter rendimentos superiores a 80%, o que indica que talvez tenha ocorrido alguns erros procedimentais como perdas de massa na transferência entre vidrarias e na filtração, que culminaram em uma menor quantidade do produto. A faixa de fusão experimental (aproximadamente 126ºC - 138ºC) é bem próxima ao ponto de fusão relatado na literatura (135ºC). A variação existente pode ser atribuída pela presença de ácido salicílico (que não reagiu) no produto, ou então pelo fato de que não foi realizada a maceração dos cristais com o pistilo e almofariz, fazendo com que as “pedras” de AAS dificultassem a visualização da mudança defase no aparelho. O teste do ácido hidroxâmico foi positivo (coloração violeta acobreada/ avermelhada), evidenciando a formação do AAS, mas ainda com alguma porcentagem de ácido salicílico. Este teste baseia-se na interação de um éster com o cloridrato de hidroxilamina e etanol em meio básico, dando origem ao sal do ácido hidroxâmico. Em meio ácido, este sal converte-se em ácido hidroxâmico que reage com cloreto férrico formando um complexo de coloração violeta. Um exemplo dessa reação é descrito abaixo: Outro teste que também é útil para a verificação da pureza do éster é o “Teste de pureza com cloreto férrico” que consiste na interação dos AAS e do ácido salicílico ( um em cada tubo de ensaio) com 0,5 mL de água e 1 gota de cloreto de ferro (1%), juntamente com um terceiro tubo controle, que contém apenas a água e o cloreto de ferro. O tubo com o AAS produzido em aula apresenta coloração violeta avermelhada acusando contaminação com ácido salicílico, onde este último puro apresenta coloração totalmente violeta. Conclusão: Levando em conta todos os testes realizados em aula prática, pode-se concluir que a realização da síntese do ácido acetil-salicílico é é um procedimento razoavelmente simples de ser executado, sem ser necessário aparelhagens muito sofisticadas nem técnicas muito laboriosas. É importante ressaltar que a síntese poderia ser feita também com cloreto de acetila, uma vez que este composto também possui carbonila reativa, de suma importância na reação. Questões: 1- Escreva o mecanismo da reação observada. Resp.: Anexo 2- Qual reagente é o limitante e qual está em excesso? Por que um deles está em excesso? Resp.: O ácido salicílico é o reagente limitante e o anidrido acético está em excesso. É possível visualizar esta informação pela reação e cálculos abaixo: Pela reação, tem-se a estequiometria 1:1, portanto: 138,121g de ácido salicílico - 1 mol 10,08g - x mol (massa pesada) x = 0,073 mols de ácido salicílico, portanto, ele é o reagente limitante 102,09g de anidrido acético - 1 mol 15g - x mol (massa pesada) x = 0,15 mols de anidrido acético, portanto, ele é o que está em excesso. O anidrido está em excesso para que haja o deslocamento do equilíbrio favorecendo a formação do produto, pois assim o rendimento será maior. Referências bibliográficas: Disponível em: http://www6.fcav.unesp.br/intralab/substancias.php Acesso em: 20/04/2018 Disponível em: https://www.fca.unicamp.br/portal/images/Documentos/FISPQs Acesso em: 20/04/2018 Disponível em: http://cetesb.sp.gov.br/emergencias-quimicas/manual-de-produtos-quimicos Acesso em: 20/04/2018 Disponível em: https://www.oswaldocruz.br/download/fichas Acesso em: 20/04/2018 Química Orgânica Experimental – Técnicas de Escala Pequena. R.G. Engel, G.S. Kriz, G.M. Lampman, D.L. Pavia. 2ª Ed. São Paulo; bookman,2009.p. 59-63. Roteiro das aulas práticas - Química Orgânica I, Departamento de Química Orgânica e Inorgânica - Universidade Federal do Ceará, 2017. Disponível em: https://pt.slideshare.net/nunes_ufc/roteiros-de-qumica-orgnica-i Acesso em 22/04/2018 Substância P.F. (ºC) P.E. (ºC) Densidade (g/mL) a 20ºC Solubilidade em água Toxicidade Ácido acético glacial 16,7 117,9 1,051 Miscível em água Irritante para: nariz e a gargante. Se inalado,causará tosse, náusea, vômito ou dificuldade respiratória. Queima os olhos e a pele. Acetato de sódio anidro 324,0 >400,0 1,52 365,0 g/L Irritante para o nariz ,garganta e olhos.Se inalado, causará tosse, dificuldade respiratória e náusea. Anilina -6,0 184,2 1,022 3,7 g/ 100 mL de H₂ O à 30 °C Causa efeitos irritantes como: náusea, vômitos e reações alérgicas. Tóxico por inalação, em contato com a pele e por ingestão. Zinco metálico em pó 419,53 907,0 - Insolúvel g/ mL Pode ser nocivo se inalado, ingerido ou absorvido pela pele. Pode causar irritação dos olhos. Pode causar irritação da pele. Exposição de longa duração pode causar irritação pulmonar e dores musculares. Acetanilida 115,0 304,0 1,22 g/cm³ 5 g/L à 20 °C Irritação das vias digestivas, náusea, vômito, dores abdominais e nefrite( distúrbios renais). Irritante para pele e olhos. HCl -15,3 110,0 1,15 ∞ Efeito tóxico em espécies aquáticas. Causa irritações e queimaduras na pele e mucosa oral. Tabela 1: Valores teóricos de propriedades físico-químicas dos reagentes - = Dados não disponíveis Substância Descarte Diagrama de Hommel Ácido acético glacial Enviar para instalação autorizada para tratamento de efluentes ou incinerar em instalações autorizadas, de acordo com legislação e regulamentações ambientais vigentes. Acetato de sódio anidro Dissolver ou misturar o material com um solvente combustível e queimar em incinerador químico equipado com pós-combustor e purificador de gases. Anilina Seguir as normas locais do controle do meio ambiente ou incinerar. Zinco metálico em pó Dissolver ou misturar o material com um solvente combustível e queimar em incinerador químico equipado com pós-combustor e purificador de gases. Acetanilida Realizar o tratamento ou encaminhar ao entreposto onde posteriormente será enviado a empresa apropriada e queimado em um incinerador químico com pós queimador e lavador de gases. HCl Não descartar em águas de esgoto. Não entrar em contato com o produto e limpar com agente secante. - = Dados não disponíveis Substânci a Massa (g) P.F. (°C)* Rendimento da Reação (%)** Observaçõe s Acetanilida Discussões e resultados:::::
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