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Universidade Federal Do Mato Grosso
Campus Várzea Grande
Instituo de Engenharia – IENG
Engenharia Química
Síntese do Salicilato de metila
Cecília Mattar
Isnarah Márcia Barbosa Taxoto
Rafaela dos Santos Pereira
Vinícius Silva Alves
Cuiabá – MT, 2017
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Sumário
Introdução .................................................................................................................................... 2
Objetivos ...................................................................................................................................... 5
Parte Experimental ..................................................................................................................... 6
Materiais e Reagentes ............................................................................................................... 6
Procedimento Experimental ...................................................................................................... 6
Resultados e Discussão ............................................................................................................ 7
Questionário ................................................................................................................................ 9
Conclusão .................................................................................................................................. 10
Referências ............................................................................................................................... 10
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Introdução
Os compostos orgânicos estão presentes fazem parte, em todo o tempo,
da vida humana. Em decorrência da tetra valência dos átomos de carbono e da
capacidade destes de formar cadeias longas e relativamente estáveis, existe
uma infinidade de moléculas orgânicas e estas são, por vezes, mais complexas
que as moléculas inorgânicas[1].
Graças a essas características, substâncias constituídas por essas
moléculas podem ser constantemente produzidas através de sínteses
orgânicas. Dessa forma, a síntese orgânica consiste na construção de
moléculas orgânicas a partir de processos químicos. Essa construção está
diretamente ligada à produção de insumos de interesse tecnológico em
agricultura, como insumos industriais, como substâncias-modelo, de atividade
farmacológica, bioquímica ou terapêutica[1].
Historicamente, as sínteses orgânicas desenvolvem-se de acordo com as
necessidades e curiosidades humanas. Dentre os acontecimentos ligados a
esses processos que marcaram época e são considerados fundamentais para
o desenvolvimento da Química Orgânica, destacam-se as sínteses da ureia,
por Frederich Wöhler em 1828, a partir do aquecimento acidental do cianato de
amônio e a síntese do corante mauveína na tentativa frustrada de preparar
quinina a partir de anilina, por Willian H. Perkin em 1856, que abriu caminho
para o desenvolvimento da Química Medicinal[1].
A associação entre Química Medicinal e Química Orgânica, evidente na
busca de Perkin, reflete a Química Orgânica Sintética atual, onde os principais
alvos dos estudos, desenvolvidos por químicos orgânicos, focam a síntese de
produtos com atividades biológicas e farmacológicas destacadas[1].
O desenvolvimento de novos meios de síntese, em decorrência da
descoberta de novas reações e substâncias (formação da ligação C-C e
reagentes organometálicos de metais de transição), permitiu, a partir de
meados do século XX, um acelerado crescimento das sínteses orgânicas[1].
A Química Orgânica sintética mostrou, nas duas últimas décadas, que é
possível a preparação de produtos naturais, ou mesmo não naturais, de alta
3
complexidade. O contínuo desenvolvimento de novas metodologias sintéticas e
o aperfeiçoamento constante das técnicas de análise orgânica, conjugados
com uma grande variedade de reações e metodologias associadas aos
avanços das técnicas instrumentais, permitiu a preparação de moléculas com
alto controle da seletividade[2].
A procura por alternativas sintéticas mais viáveis levou vários
pesquisadores a proporem diferentes rotas sintéticas para uma mesma
molécula. Obviamente o grande número de sínteses para uma mesma
substância, demonstra que, em geral, há um interesse econômico por ela. Um
processo sintético eficiente deve, em linhas gerais, além de possuir um bom
rendimento e pureza do produto, deve possuir seletividade, brevidade (menor
número possível de etapas), permitir recuperação de solventes e matéria-
prima, minimizar efluentes aquosos ou de outros tipos, usar solventes menos
tóxicos e não inflamáveis, evitar misturas de solventes, utilizar solventes e
reagentes baratos e disponíveis, não agredir o meio ambiente, possuir uma
eficiência de volume ("throughtput") aceitável, ser catalítico sempre que
possível[2].
O salicilato de metila, cuja fórmula química é C8H8O3, é um éster
produzido por muitas plantas, em particular pelas plantas do género Gaultheria.
É também produzido sinteticamente e usado como fragrâncias, em alimentos e
em linimentos. Foi isolado pela primeira vez, a partir da planta Gaultheria
procumbens, em 1843 pelo químico francês, que o identificou como um éster
de ácido salicílico e metanol. É um líquido incolor (ou com uma ligeira
tonalidade amarelada) e com um odor característico. Tem uma massa molar de
152,15 g/mol, um ponto de fusão de -8,6ºC e um ponto de ebulição de 222ºC,
decompondo-se aos 340-350ºC. Tem uma densidade de 1,174, um índice de
refracção de 1,538 e uma pressão parcial de vapor de 1 mmHg (54ºC). Tem
uma solubilidade em água de 0,639 g/L (21ºC) e uma solubilidade em acetona
de 10,1 g/g (30ºC). Trata-se de um composto miscível em dietil-éter e em
etanol[3].
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Figura 1: Salicilato de Metila. Retirada de
www.fciencias.com/2014/10/23/salicilato-de-metilo-molecula-da-semana/
Muitas plantas produzem salicilato de metila em quantidades muito
reduzidas, no entanto existem algumas que o produzem em maiores
quantidades: algumas plantas do gênero Gaultheria, incluindo Gaultheria
procumbens; algumas espécies do género Betula, particularmente as do
subgênero Betulenta, como B. lenta; todas as espécies do género Spiraea
Auguste André Thomas Cahoursa, também conhecidas como ulmárias. Este
composto é produzido, muito provavelmente, como mecanismo de defesa
contra herbívoros. Se uma planta for atacada por algum inseto herbívoro, a
libertação deste composto pode servir para atrair insetos benéficos que irão
matar a praga. Além da sua toxicidade, o salicilato de metila também pode ser
usado pelas plantas como feromônio para avisar plantas vizinhas da presença
de patógenos, como o vírus do mosaico do tabaco [3].
O salicilato de metila também pode ser sintetizado, por esterificação do
ácido salicílico com metanol. O salicilato de metila comercializado é sintetizado
em laboratório, mas no passado era obtido por destilação de galhos de Betula
lenta ou de Gaultheria procumbens. Tem sido utilizado, em concentrações
elevadas, como analgésico e rubefaciente em linimentos para tratar dores
musculares e das articulações, sendo mais eficiente nos casos de dor aguda
do que nas situações crónicas. Em concentrações baixas (inferiores a 0,04%),
este tem sido usado como aromatizante nas pastilhas elásticas. Quando
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misturado com açúcar e seco, este composto torna-se uma fonte de
triboluminescência[3].
É ainda um dos constituintes doelixir Listerine®, funcionando como
agente antisséptico. Também tem sido usado como fragrância para mascarar o
odor de alguns pesticidas de organofosfato e como agente atrator de abelhas
Euglossini macho. Este composto tem ainda aplicação na microscopia e na
imunohistoquímica, para remover o excesso de pigmentos das amostras de
tecidos animais ou vegetais. É também usado como agente de transferência,
para produzir uma cópia manual de uma imagem numa superfície [3].
A aplicação deste composto em borrachas antigas permite restaurar as
suas propriedades elásticas originais, sendo usado principalmente em
impressoras e nos pneus de carrinhos eléctricos [3].
Na sua forma pura, o salicilato de metila é tóxico, especialmente quando
ingerido. Uma colher de chá (5mL) de salicilato de metilo contém 7g de
salicilato, o que corresponde a mais de 23 pastilhas de aspirina de 300mg. A
menor dose letal publicada foi de 101 mg/Kg corporal em adultos humanos. A
maioria dos incidentes de intoxicação por salicilato de metilo resulta no abuso
da aplicação dos tópicos analgésicos, especialmente nas crianças. O salicilato
pode ser quantificado no sangue, plasma ou soro para confirmar diagnósticos
de envenenamento[3].
Objetivos
Síntese do salicilato de metila através do Ácido Salicílico e metanol via
catálise ácida.
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Parte Experimental
Materiais e Reagentes
• Balão volumétrico 100 ml
• Condensador de refluxo
• Béquer
• Destilador rotativo
• Ácido salicílico
• Ácido salicílico
• Agua destilada
• Diclorometano
• NaHCO3
• Sulfato de sódio
Procedimento Experimental
Primeiramente em um balão de 100 ml e condensador de refluxo
adicionou-se 3,45 g de ácido salicílico, 20 ml de metanol e 1 ml de ácido
sulfúrico concentrado, depois se aqueceu a mistura em uma temperatura de
refluxo de 65ºC por um período de 1 hora. Em seguida adicionou-se 15 mL de
água extraiu-se por 3 vezes com 20 ml de diclorometano, lavando-se a fase
orgânica com uma solução saturada de NaHCO3. Posteriormente a fase
orgânica foi seca com Na2SO4. Filtrou-se a solução e lavada para evaporação
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do solvente por destilação direta no rotaevaporador. Após evaporação obteve-
se um óleo com cheiro mentolado e agradável.
Resultados e Discussão
A síntese do salicilato de metila foi feita através do ácido salicílico com
metanol em meio ácido como segue na Figura 2. Para que a reação acontece é
necessário o fornecimento de calor.
OH
O
OH
Ácido salicilico
Aquecimento
MeOH, H
+
OH
OMe
O
Figura 2: Reação de obtenção do salicilato de metila.Fonte: Autoria
própria
O ácido salicílico é dissolvido em metanol que é um solvente orgânico e
irá fornecer o grupo metila (-CH3) na reação. A reação se inicia com o oxigênio
do grupo carbonila atacando o H3O
+ presente na solução proveniente da
dissociação do H2SO4 no meio.
Como o ácido é um ácido forte temos sua completa dissociação na
solução. O oxigênio então fica protonado dessa forma a dupla ligação se
desfaz e ao mesmo tampo o metanol (nucleófilo) se liga ao carbono do grupo
carbonila por trás da molécula. O hidrogênio do oxigênio protonado ataca o
hidrogênio da hidroxila próxima devido ser mais fácil abstrair este hidrogênio do
que o hidrogênio do meio formando água que é um bom grupo abandonador.
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O par de elétrons da água ataca o H do oxigênio do grupo carbonila
deixando par de elétrons livres que voltam a formar uma dupla ligação com o
carbono carbonílico formando o salicilato de metila como segue na Figura 3.
OH
O
OH
+ CH3OH
OH H
+
OH
OH
+
OH
+ CH3OH
OH
OH
OH
O
+
CH3
H
OH
OH
O
+
O
CH3
H
H
OH
O
CH3
O H
+ OH2
OH
O
CH3
O
+ OH2
Figura 3: Mecanismo de reação da formação do salicilato de
metila.Fonte: Autoria Própria
Em seguida transferiu-se a solução para um funil de separação e
adicionou diclorometano e água para extrair o produto da reação. Como o
salicilato de metila é um composto com caráter apolar este tem maior afinidade
por solventes orgânicos neste caso o diclorometano que pela sua baixa
emissividade em água irá extrair o produto desejado da água.
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Ocorreu a formação de duas fases onde a inferior era a fase aquosa e a
superior a fase orgânica que contem o produto desejado. A fase orgânica foi
lavada com solução saturada de NaHCO3 para neutralização o ácido
catalisador em solução. Em seguida a solução foi seca com Na2SO4 que é um
dessecante passivo, ou seja, adsorve a água presente no meio sendo fácil sua
remoção feita através de filtração.
Após a filtração a solução foi levada para destilação direta no
rotaevaporador para separação do solvente do óleo desejado. A destilação se
mostra eficiente devido à diferença significativa dos pontos de ebulição entre o
óleo e o solvente.
Obteve-se um óleo com aroma mentolado e caráter anestésico ao
contato tópico. Características que indicam a formação do salicilato de metila.
Questionário
1) Escrever a equação da reação de obtenção do Salicilato de metila.
A equação está representada de acordo com a figura 2.
2) Que tipo de reação se verifica na obtenção do Salicilato de metila?
Esterificação.
3) Qual a finalidade da adição de ácido sulfúrico concentrado?
O ácido é o catalisador da reação.
4) Calcular o rendimento teórico de Salicilato de metila se 1,0 kg de ácido
salicílico é usado.
MM ácido salicílico = 140 g/mol MMsalicilato de metila = 154 g/mol
Rendimento caso fosse usado 1,0 kg de ácido salicílico:
140 g ácido salicílico _________ 154 g salicilato de metila
1000 g ácido salicílico ________ m
m = 1100 g de Salicilato de metila
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Massa equivalente a 100% de rendimento, o qual é o tipo teórico.
Cálculo do rendimento da prática:
140 g ácido salicílico ________ 154g salicilato de metila
3,4551 g ácido salicílico _____ m
m = 3,80061 g Salicilato de metila – Rendimento 100%
Massa do balão volumétrico pesado = 138,0367 g
Massa do balão + salicilato = 141,4460 g
Massa de salicilato de metila = 3,4093 g
3,80061 g _______ 100%
3,4093 g ______ R
R = 89,70 %
Conclusão
O objetivo do experimento era a síntese do salicilato de metila por meio
da esterificação do ácido salicílico e metanol em meio ácido. Esta síntese tem
grande uso industrial na produção do seu respectivo óleo que é utilizado como
agente flavorizante e fragrância em produtos de higiene pessoal. Também
utilizado como analgésico tópico devido a suas atividades antirreumáticas [4].
Referências
1. VOGEL, A .I. Química Orgânica Vol. 1. 3ª Ed. Editora: Ao Livro Técnico.
1971
2. SOLOMONS, T. W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2.
9 ed. LTC, 2009
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3. RODRIGUES, João. Salicilato de Metila – Molécula da Semana. Disponível
em <http://www.fciencias.com/2014/10/23/salicilato-de-metilo-molecula-da-
semana/>. Acesso em 21/03/2017.
4. ANVISA., Parecer Técnico nº 6, de 23 de agosto de 2005., Assunto:
Avaliação toxicológica do salicilato de metila. Disponível em <
http://www.anvisa.gov.br/cosmeticos/informa/parecer_salicilato_metila.htm>.
Acesso em 23/03/17.