Universidade do Rio de Janeiro – UNIRIO Centro de Ciências Biológicas e da Saúde – CCBS Escola de Ciências Biológicas – ECB Departamento de Ciências Naturais – DCN Disciplina de Química Orgânica
Prof.: Samira da Guia M. Portugal Curso: Ciências Ambientais Aluno: Bruno Freitas Freitas de Souza Plácido Plácido Turma: A
Nº da Prática: 02
Prática realizada em: 05/09/2011
Título da Prática: Síntese do Ácido Acetilsalicílico Acetilsalicílico (AAS)
Rio de Janeiro
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I.
Objetivos
O objetivo do experimento é realizar a síntese do ácido acetilsalicílico, conhecido popularmente como Aspirina. II.
Introdução
O Ácido acetilsalicílico é popularmente conhecido como Aspirina ou pela sigla AAS. É uma substância com propriedades analgésicas, anti-inflamatórias e antitérmicas ( antipiréticas). A Aspirina interfere na síntese da prostaglandina (o hormônio responsável pela dor e inflamação) por inibir a enzima ciclooxigenase. Os efeitos antipiréticos resultam da inibição da síntese da prostaglandina no hipotálamo. A aspirina também aumenta a vasodilatação e o suor. A inibição da ciclooxigenase também resulta numa diminuição da agregação de plaquetas no sangue, prolongando o sangramento.(Informações vide Bula do medicamento). A Aspirina completou 100 anos em 1999 e é o medicamento mais vendido e conhecido em todo o mundo, tendo uma grande concorrência com o Viagra. Só nos EUA são consumidos cerca de 30 bilhões de comprimidos de aspirina por ano. A produção em laboratório foi efetuada pela primeira vez por Felix Hoffmann, um químico da Bayer, que, em 1897, sintetizou o AAS a partir do ác. Salicílico. O Ácido acetilsalicílico (aspirina) é um f ármaco que se obtém em laboratório através de uma transformação, como produto de uma reação química. Essa reação química de síntese ocorre de acordo com a seguinte equação: Ácido Salicílico + Anidrido Acético
Ácido
Acetilsalicilico + Ácido Acético (A reação ocorre em presença do ácido sulfúrico concentrado que funciona como catalisador). Esse fármaco teve sua síntese feita e baseada na estrutura química de uma substância natural isolada do salgueiro branco ,a
Salix alba.
A síntese do ácido acetilsalicílico ocorre por uma reação de Solvólise. Uma solvólise é uma substituição nucleofílica na qual o nucleófilo é uma molécula do solvente, como o anidrido acético na reação de síntese. O papel do ácido sulfúrico é o de catalisador, que participa da reação na etapa lenta onde pode-se determinar a cinética química, diminuindo a energia de ativação e acelarando a reação de modo que se chegue ao produto final de forma mais rápida. Uma outra parte do procedimento de aquisição do AAS é o uso da técnica de recristalização, que consiste na purificação de compostos sólidos à temperatura ambiente. Para que se tenha sucesso é necessário dissolver a substância em um meio bem quente (facilidade na solubilização) e não dissolver a frio, já que há maior dificuldade para isso.
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III.
Materiais e Métodos
Materiais Utilizados
Ácido Salicílico (5,01g)
Ácido Sulfúrico (0,5 mL)
Água Gelada (60 mL)
Água Morna (40 mL)
Anidrido Acético (7 mL)
Argola
Balança Analítica
Balão de Fundo Chato com Junta Esmerilhada (125 mL)
Bastão de Vidro
Béquer de 1L (para Banho-maria)
Béquer de 100 mL
Béquer de 250 mL
Condensador de Refluxo
Espátula
Etanol (15 mL)
Funil de Filtração
3 Garras
Manta de Aquecimento
4 Mufas
Papel de Filtro
Papel Indicador Universal
Proveta de 25 mL
Pipeta Graduada de 1 mL
Suportes Universais
Termômetro
Vidro de Relógio
Metodologia
Para a montagem do equipamento foram tomados os seguintes passos: Uma manta de aquecimento foi ligada e apoiada sobre ela um béquer de 1L contendo água em uma temperatura entre 50ºC e 60ºC. Dentro desse béquer havia o balão de fundo chato , que foi segurado pela garra. Acoplado a esse balão de forma não tensionada estava o condensador de refluxo, na posição vertical e preso por uma garra na parte superior. Além disso, uma magueira para a entrada de água foi posicionada no orifício inferior do condensador e outra mangueira no orifício de saída da água. Para verificar se a temperatura do banho-maria estava de acordo com o especificado anteriormente foi 2
necessário posicionar também um termômetro preso a uma rolha e a uma garra , perto da parte de trás do condensador. Para começar o experimento foi necessário que alguns reagentes fossem adicionados ao balão de fundo chato de 125 mL. São eles: 5,01g de ácido salicílico, 7 mL de anidrido acético e 0,25 mL de ácido sulfúrico concentrado, à princípio. Obs: Na transferência do sólido para o balão foi utilizado um funil e uma espátula para auxiliar. O balão foi agitado manualmente até a dissolução total do reagente sólido. Após isso, o balão foi acoplado ao condensador de refluxo e aquecido em banho-maria ( 50-60ºC) durante 30 minutos cronometrados. Obs: Para ajudar a manter a homogeneidade da temperatura do banhomaria foi usado um bastão de vidro (com o cuidado de não bater no termômetro), que movimentou a água dentro do béquer. Após o aquecimento, o balão foi resfriado e adicionou-se 50 mL de água gelada. Foi feita uma primeira filtração onde se obteve um líquido. O PH do filtrado foi medido utilizando papel indicador universal . O sólido foi lavado com mais 10 mL de água gelada e o PH medido novamente. Obs: Foram adicionados mais 0,25 mL de ácido sulfúrico e mais uma pequena quantidade de ácido salicílico dentro do balão durante o processo de formação do sólido branco (produto da reação). Recristalizou-se o produto obtido dissolvendo-o em 15 mL de etanol em um béquer de 100 mL. A mistura foi aquecida em banho-maria até a completa dissolução do sólido. A presença de algum precipitado levou à necessidade de uma nova filtração, utilizando papel de filtro com dobradura simples. A solução alcoólica foi transferida para um béquer de 250 mL, contendo 40 mL de água morna ( entre 40ºC e 50ºC ). Essa solução foi deixada em repouso por 1 semana até que fosse esfriada . Posteriormente, foi feita uma nova filtração dos cristais , agora com papel de filtro pregueado e este filtrado deixado em repouso por mais uma semana a f im de que seque e assim se obtenha um maior rendimento. Obs: Foi necessário utilizar a balança analítica para pesar o papel de filtro pregueado e o vidro de relógio. Após essa outra semana, a síntese estava pronta e o rendimento foi calculado e anotado.
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Esquema da Aparelhagem
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IV.
Resultados e Discussão
A importância do banho-maria é que o aquecimento pode ser feito em temperaturas mais baixas que a temperatura de ebulição da água e há a homogeneidade no aquecimento da amostra. Além de que é necessária para evitar que uma amostra cristalize novamente. A temperatura do banho-maria deve estar entre 50-60ºC não podendo ultrapassar de maneira nenhuma esses valores. Caso esse fato aconteça, será necessária a adição de água gelada até que a temperatura abaixe e estabilize, ou então a troca total da água contida no béquer , o que pode ocasionar o atraso do experimento. O motivo do aquecimento é explicado da seguinte maneira: É necessária uma fonte de calor para fornecer energia e haver a formação do complexo ativado, possibilitando assim que ocorra uma reação química. O uso do condensador de refluxo é de extrema importância já que o anidrido acético é facilmente evaporado após o aquecimento. O condensador transforma o gás em líquido novamente quando em contato com as paredes fria do tubo (ocorre troca de calor), retornando para o meio reacional. Evita-se assim que compostos com caráter ácido como este migrem para a atmosfera e cause problemas ambientais e de saúde. Ao medir o PH da água de lavagem do filtrado foi observada uma coloração rósea no papel indicador, apontando que o PH da amostra estaria em torno de 1 e 2 na escala, o que dá um caráter ácido muito forte. Após a segunda lavagem, o PH foi medido novamente e o resultado foi uma coloração parecida com a da primeira e a indicação de uma acidez entre 2 e 3 na escala. O uso da água para a técnica de recristalização é explicada pelo fato da água ser uma molécula polar, ou seja, não dissolveria a aspirina. O uso dessa água gelada aumenta ainda mais o rendimento do experimento no final. Em técnicas de filtração, se o objetivo é obter o sólido, utiliza-se a dobradura do papel de filtro pregueada, pois assim com maior superfície de absorção , pode-se ter um maior rendimento. O papel de filtro e a placa de vidro utilizados foram pesados na balança analítica. O peso do papel de filtro pregueado foi de 1,62g e a da placa 36,82g .O peso do sólido + placa de vidro + papel de filtro foi de __________. O peso do sólido puro foi calculado sendo _________ o que dá um rendimento de _____ %
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Através do cálculo: Ácido acetilsalicílico : C9H8O4 Massa molar = 180 g = 1 mol 138 g de ácido salicílico – 180 g de ácido acetilsalicílico 5,01 g de ácido salicílico -
X
X = 180 x 5,01 / 138 X = 6,53 g 6,53 g equivale a 100 % de rendimento. ___________ equivale a X %
V.
Conclusões
VI.
Respostas do Questionário 1. Escrever a equação da reação de obtenção da aspirina.
+
+
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Mecanismo de reação:
Densidade do ácido acético: 1,08 g/cm³
Volume: 7 mL = 7 cm³
D = m/ v 1,08 = m/ 7,0
m = 7,56 g
ácido salicílico : C7H6O3
Anidrido Acético : C4H6O3
12 x 7 = 84
12 x 4 = 48
1x6=6
1x6=6
3 x 16 = 48
16 x 3 = 48
Total = 138 g = 1 mol
Total = 102 g = 1 mol
M utilizada = 5,01 g
7,56 g - X
N = m / MM
102 g – 1 mol
N = 5,01 / 138
Por proporção : 102 X = 7,56
N = 0,036 mol
X = 7,56 / 102 = 0,074 mol
O acido salicílico é o reagente limitante, pois tem o menor numero de mols.
2. Que tipo de reação se verifica na obtenção da aspirina? A reação envolvida na síntese é a reação de acetilação de fenóis ou reação de substituição cíclica.
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3. Qual a finalidade da adição de ácido sulfúrico concentrado? O ácido sulfúrico concentrado funciona como catalisador da reação, abaixando a energia de ativação e fazendo com que a velocidade da reação aumente. 4. Se fosse feita a determinação do ponto de fusão do produto obtido em laboratório, você esperaria um valor real? Não, o que acontece é a determinação de um intervalo de fusão. A temperatura varia e compara-se com o valor tabelado na literatura. VII.
Referencias Bibliográficas
A INCRÍVEL HISTÓRIA DA DROGA MARAVILHA – Revista eletrônica do departamento
de
química
–
UFSC
<
Disponível
em
:
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/aspirina.html >
MORRISON, R. T., BOYD, R. N. – “Química Orgânica” – Fundação Calouste Gulbenkian – Lisboa, 6° Edição. 1977.
VOGEL, I. ARTHUR - Quimica Orgânica: “Análise Orgânica”, Editora ao livro Té cnico S. A (1971).
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