Universidad de Costa Rica Escuela de Química QU-0215 Laboratorio de Química Orgánica General II Profesor: Godofredo Solano Ph.D Asistente: Marco Gómez Nombre del estudiante: Luis Eduardo Solano Espinoza Carnet: A96016 Grupo: 02 Fecha de entrega: 11 de octubre de 2010 “Síntesis de la aspirina” El uso de plantas medicinales que contienen silicatos se remonta a más de mil años atrás. Algunos indios en Norteamérica usaban el jugo de la corteza de sauce como antipirético y en Sudáfrica se utilizaba como antirreumático. A mediados del siglo XIX se utilizó el ácido salicílico como producto sintético de tal medicina. i En 1853 el químico francés Charles Frederic intentó encontrar una solución el problema de que el ácido salicílico era amargo y causaba molestias al paciente, sin embargo el no creyó que sus resultados tuvieran futuro, y abandonó su proyecto. ii El químico alemán Felix Hoffman, descubrió en 1893 la aspirina, tal y como se conoce hoy, mediante una reacción en la que combinó silicato de sodio con cloruro de etilo. Con esto se logró reducir los efectos secundarios de un medicamento similar que se empleaba antes de ese año para contrarrestar enfermedades como el reumatismo y la fiebre. La Aspirina comenzó entonces a producirse en gran cantidad debido a que esta sí tenía la aceptación del público, además de tener un bajo costo debido al método simple que se desarrollo para su fabricación. iii El objetivo de la práctica es conocer el mecanismo de la formación de la aspirina, así como estudiar la importancia de esta sustancia en la industria y en el campo de la salud.
Cuadro I. Cuadro de Síntesis Reactivos Fórmula C7H6O3 C4H6O3 Peso Mo Molecular 138g/mol 102g/mol ¿Limitante? Sí No Masa usada 1.00g 2.16g Densidad 1.44g/cm3 1.08g/cm3 Volumen 693ml 2ml -3 Moles re reactantes 7.25x10 2.12x10-2 Cuadro II. Cuadro de Síntesis Productos Fórmula C9H8O4 Peso Mo Molecular 180g/mol Moles esperados 7.25x10-3 Masa esperada 1.30g Masa obtenida 0.26g
Resultados y observaciones Cuadro III. Catalizadores Catalizador Concentración HCl 12M H2SO4 18M HNO3 16M H3PO4 14.7M HOAc 17.4M Ácido Fórmico 26.5M
% 36 96 71 85 99.5 90
pKa -7 -5.02 -1.4 2.12 4.76 3.77
Cuadro III. Resultados Peso del compuesto crudo 0.92g Peso del compuesto puro 0.26g
Cuadro IV. Resultados Obtenidos por los grupo 1 y 2 Grupo 1 Grupo 2 % Rendimiento 64 100.76 45 71 30 57.8 102.77 79.23
Ácido HCl H2SO4 HNO3 H3PO4 HOAc Ácido fórmico
Grupo 1 Grupo 2 Punto de fusión 158-160 104-110 132.5-133 129.2-129.7 >160 138-140 158.5-159.8 158-160
Grupo 1 Grupo 2 % recuperación 35 100 65 28 42.4 42.2 55.33 73.47
Grupo 1 Grupo 2 Prueba de fenoles + + + + +
Observaciones La mezcla inicial se volvió lechosa, al calentar y mezclar regresó a ser incolora. A cada pareja de trabajo se le asignó un catalizador diferente para analizar la eficiencia de estos. Los blancos en el cuadro IV fueron reacciones que no se realizaron.
Reacciones COOH
COOH OH
O
O
O
Cálculos
Catalizador
O
O
Discusión En la cuadro IV, se muestran los resultados obtenidos en el experimento realizado por los grupos 01 y 02. El cuadro detalla los porcentajes de rendimiento y recuperación así como el punto de fusión del producto obtenido, parte importante para analizar la pureza. Se puede observar la eficiencia de algunos ácidos cumpliendo una función de catalizadores como el ácido sulfúrico o el fosfórico. Los resultados muestran que en ambos casos que se utilizó H2SO4, la prueba con fenoles (ver Anexo I) tuvo un resultado negativo, así como en un caso con H3PO4. Con los demás ácidos se obtuvieron resultados positivos, esto indica que aún había presente en el producto trazas de ácido salicílico. En el caso propio, se utilizó H 2SO4, se observa que el porcentaje de rendimiento fue alto, un 71%, esto para el producto crudo, el cual al ser recristalizado, su masa se redujo casi a una cuarta parte. El punto de ebullición obtenido se aproxima bastante al teórico, 135ºC, por lo que se puede afirmar que el producto es puro en un alto porcentaje. Sin embargo el porcentaje de recuperación es bajo, probablemente debido a pérdidas durante el proceso de reacción, así como posibles contaminantes en los reactivos y equipos empleados. Se tuvo algunos problemas con la pastilla magnética debido a que al montar el equipo de trabajo esta estaba localizada muy alto y no fue posible al inicio tener un proceso de mezclado efectivo. El resto de la reacción ocurrió sin problema alguno. Analizando los resultados se observa que el catalizador más eficiente no es precisamente el que se esperaba que así lo fuera. El ácido que tiene la pKa más baja es el ácido clorhídrico, por lo que se podría pensar que este sea el mejor catalizador, ya que tiene la posibilidad de protonar un mayor número de moléculas de ácido salicílico, sin embargo, para este experimento la concentración de este ácido es de apenas 35%, por su parte el ácido sulfúrico, el cual tiene una pKa apenas mayor está concentrado en un 96% y es debido a esto que se obtienen mejores resultados con este último catalizador iv.
Para el caso de los productos catalizados por los demás ácidos se observa que los punto de ebullición presenta grandes diferencias algunas inclusive mayores a 25ºC, esto evidencia su poca efectividad como catalizadores para esta reacción. La razón de esto es similar a la explicada anteriormente: a pesar de que las concentraciones de los ácidos son relativamente altas comparadas a la del HCl, sus valores de pKa son aún mayores, lo que les impide activar el reactivo de manera idónea. En la Figura I se muestra el espectro RMN-H de la aspirina y en la Figura II una expansión de este para verlo detalladamente. Cerca de 8.1ppm se observa un doblete de dobletes correspondiente al protón identificado con la letra “ a” en la Figura III, este protón no es protegido en el híbrido de resonancia de la molécula, lo que hace que en el espectro, su correspondiente imagen está ubicada a más campo bajo. Los protones “ c” y “e” tienen carga parcial negativa en el aporte resonante, debido a esto los son los protones del anillo que aparecen a más campo alto. Por último, los 3 protones del grupo metilo están a más campo alto debido a que están alejados del anillo y del grupo COOH.
Figura I. Espectro RMN de la aspirina
Figura II. Ampliación RMN aspirina.
d COOH O
CH3 f
c b
a
O
e
Figura III. Identificación de los protones
Conclusiones •
La concentración del ácido catalizador es muy relevante en su efectividad
•
El valor de pKa para cada ácido es importante también para funcionar como buen catalizador.
•
La recristalización permite obtener un producto más puro debido al desecho de impurezas.
•
El punto de fusión obtenido, cercano al teórico, indica que la reacción se realizó con éxito
Anexo 1. Prueba Fenoles La prueba de Fenoles consiste en comprobar la presencia de este grupo funcional en alguna molécula. La prueba es simple y consiste en la reacción que presenta el fenol con tricloruro de hierro (FeCl3). Los resultados de la prueba con una molécula que no presenta fenoles es negativa y la reacción no se da, sin embargo para el caso positivo, se obtiene una coloración intensa, generalmente azul, verde o púrpura.
v
Referencias
i
Lane Lilley , Linda. Farmacología En Enfermería. Elsevier España, 1999
ii
Alonso Pacho, Ana. Control Global Del Riesgo Cardiometabólico. Ediciones Díaz de Santos, 2009
iii
iv
v
Esteva de Sagrera, Juan. Historia de la farmacia: los medicamentos, la riqueza y el bienestar. Elsevier España, 2005 Harris, Daniel. Análisis químico cuantitativo. Reverté, S.A. 2006 Martínez, David Andreu. Experimentació en química orgànica: manual de practiques. Edicions Universitat Barcelona, 2005
