“OBTENCION DE SALICILATO DE METILO”
RESUMEN Los ésteres pueden prepararse tratando un ácido carboxílico con un alcohol en presencia de un catalizador ácido, que con frecuencia es el ácido sulfúrico concentrado. La conversión de un ácido carboxílico y un alcohol en un éster recibe el nombre especial de esterificación de Fisher, en honor al químico alemán Emil Fisher (1852-1919). La mayoría de ácidos carboxílicos son aptos para la reacción, pero el alcohol debe ser generalmente un alcohol primario o secundario. Los alcoholes terciarios son susceptibles a la eliminación, y los fenoles suelen ser muy poco reactivos para dar rendimientos útiles. 1 En esta práctica se obtuvo el salicilato de metilo, mediante la esterificación de 1 g de ácido salicílico y 3 mL de etanol, catalizado por 1 mL de ácido sulfúrico concentrado, esta mezcla se mantuvo bajo reflujo con agitación durante 15 minutos, después de este tiempo se obtuvieron dos capas, una orgánica y una acuosa, de las cuales, la de interés fue la capa orgánica. Al obtener la capa deseada (orgánica), esta se neutralizó y se lavó con bicarbonato de sodio al 5%. Finalmente, al obtener el éster, se colocó en un vaso de precipitado y se secó con cloruro de calcio anhídrido. PALABRAS CLAVE * Esterificación * Acido salicílico * Salicilato de metilo * Analgésico * Antipirético INTRODUCCION
El salicilato de metilo "aceite de menta", “metilsalicilato” o también conocido como “esencia de gualtería”, es un éster que se deriva del ácido salicílico, el compuesto
del cual se obtiene la aspirina. 2 Es interesante observar, que las estructuras de la aspirina (ácido acetilsalicílico) y de la esencia de gaultería (salicilato de metilo) son muy similares, la primera es un analgésico mientras que la segunda se emplea principalmente como agente aromatizante. No obstante, la esencia de gaultería forma parte de muchos linimentos (son formas líquidas compuestas por una solución o emulsión de vehículo acuoso, alcohólico u oleoso y son elaboradas para uso externo y aplicación mediante fricción sobre la piel. 4), pues se absorbe a través de la piel. Una vez absorbido, el salicilato de metilo puede hidrolizarse a ácido salicílico, el cual actúa como analgésico, aunque sea de forma localizada. 3 El salicilato de metilo es el único de los salicilatos que se utiliza exclusivamente en piel. La absorción en piel fue medida por Atzinger en voluntarios sanos, demostrando que es muy rápida, dada su efectividad como contrairritante, utilizándolo en dolores musculares y en artralgias, en sus presentaciones como linimentos, ungüentos, y otras preparaciones tópicas. Se llevaron a cabo estudios para determinar la penetración tópica o extensión de tejidos, de ésteres y sales de salicilato, en ratas machos Wistar. Se midieron las concentraciones de salicilato en plasma, tejidos que rodeaban el sitio de aplicación y tejidos similares en el lado control (contralateral) al sitio de aplicación. Las aplicaciones tópicas conteniendo concentraciones similares de salicilato, concentran de igual manera en los tejidos estudiados, afirmando que existe absorción sanguínea. 5 La síntesis del salicilato es otra forma de esterificación, donde el ácido salicílico tiene dos grupos funcionales el grupo carboxílico y el grupo hidroxi, de estos dos grupos solamente reacciona el grupo carboxílico con el alcohol en medio ácido
inorgánico. (5) La reacción de esterificación pasa por un ataque nucleófilo del oxígeno de una molécula del alcohol del carbono del grupo carboxílico. El protón migra al grupo hidroxilo del ácido que luego es eliminado como agua. El rol del catalizador es el que aumenta la actividad carboxílica (la carga parcial positiva sobre el átomo de carbono) por pronación de uno de los oxígenos del ácido, lo mismo se puede conseguir utilizando derivados más activos del ácido como los haluros a los anhídridos. (6) OBJETIVO Obtener el salicilato de metilo mediante una esterificación, la cual tiene lugar cuando reacciona el carboxílico del ácido salicílico y el alcohol, formando el éster. METODOLOGIA Material * 1 anillo de fierro chico * 1 Equipo Micrométodo * 1 Pinzas para matraz * 2 Pipetas graduadas de 10 mL * 1 Parrilla eléctrica * 1 Piseta con agua * 1 Probeta graduada de 100 mL * 1 Propipeta * 1 matraz aforado de 100 mL * 1 soporte universal Reactivos * Ácido Salicílico * Ácido Sulfúrico
* Agua destilada * Bicarbonato de sodio al 5% * Cloruro de calcio * Metanol Etapa 1. Adición de ácido sulfúrico y reflujo. En un matraz bola de 10 ml se colocaron 1 g de ácido salicílico y 3 ml de metanol. Se colocó un adaptador de dos vías al matraz, y en la boca se colocó un refrigerante. Se adiciono gota a gota 1 ml de ácido sulfúrico concentrado a través de la boca libre del adaptador a la mezcla con agitación suave, terminada esta adición, se cerró la boca con un tapón y se prosiguió calentando la mezcla en un baño de arena al igual que se mantuvo a reflujo con agitación durante 45 min. Observaciones: Al añadir el ácido sulfúrico concentrado a la mezcla el ácido salicílico con el metanol ésta paso de una coloración transparente a una coloración blanquizca. Como se muestra en la figura 1. Conforme fue transcurriendo el tiempo la mezcla fue tomando una coloración amarillenta-café. Cabe mencionar que durante los primeros minutos del proceso la sustancia no estuvo en reflujo, porque la llave de agua estaba cerrada (figura 2). Figura 1 Figura 2 Etapa 2. Obtención de capa orgánica y de la capa acuosa. Después de ese tiempo, se enfrió el matraz a chorro de agua de la llave. Y se le Añado al matraz de reacción 5 ml de agua destilada, se agito, enseguida se pasó la mezcla a un embudo de separación, el cual se sujetó a un soporte universal con pinzas. Se dejó reposar el embudo destapado con la mezcla el tiempo necesario
para que se separaran las dos capas (orgánica y acuosa). Observaciones: Después de los 45 minutos la sustancia ya fría tenía una coloración ámbar y tenía un olor muy característico de las cremas para dolores musculares (Figura 3). Al agregarse los 5 ml de agua a nuestra sustancia obtenida después del reflujo ocurrió una separación de mezclas (figura 4); pero al pasar esta mezcla al embudo de separación ya no ocurrió la separación de fases de nuevo (figura 5). Figura 3 Figura 4 Figura 5 Etapa 3. Separación de la capa orgánica de la acuosa. Al obtener la separación, se abrió la llave de paso del embudo de separación para dejar pasar la fase orgánica (capa inferior) sobre un vaso de precipitados, al obtenerla se cerró la llave de paso y se colocó en otro vaso de precipitados la fase acuosa (capa superior) contenida en el embudo. Observaciones: Para tratar de que se notaran más las fases de la mezcla se le agregó una pequeña cantidad de bicarbonato de sodio al 5% pero no fue mucha la diferencia (figura 6). Después de esto separamos ambas fases sin son el embudo de separación y desechamos el residuo. (Figura 7). Figura 6 Figura 7 Etapa 4. Neutralización y lavado de la capa orgánica. Se regresó la fase orgánica al embudo de separación para lavarla con 5 ml de
bicarbonato de sodio al 5 % (hasta pH neutro o ligeramente alcalino), separar las capas y descartar la capa acuosa superior. Se repitió la operación para lavar el éster, pero esta vez se utilizaron 3 ml de agua destilada. Observaciones: Por ultimo agregamos los 5 mL de bicarbonato de sodio a la mezcla sobrante para lavar nuestra mezcla mediante la separación de fases (figura 8). Figura 8 Etapa 5. Secado. Se separaron las capas y se transfirió al éster a un vaso de precipitados seco, al cual se le agrego 0.1 g de cloruro de calcio anhidro para secarlo. Finalmente se pasó por decantación a un vaso de precipitados y se medió con una pipeta en volumen de salicilato de metilo obtenido. Observaciones: No pudimos concluir la práctica por falta de tiempo, además de que al final ya no hubo ninguna separación de mezclas (figura 9). Figura 9 RESULTADOS 1 ácido salicílico + 1 CH3OH Ácido salicílico * 1gr * 1 mol * PM: 138.12 g/mol CH3OH * 3 mL
1 salicilato
* 1 mol * PM: 32.04 g/mol Salicilato * 1 mol * PM: 152 g/mol Moles de metanol=3 mL ×1 mol32.04 g/mol 1 cm 3 = 1 mL ρ=mv
0.7918 gm3=m3 mL
m=0.7918gml3 ml=2.3757 g moles de metanol= 2.3757 g × 1 mol32.04 g/mol=0.074 Reactivo limitante (ácido salicílico) moles de acido salicilico=1gr ×1 mol138.12 g/mol= 7.240x10-3 gr de salicilato de metilo=gr de sal ×PM de salicilatoPM de sal =1 gr ×152grmol138.12 g/mol =1.10 gr. DISCUSIÓN Para poder sintetizar el salicilato de metilo fue necesario esterificar el ácido salicilico en presencia de metanol y ácido sulfúrico. Pero antes de explicar cómo se lleva a cabo el mecanismo de reacción, es necesario hacer algunas aclaraciones. Como puede observarse, el ácido salicílico posee un grupo hidroxilo y un grupo aldehído en posicion “orto” uno respecto del
otro, pero estos dos grupos no interacionan entre sí como podria llegar a pensarse, esto se debe a la estabilidad que genera el grupo hidróxilo unido al anillo bencénico, pues este último deslocaliza los electrones sin aparear del oxigeno, asi que estos son menos disponibles a la protonación. 7 , 8
Lado izquierdo: molécula de ácido salicílico con el grupo hidroxilo y el aldehído sustituidos. Lado derecho: estado resonante del hidroxilo con el anillo bencénico. Lado izquierdo: molécula de ácido salicílico con el grupo hidroxilo y el aldehído sustituidos. Lado derecho: estado resonante del hidroxilo con el anillo bencénico. La reacción de esterificación se lleva a cabo de la siguiente manera, los electrones libres del oxigeno que esta unido al carbono del carbonilo formando el aldehído, atraen un proton del ácido sulfúrico que esta en el medio, así que un par electronico del doble enlace se van hacia el oxigeno para estabilizarlo y formandose un estado de tres productos intemediarios, en uno de estos el cabono queda con carga positiva y es justo en ese momento que un par electronico del oxigeno del metanol ataca al carbono. Estados resonantes del carbonilo protonado del grupo aldehído sustituido en el benceno. Estados resonantes del carbonilo protonado del grupo aldehído sustituido en el benceno. Para estabilizar dicha unión, el hidrogeno unido al oxigeno del metanol, se libera como proton y los electrones se quedan en el oxigeno, después el hidroxilo que se formó en lugar del carbonilo, se protona y se forma una molécula de agua que luego se libera, dejando de nuevo al carbono con carga una positiva, entonces libera el hidrogeno del hidroxilo que le queda como un proton y dirige un par electronico del oxigeno, hacia el carbono y forma un doble enlace con este, de dicho modo queda formando el metanoato de metilo sustituido en el anillo bencenoico junto con el hidroxilo que ya estaba de por sí en el anillo, que es la molécula de salicilato de metilo.
Esquema en el que se muestra el mecanismo de reacción para formar el salicilato de metilo a partir del ácido salicílico. Esquema en el que se muestra el mecanismo de reacción para formar el salicilato de metilo a partir del ácido salicílico. CONCLUSION Aunque la sustancia obtenida tenía el olor característico del a salicilato de metilo no logramos llegar hasta la obtención de este, debido a algunas fallas técnicas (lavados) y a la falta de tiempo. BIBLIOGRAFÍA (1) Griffin, Roger W.; Química moderna; Esteres; Editorial Reverte; pp. 382- 385 (2) John C. Kotz y colaboradores, Química y reactividad química, Ed. Thomson, Sexta Edición, pp. 351 (3) H. Dupont Durst y George W. Gokel, Química Orgánica experimental; Ed. Reverte, 1985, pp. 221. (4) Ing. Bioquímico Gómez Zepeda, David; Centro de ciencias Básicas; Algunas drogas naturales y sus usos. (http://www.hierbitas.com/preparacion/Linimentos.htm). 12/11/2011 (5) Laboratorios Columbia S.A. de C.V; Información sobre ultrabengue; (http://www.gcolumbia.com.mx/bengue.htmlhttp://qmp222.blogspot.com/2011/05/si nteis-del-salicilato-de-metilo.html). 12/11/2011 (6) Esterificación; (http://es.wikipedia.org/wiki/Esterificación). 12/11/2011 (7) Lección 14. ALQUILARENOS, FENOLES Y ANILINAS. (http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l14/fenol0.html). 12/11/12. (8) Lección 14. ALQUILARENOS, FENOLES Y ANILINAS.
(http://www.uam.es/departamentos/ciencias/qorg/docencia_red/qo/l14/fenol4.html). 12/11/1
