UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
Disciplina: Química Orgânica Experimental Profª.: Eloisa Andrade
Ana Raquel Oliveira Louzeiro Daniel Nascimento dos Santos Eder José Pereira Júnior Henrique Fernandes Figueira Brasil Jéssica Maria Morais Costa Raimunda Nonata Consolação e Branco
RELATÓRIO REFERENTE À SÍNTESE DE ASPIRINA (ÁCIDO ACETILSALICÍLICO)
Belém, 20 de maio de 2010
1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O uso do ácido acetilsalicílico (ácido 2-acetoxibenzóico), de fórmula molecular C 9H8O4, também conhecido como AAS ou aspirina, tem possivelmente a origem datada no século V a.C., onde, segundo os historiadores, Hipócrates – 460 a.C. - 337 a.C., considerado como “o pai da Medicina” – escreveu que o pó ácido da casca do salgueiro-chorão (Salix babylonica) aliviava dores e diminuía a febre. Este pó ácido da casca do salgueiro-chorão contém salicilatos, que são ésteres dos ácidos salicílicos ou ésteres de um ácido orgânico. Hipócrates provavelmente não conhecia a existência desses ésteres presentes no salgueiro-chorão, mas evidentemente sabia da capacidade curativa dessa árvore, tanto que em 400 a.C. ele já recomendava folhas de salgueiro para doenças e trabalhos de parto (site 1).
Figura 1 - Salgueiro-chorão
A utilização do pó ácido da casca do salgueiro também é mencionada em textos das civilizações antigas do Médio Oriente, Suméria, Egito e Assíria. Sabe-se também que os nativos americanos usavam-no para dores de cabeça, febre, reumatismo e tremores. Mas foi o reverendo da Igreja Anglicana, Edmund Stone (1702 - 1768), que redescobriu em 1763 as propriedades antipiréticas da casca dessa árvore e as descreveu de forma científica. Já em 1828, o princípio ativo da casca do salgueiro, a salicilina ou ácido salicílico, foi isolado na sua forma cristalina pelo farmacêutico francês Henri Leroux, e pelo químico italiano Raffaele Piria. No entanto, esse princípio ativo (salicilina) é amargo e tem efeitos secundários graves, incluindo, em alguns casos, irritação gástrica aguda. Sendo assim, em 1897, o laboratório farmacêutico alemão Bayer, conjugou quimicamente o ácido salicílico com acetato, criando o ácido acetilsalicílico ou
aspirina, que descobriram ser menos tóxico, o que reduziu em grande extensão os efeitos negativos da droga. O ácido acetilsalicílico foi o primeiro fármaco a ser sintetizado na história da farmácia e foi também a primeira criação da indústria farmacêutica (site 2). A aspirina pode ser designada como um éster acético do ácido salicílico ou, como já referido anteriormente, por ácido acetilsalicílico. Esta substância é branca, cristalina, solúvel na água, porém, é mais solúvel no éter e no álcool e possui um sabor levemente ácido. A aspirina exerce uma ação antitérmica, analgésica, anti-gripal e anti-reumatismal, que pode ser usada sob a forma de comprimidos e supositórios. Embora tenha um poder extraordinário, a aspirina é mais perigosa do que geralmente se acredita. A sua toxicidade é tanta que cerca de 15 g podem ser fatais para uma criança pequena. Ela pode causar hemorragia estomacal e reações alérgicas em pessoas que dela fazem uso prolongado. Esta substância é considerada o medicamento mais popular em todo o mundo, há mais de um século a aspirina é usada para aliviar as dores, baixar a febre ou acalmar as inflamações. Mais recentemente foi descoberta a sua capacidade protetora dos enfartes e há estudos científicos que revelam os seus aspectos protetores do cancro e da doença de Alzheimer, pois o ácido acetilsalicílico inibe o funcionamento de hormônios desencadeadores da dor, que podem ser produzidos por quase todas as células do corpo (site 3).
Figura 2 - Comprimido de aspirina
A síntese da aspirina pode ser realizada a partir de uma reação de acetilação do ácido salicílico, que é um composto aromático bifuncional, isto é, possui dois grupos funcionais: fenol e ácido carboxílico. A acetilação consiste na esterificação da função fenol do ácido salicílico com anidrido acético, em presença de gotas de ácido sulfúrico como catalisador. Essa reação ocorrerá através do ataque nucleofílico do grupo -OH fenólico sobre o carbono carbonílico do
anidrido acético, seguido de eliminação de ácido acético, formado como um sub-produto da reação.
Figura 3 – Mecanismo da reação de síntese da aspirina as pirina
A síntese e a purificação da aspirina, assim como a caracterização física da mesma, foram realizadas no Laboratório de Química Orgânica da Universidade Federal do Pará, sob supervisão da professora Eloisa Andrade, sendo seu procedimento experimental descrito posteriormente. A maioria das reações químicas realizadas em laboratório necessita de uma etapa posterior para a separação e purificação adequadas do produto sintetizado. Sendo a purificação de compostos cristalinos impuros geralmente feita por cristalização a partir de um solvente ou de misturas de solventes. Esta técnica chama-se recristalização e baseia-se na diferença de solubilidade que pode existir entre um composto cristalino e as impurezas presentes no produto da reação (site 4). A etapa seguinte será a separação dos cristais formados, ou seja, a filtração, que consistirá em remover o material solúvel. E por fim deverá ser realizada a secagem do material, a qual pode ser efetuada em dessecador ou em estufa, dependendo da amostra. Após a etapa de purificação, é conveniente se realizar o controle físico, ou seja, a caracterização da substância, que consiste na determinação do ponto de fusão, do ponto de ebulição, da densidade, do índice de refração, entre outros. A importância da caracterização física está em verificar a pureza da substância. Sendo assim, no Laboratório de Química Orgânica, realizou-se apenas a determinação do ponto de fusão da aspirina.
O ponto de fusão designa a temperatura na qual uma substância passa do estado sólido ao estado líquido nas condições normais de pressão, coexistindo ambas as fases (sólida e líquida) em equilíbrio. O ponto de fusão, a uma determinada pressão, é um valor constante, característico de uma substância pura, e por isso a sua determinação constitui um método para calcular o grau de pureza da mesma substância. Com isto, se durante a determinação do ponto de fusão de uma o
substância que se pensa ser pura, existirem variações de temperatura superiores a 2 C em relação ao valor do ponto de fusão teórico, a substância não pode ser considerada pura. Porém existem autores que afirmam que a substância só pode ser considerada pura se a variação de temperatura for de no máximo 1°C. No caso da aspirina, o valor teórico do ponto de fusão corresponde a 135°C (site 5). A determinação do ponto de fusão da aspirina foi realizada no Laboratório de Química Orgânica Experimental utilizando-se um aparelho com propriedades automáticas e a partir de então a avaliação a valiação do seu grau de pureza foi feita por comparação com valores tabelados.
Figura 4 - Aparelho usado para a determinação do ponto de fusão da aspirina
2. MATERIAL E MÉTODOS
Síntese da aspirina Material:
ácido salicílico, ácido sulfúrico concentrado, anidrido acético, etanol,
erlenmeyer, béquer.
Procedimento:
Em um erlenmeyer de 125 mL, pesou-se 3,5 g de ácido salicílico,
acrescentou-se 6 mL de anidrido acético 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Agitou-se a mistura e procedeu-se com aquecimento em banho-maria por 20 minutos. Decorrido este tempo, não houve formação do precipitado branco esperado. Portanto, repetiu-se o experimento. Novamente a mistura foi aquecida em banho-maria por 20 minutos e ao final deste tempo, verificou-se a formação de um precipitado branco. O erlenmeyer foi lavado para resfriamento em banho de água fria e adicionou-se 15 mL de água destilada gelada para decompor o excesso de anidrido acético. A mistura foi resfriada até completa cristalização e então, filtrada à vácuo, lavando o sólido com pequenas quantidades de água gelada. O filtrado foi descartado e o sólido retido no papel de filtro foi transferido para um béquer de 100 mL e dissolvido em 10 mL de etanol. A mistura foi levada para aquecimento em banho-maria. Após solubilização total, acrescentou-se 25 mL de água aquecida. O recipiente foi coberto e armazenado na capela para resfriamento e precipitação. Após 6 dias, procedeu-se com filtração simples, onde o papel de filtro foi levado à capela para secagem e pesagem após 7 dias (1,6 g).
Determinação do ponto de fusão da aspirina sintetizada Material: capilar, aparelho de ponto de fusão, aspirina Procedimento:
O capilar é vedado em uma das pontas usando a chama de uma vela.
Transferiu-se para o capilar uma pequena quantidade da aspirina sintetizada (cerca de 2 mm de altura). Colocou-se o capilar no aparelho de ponto de fusão. O intervalo de temperatura foi determinado da seguinte forma: a temperatura inicial foi aquela onde a primeira gota de líquido apareceu e a temperatura final foi aquela em que o último fragmento de sólido fundiu. Após resfriamento do aparelho, o experimento foi realizado novamente.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Cálculo do rendimento da síntese de aspirina. Como o anidrido acético foi a espécie em excesso, o cálculo do rendimento deve ser feito
em relação ao ácido salicílico. 1 mol de ác. salicílico (C 7H6O3)
1 mol de ác. acetilsalicílico (C 9H8O4)
138,1207 g
180,1574 g
3,5 g
X
X = 4,57g (rendimento de 100%)
4,57 g
100%
1,6 g
Rendimento
Rendimento = 35,01%
Análise da pureza da aspirina sintetizada, pela determinação do ponto de fusão. Temperatura inicial
Temperatura final
Temperatura média
Experimento 1
122°C
126°C
124°C
Experimento 2
124°C
127°C
125,5°C
De acordo com a literatura consultada, o ponto de fusão da aspirina corresponde aos 135°C. Este valor não foi confirmado nos experimentos realizados. Conclui-se, portanto, que o composto sintetizado não é a aspirina, ou que o produto ainda apresenta quantidade significativa de impurezas.
4. REFERÊNCIAS Site 1: www.qmc.ufsc.br, acessado em 19 de maio de 2010. Site 2: www.quimica.seed.pr.gov.br, acessado em 19 de maio de 2010. Site 3: www.projecto-aspirina.blogspot.com, acessado em 19 de maio de 2010. Site 4: www.ube-167.pop.com.br, acessado em 20 de maio de 2010. Site 5: www.notapositiva.com, acessado em 20 de maio de 2010. www.cantoverde.org, acessado em 19 de maio de 2010.
ANEXO I – RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES DO ROTEIRO DE QUÍMICA ORGÂNICA EXPERIMENTAL PÁG 38 1)
Pesquisar sobre os fatores que afetam os pontos de fusão de compostos
orgânicos. Os fatores que afetam o ponto de fusão de compostos orgânicos são o tamanho da molécula, sua geometria, e as forças intermoleculares que atuam sobre ela. Para uma mesma função orgânica (hidrocarbonetos, por exemplo), quanto maior o peso molecular do composto (maior cadeia carbônica) maior será a temperatura na qual ele fundirá. Quanto maior a superfície de contato do composto, ou seja, menor número de ramificações, maior será o ponto de fusão. Para funções orgânicas diferentes, deve-se atentar para as forças intermoleculares. Ligações fortes como pontes de hidrogênio aumentam a interação entre moléculas, portanto aumentam seu ponto de fusão.
PÁG 50 1) Calcular o rendimento da reação. Como apresentado anteriormente, o cálculo para o rendimento foi feito em relação à espécie limitante (ácido salicílico). A reação da síntese da aspirina apresentou um rendimento de 35,01%.
2) Classificar o(s) mecanismo(s) da(s) reação(ões). A reação ocorrerá através do ataque nucleofílico do grupo -OH fenólico sobre o carbono carbonílico do anidrido acético, seguido de eliminação de ácido acético, formado como um subproduto da reação.
3) Escrever o mecanismo da reação.
