: Síntese do “Ácido acetilsalicílico” e  Purificação do “Ácido acetilsalicílico

: Síntese do “Ácido acetilsalicílico” e Purificação do “Ácido acetilsalicílico

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

Segundo Semestre 2016

Segundo ano académico

QUIMICA ORGÃNICA EXPERIMENTAL

Profº. Martha Molina

RELATÓRIO

Prática no.3 º e 4º

Título:Síntese do “Ácido acetilsalicílico”

Purificação do “Ácido acetilsalicílico”

Turma_EQM4-M1

Equipa nº2

  1. Dian Dasala-20151547

  2. Mariana da Cunha-20151402

  3. Giraúl Brito-20152351

  4. Kátia Gáspar-20154315

  5. Ivana Borges-20153842

Luanda, Outubro, 2016

Índice

Índice de tabelas e figuras

RESUMO

A aspirina faz parte duma elevada gama de compotos orgânicos de alto agregado comercial, pois é um dos medicamentos mais consumidos em todo o mundo. Desta forma este trabalho retrata um processo de síntese de aspirina, também conhecida como ácido acetil salicílico, que teve como principal objectivo aprofundar os conhecimentos sobre síntese de compostos orgânicos.

O processo de obtenção da aspirina foi subdividido em síntese, purificação, e teste de pureza.A síntese da aspirina consistiu na reacção de acetilação entre o anidrido acético e o acído salicílico (propriedades similares a aspirina mas tóxica), na presença de ácido fosfórico, que actua como agente desidratante, (catalisador da reacção)

Já a purificação consistiu na recristalização do produto obtido, utilizando como solvente uma mixtura de água e álcool etílico, permitindo assim remover o máximo possível das impurezas como reagentes. O teste de pureza permitiu verificar que a metodologia utilizada é viável sendo que se obteve um grau de pureza aceitável em comparação com o de uma amostra de aspirina comercial. Entretanto o rendimento do processo foi consequência principalmente das quantidades de massa perdidas durante as transferências.

Palavras chave: Aspirina; Síntese do ácido acetil salicílico; Acetilação; Recristalização.

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ABSTRACT

The Aspirin is part of a high range of organic compounds of high commercial aggregate, it is one of the drugs most consumed worldwide. Thus this work portrays an aspirin synthesis process, also known as acetylsalicylic acid, which had as main objective to deepen the knowledge of synthesis of organic compounds. The process of getting aspirin was divided into synthesis, purification, and purity test. The synthesis of aspirin was the acetylation reaction of acetic anhydride and salicylic acid (similar to aspirin but with toxic properties), in the presence of phosphoric acid, which acts as a dehydrating agent (reaction catalyst). The purification was based in recrystallization of the obtained product, using as a solvent one mixtura of water and ethanol, thereby removing as much of the impurities as reagents. The purity test has shown that the methodology is feasible and that there was obtained an acceptable degree of purity in comparison with a commercial aspirin sample. However, the yield was mainly due to the mass amounts lost during transfers.

Keywords: Aspirin; Synthesis of acetylsalicylic acid; acetylation; Recrystallization.

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  1. INTRODUÇÃO

Actualmente a elevada abrangência de compostos orgânicos numa grande diversidade de produtos químicos do nosso dia-a-dia, torna imprescindível entre químicos dominar os principais processos de síntese de alguns compostos orgânicos de elevado agregado.

Assim sendo este trabalho retrata um processo de síntese de aspirina, também conhecida como ácido acetil salicílico. A aspirina é um dos medicamentos mais consumidos em todo o mundo. O ácido acetilsalicílico também chamado de aspirina é um pó cristalino branco ou com cristais incolores, e pouco solúvel em água.

O ácido salicilico ou salina foi extraído em 1828 através da casca da árvore salgueiro na sua forma cristalina pelo farmacêutico francês Henri Leroux. Em 1897, o laboratório farmacêutico alemão Bayer sintetizou quimicamente a substância com acetato, o ácido acetil salicílico (menos tóxico). Foi o primeiro medicamento a ser sintetizado pela indústria farmacêutica e de extrema importância e difusão no período pós 1º guerra mundial.1

O ácido salicílico é preparado pela síntese de Kolbe-Schmitt, em que os fenóis ou os seus sais de sódio em um orto altamente regioselectiva sofrer carboxilação com dióxido de carbono, em altas temperaturas e pressão.(Carey, 1999)

Para a síntese do anidrido acético são utilizados 2 processos :

  • oxidação acetaldeído (usando como catalisador Mn e Cu)

  • desidratação do ácido acético.

O último é o processo de obtenção do anidrido mais comum. O ácido acético neste processo é termicamente dissociado em ceteno e água por aquecimento à 700-750 ºC na presença de fostato de trietila sob pressão reduzida. A conversão é de 80 %. O reativo ceteno reage rapidamente com ácido acético na temperatura de 45-44 ºC sob pressão reduzida para obter anidrido acético. O rendimento desse etapa é virtualmente quantitativo.2

A práctica consistiu em tratar o ácido salicílico com anidrido acético, em presença de ácido fosfórico, que actua como catalisador para a síntese do acido acetilsalicílico.

Efectuaram-se as seguintes operações unitárias: pesagem, filtração, cristalização e secagem.

No final de um processo de síntese raramente se consegue obter um produto sintético puro a 100%, isto porque ao longo da síntese podem ocorrer reações secundárias assim como é também possível que a própria reacção de síntese não seja completa. Deste modo os reagentes podem ficar misturados com o produto sintetizado. Devido a este fato é necessário proceder a uma purificação dos produtos após o processo de síntese, a fim de obtermos um produto puro.

I.1-OBJECTIVOS

  1. Aprofundar os conhecimentos sobre síntese de compostos orgânicos

  2. Fundamentar o método de síntese aplicado para obter o ácido acetilsalicílico.

  3. Fundamentar os métodos utilizados para a purificação do ácido acetilsalicílico.

  4. Propor um método para a comprovação da pureza do produto obtido.

  5. Desenvolver habilidades no uso dos utensílios utilizados na prática.

  6. Desenvolver conhecimentos e habilidades no manuseio do equipamento, acessórios e substâncias perigosas.

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  1. MATERIAIS E METODOLOGIA

II.1-Síntese do AAS

Na primeira experiência obtivemos o ácido acetilssalicilico, apartir da reação do ácido salicilico com o anidrido acético, em que a reacção foi catalisada com o ácido fosfórico 85% na qual foi realizada num copo de precipitação, que posteriormente o mesmo foi aquecido em banho-maria no intervalo de temperatura 50 – 60 durante 15 minutos. Passado o tempo estipulado adicionou-se 10 gotas de água destilada posteriormente 20 ml de água fria em banho de gelo até a cristalização. Utilizando o funil de Buchner filtramos os cristais e posterimente fizemos duas lavagens seguida de outra filtração.

Fig.1. Materiais utilizados

II.2- Purificação do AAS obtido por recristalização

O Segundo experimento baseou-se na purificação ( Recristalização) do produto obtido do experimento anterior. O mesmo foi transferido para um Erlenmeyer e adicionou-se 10 ml de etanol, em seguida aqueceu-se em banho- Maria até a dissolução total. Em aquecimento continuo adicionou-se 25 ml de água destilada. Após a ebulição da dissolução filtramos a mesma em um funil cónico previamente aquecido. Deixamos repousar o filtrado em banho de gelo até recristalização. Para a total remoção da água filtramos em um funil de Buchner. Por fim transferimos os cristais para uma placa de petri e colocamos na estufa durante 12 horas a uma temperatura de 60 para a total remoção da humidade.

II.3-Teste de Pureza do AAS

O terceiro experimento baseou-se no teste de purificação do ácido acetilssalicilico ( aspirina ). Utizando um espectrometro infravermelho ( Nicolet is10 ) colocamos uma quantidade de amostra na zona da luz infra-vermelha do espectrometro, usando o software do instrumento utilizado analisou-se o percentagem dos compostos contidos na amostra.

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III- RESULTADOS E DISCUSSÕES

III.1- Sintese de AAS

No decorrer da síntese do AAS, após mixturarmos o anídrido acético, e ácido salícilico, as gotas de ácido fosfórico actuaram como catalizador da reacção de acetilação. No primeiro instante formou-se uma solução com sólidos em suspensão, pelo facto estar envolvida a esterificação de Fischer6 , que requer meio ácido e temperaturas consideravelmente altas. Ao introduzirmos a mixtura em banho-maria o aquecimento, juntamente com as gotas de ácidos adicionadas promovem a reacção de acetilação traduzidas pelo seguinte mecanismo:

Neste mecanismo a 1ª etapa consiste na formação do agente eletrofílico, na reacção entre o anidrido

e o ácido fosfórico. Na etapa a seguir o eletrófilo ataca o grupo OH- do ácido salicílico e forma um ião, que com o resultado de posterior um ataque eletrofilico e, uma ruptura hetereolítica, forma-se outro ião e ácido acético. Na última etapa neste último ião formado, o grupo OH do carbocatião como bom nucleófilo cede um par de eletrões ao carbono resultando numa dupla ligação e saída do protão hidrogênio.7

Resultando assim a seguinte equação global:

Uma das observações tomadas no decorrer do aquecimento foi a libertação de um odor a vinagre característico do ácido acético

Durante o aquecimento a quantidade de sólidos em suspensão foi diminuido até se apresentar uma solução incolor. Ao se iniciar o resfriamento foram-se formando sólidos brancos com granulações, a aspirina bruta (antes da recristalização) (fig2 dos anexos).

III.2-Purificação do AAS obtido por recristalização

A maior impureza no produto final é o próprio ácido salicílico, para além do catalizador, e anidrido acético, resultantes da acetilação incompleta, ou pela hidrólise do produto durante o proceso de isolamento. Assim nesta experiência a remoção destas impurezas foi realizada por recristalização com um sovente resultante de mixtura de etanol e agua. Assim, o AAS é solúvel em etanol e agua quente mas pouco solúvel em temperaturas baixas, ao contrario das impurezas.8 Assim após a recristalização e secagem a aspirina obteve uma aparência própria de um cristais (fig 3 dos anexos).

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III.3-Teste de pureza e cálculo de rendimento do AAS.

III.3.1-Cálculo de rendimento

Após a secagem a massa do conjunto (AAS+Filtro) foi de 4,745g e massa (Filtro) previamente pesada foi de 1,289g. Assim a massa de AAS será:

m(AAS)=m(AAS+Filtro)-m(Filtro)=4,745g-1,289g=3,456g.

Sabendo que a massa de ácido salícilico usada foi de 4 g e as massas molares de ácido salícilico e AAS são respectivamente 138,1g/mol e 180,1g/mol, e ainda que pela estequiométria da equação global a proporção é de 1:1 calculamos a massa teórica da seguinte maneira:

Ác. Salícilico AAS X5,217g

138,1g----------------------180,1g m(teórica)=5,217g ƞ

4g-------------------------------X

Sendo este um rendimento aceitável, causado pelas perdas materiais no decorrer da experiencia como por exemplo uma certa quantidade de AAS que se perdeu ao filtrar em funil cônico (fig.2 dos anexos).

III.3.2-Teste de pureza

Ao utilizamos o espectrômetro obtemos os seguintes resultados

Fig.2. Espectros obtidos com aspirina comercial e AAS sintetizado, em Absorvância (%) vs número de onda (cm-1)

Assim obtivemos uma pureza de 79,69% de AAS, que é um bom resultado, frente a pureza de 80,08% de AAS na aspirina comercial utilizada na imagen a esquerda.

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  1. CONCLUSÃO

A metodologia proposta para a síntese do ácido acetilsalicílico mostrou-se simples e eficaz por sua vez. Uma vez que o rendimento obtido foi de 66% para a síntese do AAS, um rendimento satisfatório visto que não pudemos obter um valor mais próximo de 100% devido as perdas durante o aquecimento e filtração, assim como na transferência de reagentes.

A metodologia proposta para a purificação do ácido acetilsalicílico com o álcool etílico foi de fácil manipulação e resulta em um produto mais puro cujo grau de pureza é de 79,61%.

Em relação ao método de purificação, usamos o equipamento denominado ThermoFisher Scientific Nicolet iS10. Tal equipamento foi de fácil manejo e mostrou-se ser um teste simples e muito eficaz, visto que o equipamento tem a capacidade de identificar misturas e compostos desconhecidos, quantidade dos ingredientes na mistura e muito mais. Tal teste era mais válido do que os outros porque nos permitira identificar as impurezas presentes e de que grupo funcional se tratava salientando ainda o facto de que precisávamos de uma amostra de quantidade desprezável para realização do mesmo teste.

Pudemos mais uma vez aprender a manusear novos equipamentos, acessórios e substâncias dentro do laboratório, aprimorando assim as nossas habilidades e futuro posicionamento profissional, para além de nos familiarizarmos com o processo de obtenção de um composto orgânico de grande utilidade na indústria farmacêutica.

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V-BIBLIOGRAFIA

  1. SANTOS, Angélica . OBTENÇÃO DE ÁCIDO ACETILSALICILICO A PARTIr DA ESTERIFICAÇÃO DE FISCHER. Belém, 14 de Set. 2012, p.20.

  1. AUTOR DESCONHECIDO. SÍNTESE DE ÁCIDO ACETILSALICILICO.< http://www.pucrs.br/quimica/professores/arigony/usos01.htm > acessado em 26 Set. 2016.

  1. RODRIGUES, João. Pureza de um composto por determinação do ponto de fusão. <http://www.fciencias.com/2015/02/26/pureza-de-um-composto-por-determinacao-do-ponto-de-fusao-laboratorio-online/> acessado em 26 Set. 2016.

  1. LOPES, Wilson Araújo. ESQUEMA PARA INTERPRETAÇÃO DE ESPECTROS DE SUBSTÂNCIAS ORGÂNICOS NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO. Salvador. p.4, 27 de Maio de 2004.

  1. MACEDO; LIMA; QUEIROZ; COSTA; SOARES; NASCIMENTO. SINTESE DA ASPIRINA. MANAUS, 2010, p.14.

  1. MENDES, Aline Souza; PERUCH, Maria da Gloria Buglione; FRITZEN, Marcio Fritzen. SÍNTESE E PURIFICAÇÃO DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO ATRAVÉS DA RECRISTALIZAÇÃO UTILIZANDO DIFERENTES TIPOS DE SOLVENTES, Brasil, 10 de Fev. 2012, p.18.

  1. PINTO,C,Helena et al.Técnicas laboratorias de química. 1ª Edição. Lisboa: Texto Editora. 1999.vol 1. ISBN-972-47-1243-5

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ANEXO 1-IMAGENS REFERENTES A ETAPAS DO PROCESSO.

Fig.3. Resfriamento da mixtura Fig.4. AAS sintetizado após secagem

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ANEXO 2- INFORMAÇÕES SOBRE O ESPETÔMETRO UTILIZADO

ESPECTRÔMETRO NO INFRAVERMELHO

O espetômetro de infravermelho ou espetofotômetro é um tipo de espectroscopia de absorção, em que a energia absorvida se encontra na região do infravermelho do espectro eletromagnético.

Como as demais técnicas espectroscópicas, ela pode ser usada para identificar um composto ou investigar a composição de uma amostra.

O espectrofotometro no infravermelho se baseia no fato de que as ligações químicas das substâncias possuem frequências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis de energia da molécula (chamados nesse caso de níveis vibracionais). Tais frequências dependem da forma da superfície de energia potencial da molécula, da geometria molecular, das massas dos átomos e eventualmente do acoplamento vibrônico.

Se a molécula receber radiação eletromagnética com exatamente a mesma energia de uma dessas vibrações, então a luz será absorvida, desde que sejam atendidas determinadas condições. Para que ocorra a vibração da ligação química e esta apareça no espectro IV (infra-vermelho), a molécula precisa sofrer uma variação no seu momento dipolar devido a essa vibração. Em particular, na aproximação de Born-Oppenheimer e aproximações harmônicas, isto é, quando o hamiltoniano molecular correspondente ao estado padrão eletrônico, ele pode ser aproximado por um oscilador harmônico quântico nas vizinhanças da geometria molecular de equilíbrio, e as freqüências vibracionais de ressonância são determinadas pelos modos normais correspondentes à superfície de energia potencial do estado eletrônico padrão.

SOBRE O ESPECTROFOTOMETRO Nicolet IS10 FT -IR

Nicolet IS10 FT-IR é excelente em, operação robusta preciso, rápido, ainda simplifica a coleta de dados de laboratório para sua forma mais básica: carregar a amostra, gerar o espectro, e pressione Imprimir. A Nicolet IS10 FT-IR é um sistema de espectroscopia de infravermelho completa para as necessidades de análise de rotina. A Nicolet IS10 oferece a maior confiança na verificação e identificação de materiais e é projetado para a garantia da máxima em sua capacidade de provar e resolver problemas difíceis com um investimento mínimo no tempo. Projetado para uso por qualquer nível de habilidade, este espectrômetro permite que muitas tarefas a serem realizadas com apenas um clique.

Fig.5. Espectrofotometro.

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