5012 Síntese do ácido acetilsalicílico (aspirina) a partir do ácido

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Síntese do ácido acetilsalicílico (aspirina) a partir do ácido salicílico e
anidrido acético
5012
COOH
O
O
O
C4 H 6 O 3
(120.1)
OH
+
COOH
O
H2SO4
+ CH3COOH
O
C7 H 6 O 3
(138.1)
C9H8O4
(180.2)
(98.1)
C2 H 4 O 2
(60.1)
Classificação
Tipos de reação e classes das substâncias
Reação do grupo carbonila em derivados de ácidos carboxílicos, esterificação de anidrido de
ácido carboxílico
ésteres de ácidos carboxílicos, ácido carboxílico, fenol, aromáticos, e catalisador ácido.
Técnicas de trabalho
Reação com microondas, agitação com barra magnética, aquecimento sob refluxo, filtração,
extração, agitação e recristalização.
Instruções (escala em batelada de 100 mmol)
Materiais
Sistema de microondas ETHOS 1600, tubo de vidro (40 cm, NS 29), balão de dois bocais de
100 mL, agitador magnético, barra de agitação magnética (peixinho), condensador para
refrigeração intensiva, funil de vidro sinterizado (6 cm de diâmetro), kitasato, dessecador.
Substâncias de Partida
Ácido Salicílico (pf 157-159 °C)
Anidrido acético (pe 138-140,5 °C)
Acido sulfúrico conc. (96%)
Hidróxido de sódio
Etanol para recristalização
Solução aquosa de cloreto de ferro(III) (0,1 M)
13,8 g (100 mmol)
12,8 g (11.9 mL, 125 mmol)
3 gotas
5g
aproximadamente 30 mL
alguns mL
Reação
O sistema da reação consiste em um balão (100 mL) de dois bocais com uma barra de
agitação magnética, sensor de temperatura e condensador para resfriamento intenso. Para o
balão de reação é transferida uma mistura de 13,8 gramas (100 mmol) de ácido salicílico e
12,8 gramas (11,9 mL, 125 mmol) de anidrido acético, à qual três gotas de acido sulfúrico
concentrado são adicionadas. A aparelhagem é instalada com o auxílio do tubo de vidro no
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sistema de microondas (ver “Instruções técnicas para a construção de aparelhagem de refluxo
padrão no sistema de microondas ETHOS 1600"). A mistura reacional é aquecida por 90
segundos com 900 W a 140°C, sob agitação. Segue-se resfriamento, e a solução amarelada
transparente solidifica, originando uma massa branca compacta e cristalina.
Etapa final
Após resfriamento à temperatura ambiente, o sólido é dividido no interior do balão e agitado
por 30 minutos com 50 mL de água. Na sequência, o sólido é filtrado com um funil de vidro
sinterizado. O resíduo filtrado é lavado no próprio funil, três vezes com 30 mL de água, sendo
que a água escorre sem o auxílio de vácuo. Após a última lavagem, a água residual é
totalmente retirada, com o auxílio de vácuo. O filtrado é desprezado.
O produto bruto que permaneceu no funil é analisado com uma solução de cloreto de ferro III
a 0,1 M para a detecção da possível existência de ácido salicílico (ver análises). Se o resultado
do teste for negativo, o produto é seco em dessecador sobre hidróxido de sódio granulado em
pressão reduzida, até massa constante. Durante o processo de secagem, resíduos de acido
acético também são removidos.
Rendimento: 16,0 g (88,8mmol, 89%); pf 136°C.
Para a purificação adicional, ou seja, caso o produto ainda contenha ácido salicílico, é feita
uma recristalização com etanol/água: o produto bruto é dissolvido sob aquecimento em cerca
de 30 mL de etanol. Em seguida, cerca de 60 mL de água quente são adicionados pelo
condensador de refluxo. A mistura é arrefecida lentamente e, a seguir, o balão é colocado em
um banho de gelo para completar a cristalização. O produto é filtrado em funil de vidro
sinterizado e seco.
Rendimento: 14,6 g (81,0 mmol, 81%); pf 136°C.
Comentários
Sem adição de acido sulfúrico, o rendimento do produto bruto foi de 83% e, adicionalmente,
continha ainda maiores quantidades de acido salicílico. Após a recristalização, o rendimento
foi inferior a 70%.
Se o produto úmido é pré-seco em papel de filtro, consideravelmente menos agente de
secagem é consumido no dessecador.
Gerenciamento de resíduos
Resíduos
Filtrado aquoso
Água-mãe para recristalização
Disposição
Mistura de solventes aquosos, livre de halogênio.
Mistura de solventes aquosos, livre de halogênio.
Tempo
Cerca de uma hora, sem a recristalização.
Grau de dificuldade
Fácil
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Caracterização
Dependência temperatura-tempo das etapas de reação no campo de microondas
Síntese do ácido acetilsalicílico
1000
160
Temperatura [°C]
120
T1 [°C]
800
Energie [Watt]
700
100
600
80
500
400
yjyy
60
Energia [W]
900
140
300
40
200
20
100
0
0
200
400
600
800
1000
0
1200
Zeit [sec]
Teste com o cloreto de ferro (III)
São adicionados cerca de 10 mg da substância a ser testada, que são dissolvidos em cerca de 5
ml de etanol. A este solução adiciona-se e de 1 a 2 gotas de uma solução aquosa de cloreto de
ferro(III) (0,1 M). Uma coloração violeta intensa na solução mostra a presença de ácido
salicílico.
A cromatografia gasosa não é aplicável como método de análise, uma vez que tanto o ácido
salicílico quanto o produto descarboxilam na coluna de CG.
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Espectro de RMN 1H do produto (300 MHz, CDCl3)
8.2
8.0
7.8
7.6
7.4
7.2
(ppm)
8.0
7.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
(ppm)
δ (ppm)
8,12
7,62
7,36
7,15
2,35
7,26
Multiplicidade Números de H
dd
dt
dt
dd
s
Atribuição
1
1
1
1
3
6-H
4-H
5-H
3-H
CH3
solvente
4
7
COOH
1
6
O
9
8
2
3
5
O
4
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Espectro de RMN 13C do produto (300 MHz, CDCl3)
160
140
120
100
80
60
40
20
(ppm)
δ (ppm)
170,06
169,78
151,25
134,90
132,52
126,18
124,01
122,24
21,02
76,5-77,5
Atribuição
7
C-7
C-8
C-2
C-4
C-6
C-5
C-3
C-1
CH3
solvente
COOH
1
6
O
9
8
2
3
5
O
4
5
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Espectro de infravermelho do produto (KBr)
1,12
1,0
0,9
0,8
0,7
Egy 0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,00
4000,0
3000
2000
1500
1000
400,0
cm-1
(cm-1)
3300 - 2500
1760
1700
1600, 1575
Atribuição
Estiramento O-H, acido carboxilico, sobreposto
ao estiramento C-H
Estiramento C=O, éster
Estiramento C=O, acido carboxilico
Estiramento C=C, areno
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