1º Ciclo Enologia Química Orgânica I TRABALHO PRÁTICO Nº5 SÍNTESE DA ASPIRINA INTRODUÇÃO O ácido acetilsalicílico é, desde há muito, utilizado como analgésico, anti-inflamatório e antipirético. Comumente designado por aspirina, nome pelo qual foi patenteado pela empresa alemã Bayer em 1893, e que, entretanto, caiu no domínio público, encontra-se entre as mais fascinantes e versáteis drogas conhecidas da Medicina. A aspirina é a principal droga usada actualmente para reduzir a febre, processo para o que é particularmente adequada. Como anti-inflamatório tornou-se no tratamento mais largamente eficiente para a artrite. O método industrial de produção de aspirina é semelhante ao que iremos utilizar neste trabalho prático e envolve a transferência, catalisada por ácido, de um grupo acetilo do anidrido acético para um grupo hidroxilo fenólico do ácido salicílico (figura 1). O OH O OH OH O CH (C H 3 C O ) 2 O , H 3 P O 4 O m icroondas, 5 m in. Á cid o salicílico 3 Á cid o a cetilsa licílico (A sp irin a ) Figura 1 – Síntese da aspirina. A transferência do grupo acilo (R-CO+) efectua-se em Química Orgânica de diversos modos, através de moléculas do tipo R-CO-X, em que X é um bom grupo de saída. Um nucleófilo, ataca o carbono do grupo carbonilo, dá origem a um intermediário tetraédrico, que expulsa em seguida o grupo de saída (figura 2). Os ésteres, anidridos e halogenetos de acilo são compostos que podem sofrer reacções deste tipo. 1 1º Ciclo Enologia Química Orgânica I R X C X R R C O Nu Nu C O + X O Nu interm ediário tetraédrico X = O R ´ (éster), O C O R (anidrido), H alogéneo; N u = nucleófilo Figura 2 – Mecanismo da reacção de substituição nucleófila no carbono de um grupo acilo. A síntese da aspirina pelo método que iremos utilizar neste trabalho prático, envolve uma reacção de acetilação de um álcool catalisada por ácido, na qual o nucleófilo (grupo OH) ataca o carbono de um grupo carbonilo do anidrido acético, dando origem a um intermediário tetraédrico, que expulsa em seguida o grupo de saída (CH3COO-) (figura 3). O C H 3C + C O O O O CH H O P 3 OH C OH C H 3C O CH H 2P O 4 + 3 - OH catalisador ácido OH OH O Á cid o salicílico O H C 3 HO O O H C 3 HO H C O H 3P O 4 + O H C O O O C catalisador ácido O O H CH + C CH 3 H 2P O 4 - 3 interm ediários tetraédricos O OH O HO O O H 3C C O H + O O CH C CH O 3 3 + HO C CH 3 O Á cid o a cetilsa licílico (A sp irin a ) Figura 3 – Mecanismo da reacção de acetilação de um álcool com anidrido acético, catalisada por ácido 2 1º Ciclo Enologia Química Orgânica I Nos sistemas biológicos, R-CO-X é normalmente um fostato de acilo ou um tioéster. O coenzima-A (CoA) é um dos tióis mais importantes que a natureza utiliza para efectuar acilações e que surge esterificado pelo ácido acético no acetil-SCoA (figura 4). NH O N Me O O Me S OH O N H N H Me P O N OH O P N O 2 N O O HO H H O H OH H HO P O OH Figura 4 – Fórmula de estrutura do acetil coenzima-A No presente trabalho a acetilação do ácido salicílico será realizada num forno de microondas, procedimento que tem como principais vantagens proporcionar condições experimentais suaves para a reacção (não se tornando necessária a utilização de banhos de óleo quentes e placas de aquecimento) e reduzir drasticamente o tempo da mesma. A evolução da reacção será controlada por cromatografia em camada fina (c.c.f.) e a pureza do produto obtido avaliada através do respectivo intervalo de fusão. 3 1º Ciclo Enologia Química Orgânica I MATERIAL NECESSÁRIO • 1 Copo de vidro de 50 mL • Lâmpada de UV • 2 Vidros de relógio • Banho de gelo • 1 Pipeta graduada de 5 mL • 1 Vareta de vidro • 1 Espátula • Placa de aquecimento • Pompete • Funil de Büchner • Pipeta de Pasteur • Papel de filtro • Forno de microondas • Kitassato • Placas de sílica gel para c.c.f. • Estufa • Capilares para aplicação de amostras em c.c.f. • Capilares de ponto de fusão • 3 “politop´s”. • Aparelho medidor de pontos de fusão • Câmara de eluição REAGENTES • Ácido salicílico • Solução etérea de ácido acetilsalicílico • Anidrido acético • Solução etérea de ácido salicílico • Ácido fosfórico • Água destilada • n-Hexano • Acetato de etilo PROCEDIMENTO Coloque, num copo de vidro de 50 mL, 1,40 g de ácido salicílico, 2,9 mL de anidrido acético e uma gota de ácido fosfórico. Cubra o copo com um vidro de relógio e coloque-o num forno de microondas, no modo de potência média, durante 5 minutos. Retire, com cuidado, o copo do forno de microondas e deixe arrefecer à temperatura ambiente. 4 1º Ciclo Enologia Química Orgânica I Entretanto, numa placa de sílica para cromatografia em camada fina, previamente preparada para a colocação de três amostras, coloque uma alíquota da mistura reaccional, uma alíquota da solução etérea de ácido salicílico e uma da solução de ácido acetilsalicílico. Após o desenvolvimento do cromatograma (n-hexano/acetato de etilo – 7/3) deverá observar, sob luz UV, uma única mancha que corresponde ao produto da reacção. Se ainda observar a presença de material de partida coloque a mistura reaccional no forno de microondas durante mais 5 minutos. Se a reacção estiver completa, depois de arrefecido à temperatura ambiente, coloque o copo contendo a mistura reaccional num banho de gelo para garantir a cristalização completa do produto. Adicione água destilada gelada e recolha então os cristais formados por filtração sob vácuo num funil de Büchner e proceda à sua recristalização com água destilada. Transfira o papel de filtro contendo os cristais para um vidro de relógio e coloque o conjunto a secar na estufa. Depois de secos, determine a massa dos cristais obtidos, o respectivo intervalo de fusão e calcule o rendimento da aspirina obtida. BIBLIOGRAFIA Mirafzal, G. A.; Summer, J. M. J. Chem. Educ., 2000, 77, 356-357. Williamson, K. L. Macroscale and Microscale Organic Experiments, 3ª Ed., Houghton Mifflin Company, Boston, 1999. Biossíntese de Produtos Naturais, 1ª Ed., Ana M. Lobo e Ana M. Lourenço, IST Press, Lisboa, 2007. 5