[PR] 4º Trabalho: Síntese do Ácido Acetilsalicílico

Trabalho 4:
Síntese do Ácido Acetilsalicílico
(pré-relatório)
Lígia Figueiredo
Gustavo Lopes
5 de Maio de 2006
1
Reacções envolvidas
Existem dois métodos comummente usados nos laboratórios para a
síntese de ácido acetilsalicílico. O primeiro envolve a utilização de cloreto de acetilo, tal como Felix Hoffman, o químico original da Bayer, tinha
feito. A reacção é mais rápida mas não se assemelha ao método industrial de síntese. O segundo método usa anidrido acético para provocar
a acetilação. Este método, aquele que executaremos e descreveremos de
seguida, requer o uso de um catalisador (usaremos o ácido sulfúrico – catálise ácida)[1].
O
O
O
+
OH
+
H2SO4
O
HSO4-
O
anidrido acético
ácido sulfúrico
Figura 1: Primeiro passo do mecanismo reaccional.
Atentemos então ao mecanismo da reacção. O primeiro passo (figura 1)
consiste na protonização do anidrido acético pelo ácido sulfúrico. Formase então um catião com um grupo hidroxilo. Este catião é adicionado ao
grupo hidroxilo do ácido salicílico, que fica com uma carga formal positiva. No passo seguinte, o protão (e carga) são transferidos para o átomo
de oxigénio do catião adicionado (figura 2). Por fim, ocorre uma reacção
1
O
OH
O
OH
HO
HO
O
O
OH
+
O
O
O
H
HO
HO
HO
O
O
O
ácido salicílico
Figura 2: Segundo passo do mecanismo reaccional.
O
OH
O
HO
O
H
O
O
O
HO
HO
O
O
O
+
HO
+
H+
OH
O
ácido acético
ácido acetilsalicílico
Figura 3: Terceiro passo do mecanismo reaccional.
de eliminação que origina ácido acético. O outro produto converte-se no
ácido acetilsalicílico apenas pela perda de um protão, o que permite, adicionalmente, a recuperação do catalisador (figura 3).
2
2
Características dos Reagentes e Produtos
As características encontram-se sumariadas na seguinte tabela[2]:
Composto
Fórmula
Química
Descrição
Massa
Dens.
(g/cm3)
P. Fus
(o C)
P. Ebu
(o C)
Ácido
salicílico
Anidrido
acético
Ácido
sulfúrico
C7 H6 O3
138,12
159
160
102,09
1,443
(20◦ )
1,08 (20◦ )
-73
139,9
98,08
1,39 (20◦ )
10
337
Etanol
Água
Tolueno
C2 H6 O
H2 O
C3 H8
46,07
18,02
92,14
0,789
0,998
0,867
(20◦ )
-114
0
-95
78
100
110,6
Ácido
acetilsalicílico
Acetona
C9 H8 O4
180,16
1,39
135
140
58,08
0,792
(20◦ )
-95,4
56,2
Acetato de
etilo
Fenolftaleína
C4 H8 O2
88,11
-83
77,11
318,33
0,902
(20◦ )
1,3
258-262
–
Hidróxido
Sódio
NaOH
Cristais brancos ou pó
cristalino. Indolor
Incolor e com um odor
muito intenso
Incolor e um pouco
viscoso. Odor intenso.
Higroscópico
Incolor. Odor alcoólico
–
Incolor. Líquido com
um odor semelhante ao
benzeno
Cristais brancos ou pó
cristalino. Indolor
Líquido Incolor. Volátil.
Odor intenso e
agradável
Incolor e com um odor
agradável
Indolor. Pó branco ou
liquido
Líquido incolor e sem
odor. Higroscópico
40,00
2,13
323
1390
3
C4 H6 O
H2 SO4
CH3 COCH3
C20 H14 O4
Características de Segurança
Vejamos agora as informações de segurança dos reagentes e produtos
que manipularemos durante a actividade experimental.
Ácido salicílico1
• Riscos
Explosão: Os vapores podem formar misturas explosivas com
o ar.
Inalação: Causa irritação da mucosa muscular e do tracto respiratório superior.
Pele: Causa irritação e possíveis sensações de queimadura. Pode causar erupções cutâneas.
1
Ver [2, CAS 69-72-7].
3
Olhos: Irritação severa que pode resultar em lesão na córnea.
Ingestão: Causa irritação gastrointestinal. Os sintomas incluem
náusea, vómito, diarreia, dor de cabeça, dificuldade em ouvir,
distúrbios visuais, confusão mental e, em casos extremos, convulsões e coma.
• Prevenção
– Manter afastado de fontes de ignição e em local seco e bem ventilado;
– Evitar contacto com os olhos, pele, e roupas;
– Evitar ingestão ou inalação;
– Protecção respiratória;
– Luvas, óculos e vestuário protector;
– Manter em condições normais de pressão e temperatura.
Anidrido acético2
• Riscos
Fogo: Moderadamente inflamável. Em contacto com água pode
reagir e libertar gás tóxico e/ou inflamável.
Explosão: Recipientes podem explodir em contacto com o fogo.
Pode explodir em contacto com vapores húmidos de ar.
Inalação: Causa irritação do tracto respiratório superior. Pode
ocorrer queimaduras, dificuldade em respirar, sensação de ardor no peito, sufocação, tonturas e edema pulmonar.
Pele: Irritação e possíveis queimaduras. Prolongadas exposições podem ser dolorosas, com um avermelhar da pele seguido
de uma aparência branca da mesma.
Olhos: Causa queimaduras que podem levar a conjuntivites e
lesões na córnea.
Ingestão: Causa severos danos no tracto digestivo, podendo
causar queimaduras e perfuração. Pode resultar em depressão
no sistema nervoso central.
• Prevenção
2
Ver [2, CAS 108-24-7].
4
– Manter afastado de fontes de ignição;
– Guardar em local seco e bem ventilado;
– Afastar da água;
– Usar equipamento à prova de faíscas e de explosões;
– Não ingerir ou inalar;
– Protecção respiratória;
– Usar luvas, óculos e vestuário protector;
Ácido Sulfúrico3
• Riscos
Fogo: Pode incendiar, mas não de um modo rápido.
Explosão: Recipientes podem explodir em contacto com o calor
ou se forem contaminados por água.
Inalação: Corrosivo. Causa irritação do tracto respiratório, afectando a garganta e o pulmão, causando edema neste, dificuldade em respirar e queimaduras.
Pele: Corrosivo. Ardor e dor intensas, vermelhão, pulsação acelerada e colapso circulatório que podem levar à morte.
Olhos: Corrosivo. Pode causar visão turva, vermelhão, dor e,
em alguns casos, cegueira.
Ingestão: Corrosivo. Causa queimaduras sérias na boca, garganta, estômago, podendo levar à morte por choque circulatório. Leva a vómitos e diarreias.
• Prevenção
– Guardar num local seco e fresco;
– Afastar do calor, água e materiais incompatíveis;
– Numa diluição, nunca adicionar água ao ácido, e sim ao contrário;
– Afastar da água;
– Guardar num recipiente muito bem fechado;
3
Ver [2, CAS 7664-93-9].
5
– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;
– Luvas e vestuário protector;
– Usar óculos de protecção;
– Evitar ao máximo o contacto.
Etanol4
• Riscos
Fogo: Altamente inflamável.
Explosão: Os vapores podem formar misturas explosivas com
o ar.
Inalação: Altas concentrações afectam o sistema nervoso causando dores de cabeça, inconsciência e fraqueza.
Pele: Irritação, pele seca, dermatites.
Olhos: Irritação severa, ardor, olhos vermelhos, dor.
Ingestão: Causa irritação gastrointestinal. Em grandes quantidades pode causar sonolência, dores de cabeça e náuseas.
• Prevenção
– Afastar do calor, faíscas e chamas e fontes de ignição;
– Guardar num recipiente bem fechado, em local seco e fresco;
– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;
– Luvas e vestuário protector;
– Óculos de protecção;
– Não fumar, comer ou beber durante o trabalho.
Tolueno5
• Riscos
Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são inflamáveis.
4
5
Ver [3, CAS 471-34-1].
Ver [2, CAS 108-88-3].
6
Inalação: Irritação do tracto respiratório superior. Sintomas da
exposição podem incluir fadiga, confusão, tonturas, dor de cabeça, sonolência. Altas concentrações levam à inconsciência.
Pele: Causa irritação.
Olhos: Irritação dos olhos caracterizada por dor e inflamação.
Ingestão: Causa espasmos abdominais.
• Prevenção
– Usar somente numa área bem ventilada;
– Evitar contacto com os olhos, pele e roupa;
– Manter afastado de chamas e faíscas;
– Guardar num recipiente bem fechado;
– Luvas e vestuário protector;
– Óculos de protecção.
Ácido acetilsalicílico6
• Riscos
Fogo: É combustível. Fogo pode produzir gás tóxico e irritante.
Inalação: Pode causar irritação do tracto respiratório.
Pele: Pode causar irritação.
Olhos: Pode causar irritação e sensação de ardor.
Ingestão: Pode causar irritação gastrointestinal acompanhada
por náusea, vómitos e diarreia.
• Prevenção
– Armazenar num local fresco e seco;
– Manter afastado de fontes de calor;
– Usar ventilação;
– Evitar qualquer tipo de contacto, assim com a inalação e digestão;
– Vestuário protector;
– Óculos e luvas de protecção.
6
Ver [2, CAS 50-78-2].
7
Acetona7
• Riscos
Fogo: Altamente inflamável.
Explosão: Os vapores podem formar misturas explosivas com
o ar.
Inalação: Causa irritação do tracto respiratório. Altas concentrações afectam o sistema nervoso (ver os sintomas em ingestão). Pode causar incoordenação motora.
Pele: Irritação caracterizada por inflamação e pele seca.
Olhos: Sensação de ardor, olhos vermelhos, visão enevoada,
possível dano da córnea.
Ingestão: Causa irritação do tracto digestivo. Os sintomas incluem dor de cabeça, fadiga, náusea, vómito, sonolência e, em
casos extremos, pode causar inconsciência, coma e falha respiratória.
• Prevenção
– Manter afastado de fontes de ignição;
– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;
– Luvas e vestuário protector;
– Óculos de protecção, lentes de contacto não devem ser usadas;
– Não fumar, comer ou beber durante o trabalho.
Acetato de etilo8
• Riscos
Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são altamente inflamáveis.
Explosão: Os vapores podem formar misturas explosivas com
o ar.
7
8
Ver [2, CAS 67-64-1].
Ver [2, CAS 141-78-6].
8
Inalação: Causa irritação do tracto respiratório superior, sobretudo na garganta e nariz. Sintomas incluem sensação de ardor,
tosse, falha na respiração, dor de cabeça. Altas concentrações
pode causar dano nos pulmões.
Pele: Irritante. Sintomas incluem vermelhão e dor. Pode causar
pele seca.
Olhos: Causa irritação, que pode levar a conjuntivites e danos
na córnea.
Ingestão: Causa irritação do tracto digestivo. Os sintomas incluem náusea, vómito e diarreia.
• Prevenção
– Manter afastado de chamas e faíscas;
– Armazenar num local fresco e seco;
– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;
– Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto;
– Luvas e vestuário protector;
– Óculos de protecção adequados;
– Trabalhar em áreas onde é proibido fumar.
Fenolftaleína9
• Riscos
Inalação: Pode causar irritação.
Pele: Pode causar irritação.
Olhos: Pode causar irritação.
Ingestão: Pode causar irritação.
• Prevenção
– Quando não se está a usar, manter o recipiente fechado;
– Lavar as mãos antes de comer;
– Ventilação adequada;
9
Ver [2, CAS 77-09-8].
9
– Evitar qualquer tipo contacto, assim como a formação e acumulação de poeiras;
– Luvas e vestuário protector, para evitar exposição da pele;
– Óculos de protecção adequados.
Hidróxido de sódio10
• Riscos
Explosão: Recipientes podem explodir quando aquecidos e em
contacto com a água.
Inalação: Causa irritação severa do tracto respiratório superior.
Os sintomas incluem queimaduras, dificuldade em respirar e,
em casos extremos, edema pulmonar.
Pele: Causa ardor e possíveis úlceras penetrantes e profundas
na pele.
Olhos: Causa ardor e danos a nível da córnea.
Ingestão: Causa danos permanentes no tracto digestivo, como
corrosão dos tecidos do mesmo. Os sintomas incluem ainda
dores, náuseas, queimaduras, vómitos e diarreia.
• Prevenção
– Guardar num recipiente bem fechado e num local seco e bem
ventilado;
– Afastar de substância incompatíveis, como metais e materiais
orgânicos;
– Não deixar a água entrar no recipiente;
– Armazenar num local fresco e seco;
– Evitar qualquer tipo de contacto, assim como a inalação e ingestão;
– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;
– Manter nas condições normais de temperatura e pressão;
– Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto;
– Vestuário protector adequado;
– Óculos e luvas de protecção.
10
Ver [2, CAS 1310-73-2].
10
4
Planificação do trabalho
Numa primeira fase do trabalho, esquematizada na figura 4, o objectivo é sintetizar ácido acetilsalicílico a partir de ácido salicílico e de anidrido acético.
Na segunda fase do trabalho, esquematizada na figura 5, quer-se, por
TLC, determinar a pureza do produto sintetizado.
Por fim, na figura 6 encontra-se o esquema do procedimento a seguir
para determinar, por titulação, a quantidade de ácido acetilsalicílico numa
pastilha de aspirina Bayer.
Note-se que, nos esquemas, as tarefas dispostas ao mesmo nível podem ser executadas simultaneamente pelos elementos do grupo, a fim de
minimizar o tempo despendido.
Referências
[1] Bengu, G. The Manufacture of Aspirin. Clean Manufacturing Education
Tools. 1998. New Jersey Institute of Technology. 5 May 2006 <http://
bengu-pc2.njit.edu/trp-chem/aspirins/nap7.html>.
[2] HordeNet. Hardy Research Group, Department of Chemistry, The University of Akron. 8 Mar. 2006 <http://ull.chemistry.uakron
.edu/>.
[3] International Chemical Safety Cards. Vermount SIRI Web Site. 1993.
IPCS, CEC. 8 Mar. 2006 <http://www2.siri.org/msds/mf/
cards/list.html>.
11
Pesar 5g de ác. salicílico
Medir 10ml de anidrido acético
Juntar num Erlenmeyer de 250 ml
Medir 1 ml de ác. sulfúrico
Juntar o ácido ao recipiente
Medir 50 ml de
água destilada gelada
Aquecer a 50-60 ºC por 10 m
Preparar um banho de gelo
Juntar a água destilada
Colocar o Erlenmeyer
no banho de gelo.
Aguardar a precipitação dos cristais
Filtrar à trompa
Preparar uma mistura
1:1 de etanol/água
Lavar com água gelada.
Secar ao ar
Recristalizar da mistura
de etanol/água
Medir uma porção de tolueno
Recristalizar de tolueno
Ácido acetilsalicílico
Pesar
Medir o ponto de fusão
Traçar o espectro IV
Figura 4: Esquema da planificação do trabalho: síntese do ácido acetilsalicílico.
12
Pesar uma pastilha de aspirina
Desfazê-la num almofariz.
Transferir o pó para
um Erlenmeyer de 125 ml
Medir 20 ml de etanol
Adicionar o etanol
Filtrar.
Recolher o filtrado
Adicionar 3 gotas de fenoftaleína.
Titular com uma
solução 0,1M de NaOH
Figura 5: Esquema da planificação do trabalho: determinação por TLC da
pureza do produto sintetizado.
Colocar uma pequena porção
de ác. acetilsalicílico num tubo de ensaio
Dissolver em acetona
Colocar uma pequena porção
de ác. salicílico num tubo de ensaio
Dissolver em acetona
Aplicar ambas as soluções numa
placa de silica gel com um tubo capilar
Visualizar as manchas
com a lâmpada UV
Figura 6: Esquema da planificação do trabalho: determinação da quantidade de ácido acetilsalicílico numa pastilha de aspirina Bayer.
13