síntesis de ácido acetil salicílico PDF

Preview

Summary

Práctica No. 9 SÍNTESIS DEL ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO (ASPIRINA) Tema: Reacciones de acetilación Objetivo: El alumno se familiarizará con el proceso de síntesis de una sustancia orgánica común y evaluará la eficiencia de diferentes catalizadores empleados. Tiempo de duración: 3 h Introducción: El ácid...

Description

Práctica No. 9 SÍNTESIS DEL ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO (ASPIRINA) Tema: Reacciones de acetilación Objetivo: El alumno se familiarizará con el proceso de síntesis de una sustancia orgánica común y evaluará la eficiencia de diferentes catalizadores empleados. Tiempo de duración: 3 h Introducción: El ácido acetil salicílico, con nombre sistemático de la IUPAC ácido 2-etanoatobenzoico, es un antiinflamatorio no esferoidal proveniente del árbol de sauce. El principio activo es la salicina que al hidrolizarse se convierte en alcohol salicílico y al oxidarse se convierte en ácido salicílico. Fundamento: El ácido acetil salicílico (ácido 2-acetoxibenzoico) se comercializa con el nombre de Aspirina por la casa Bayer, siendo uno de los medicamentos más consumidos en el mundo. Actúa como antipirético, agente antiinflamatorio y fundamentalmente como analgésico. El ácido acetilsalicílico es el éster del ácido acético (ácido etanoico) y el grupo hidroxilo del ácido salicílico.

Aunque se pueden obtener ésteres por interacción directa del ácido acético con un alcohol o un fenol, se suele usar como agente acetilante el anhídrido acético como sustituto del ácido acético, dado que la reacción de esterificación es mucho más rápida. Para la síntesis de aspirina se utilizan dos reactivos de gran importancia:  

Anhídrido acético o anhídrido etanóico (C4H6O3) ácido salicílico (C7H6O3)

La utilización del ácido sulfúrico, es para evitar que se pierda el protón (H+) del ácido salicílico, y evitar que la reacción se produzca en ese punto, pues deseamos que se de en el grupo hidroxilo. Hacer que el acetato que se forma como subproducto de la reacción, del anhídrido acético, forme ácido acético y no intervenga en la reacción.

Reacción:

Estequiometria: PM Peso (g) Moles Material:           

3 tubos de ensaye 1 termómetro 1 tina para baño María 1 matraz Erlenmeyer 1 embudo de filtración Papel filtro 1 tina para baño de hielo 1 agitador de vidrio Mascarilla antigases Lentes de seguridad Guantes

Reactivos:      

0.5 g de acetato de sodio Ácido sulfúrico concentrado 0.5 ml de anhídrido acético Piridina 1.5 g de ácido salicílico Agua destilada

Técnica:

C7H6O3 138,121 g/mol 1.5g 0.00362mol

C4H6O3 102,09 g/mol 1.08g 0.0105mol

1. Pesa por triplicado 0.5 gramos de ácido salicílico y colócalos en tres tubos de ensayo etiquetados “A”, “B” y “C”. 2. Añade a cada uno de los tres tubos 1 ml de anhídrido acético. PRECAUCIÓN: Usa la mascarilla antigases y la campana de extracción. 3. Introduce el termómetro en cada tubo antes de adicionar el catalizador adecuado y toma el tiempo que tarda en subir 4º C. Anota el tiempo que tarda en subir para cada catalizador y escribe en tu bitácora los resultados en forma de tabla. 4. Al tubo “A” añade 2 gotas de ácido sulfúrico concentrado como catalizador; cuida que no se quede pegado en las paredes. Mezcla bien con el agitador. 5. Anota el tiempo transcurrido hasta que la temperatura suba 4º C. 6. Limpia el termómetro y colócalo en el tubo “B”. Adiciona 2 gotas de piridina como catalizador y anote el tiempo que tarda en subir 4º C. PRECAUCIÓN: Usa la mascarilla antigases y la campana de extracción (especialmente los varones). 7. Repite todos los pasos, pero ahora añade al tubo “C” 0.1 gramos de acetato de sodio anhídrido como catalizador. Agita con la varilla y anota el tiempo que tarda en elevarse la temperatura 4º C. 8. Tabula los resultados obtenidos ordenando los catalizadores de acuerdo a su actividad. Mientras menos tiempo tarde en elevar los 4°C, mayor será su actividad como catalizador. 9. Adiciona a cada tubo 5 mililitros de agua destilada y calienta los tubos en baño María hasta disolver todo el sólido y hasta que se complete la reacción. 10. Una vez que se haya disuelto el sólido, vacía el producto de los tres tubos en un matraz Erlenmeyer o vaso de precipitados y deja enfriar. 11. Continúa enfriando en baño de hielo frotando las paredes del matraz o del vaso con el agitador de vidrio para provocar la cristalización de la aspirina. 12. Una vez que no haya cambio aparente en la cantidad de precipitado blanco, filtra el producto sólido, lavando con 5 mililitros agua fría el precipitado. 13. Si el producto formado es completamente blanco no necesita recristalización, procede con el paso 15. 14. Purifica la aspirina cristalizada usando agua caliente para disolverla y si el producto está muy turbio agregue una pizca (aproximadamente 0.1 g) de carbón activado. Filtra rápidamente en caliente, con papel filtro delgado para facilitar la separación de las impurezas. Cualquier exceso de solvente se elimina por evaporación a baño María. Desecha el papel filtro y enfría la solución en baño de hielo frotando las paredes del recipiente con el agitador. Una vez recristalizada la aspirina vuelve a filtrar, ahora usando papel filtro de peso conocido. 15. Extiende el papel filtro con el producto extendido sobre toallas de papel y deja secar bien antes de pesarlo y calcular el rendimiento.

16. Una vez seco el producto entrégalo en una bolsa de plástico de 4 x 4 cm bien etiquetado. Esquemas:

Observaciones: Al realizar la practica observamos que el catalizador más efectivo es el ácido sulfúrico, que de hecho representa el utilizado en las síntesis comerciales, tardó 7.11 segundos en elevar los 4°C; luego es la piridina, que tardó 8.95 segundos, por ser una base más fuerte que el acetato de sodio; y por ultimo el acetato de sodio que en vez de aumentar la temperatura, esta disminuyó y después aumentó, pero tardó 48.27 segundos en elevar la temperatura 4°C.

Resultados: Al determinar el tiempo de reacción que tardó en aumentar 4°C la temperatura al añadir el catalizador (Piridina, Acetato de Sodio, Ácido Sulfúrico) a su respectivo tubo que contenía el ácido salicílico y el anhídrido acético, obtuvimos los siguientes resultados. A B C

Catalizador Acido sulfúrico (H2SO4) Piridina (C5H5N) Acetato de sodio (C2H3NaO2)

Tiempo 7.11 s 8.95 s 48.27 s

Con el ácido sulfúrico la reacción se dio a mayor velocidad que con piridina, por ser una base más fuerte que el acetato de sodio, extrajo con mayor efectividad el hidrógeno del anillo fenólico, para formar el fenóxido respectivo, o bien el ion salicilato, y así aumentar la velocidad de reacción; y con la última se dio más rápido que con el acetato de sodio.

Investigar: 1. ¿Qué tipo de mecanismo ocurre en la obtención de la aspirina? Usando ácido sulfúrico:

Usando piridina:

Usando acetato de sodio:

2. ¿Qué es una reacción de sustitución nucleófila arílica? En este tipo de reacción, un nucleófilo, es una especie con un par de electrones no compartido, reacciona con un haluro de alquilo (llamado sustrato) sustituyendo al halógeno. Se lleva a cabo una reacción de sustitución, y el halógeno sustituyente, llamado grupo saliente, se desprende como ion haluro. Como la reacción de sustitución se inicia por medio de un nucleófilo, se llama reacción de sustitución nucleófila. 3. ¿Por qué no se puede utilizar directamente el ácido salicílico como antipirético? El ácido salicílico (ácido ortohidroxibenzoico) es muy irritante y sólo se puede utilizar en aplicación externa (uso tópico). Por esta razón, se han sintetizado para su uso generalizado algunos de sus derivados: ésteres del ácido salicílico, obtenidos de sustituciones dentro del grupo carboxilo, y los ésteres de salicilato de ácidos orgánicos, (la sustitución se efectúa en el grupo hidroxilo). 4. Escribe la ecuación general de la reacción de síntesis de la aspirina.

5. ¿Qué métodos de identificación del ácido acetil-salicílico se pueden utilizar en el laboratorio? Mediante una volumetría de retroceso acido-base con detección del punto final a través de un indicador químico, mediante una valoración conductimétrica, la parte de cromatografía y mediante es el proceso por el cual se obtienen compuestos químicos a partir de sustancias más simples como, por ejemplo: el ácido acetilsalicílico (presente en las hojas del sauce). 6. En la síntesis realizada en la práctica ¿para qué se utiliza el anhídrido acético? Aunque se pueden obtener ésteres por interacción directa del ácido acético con un alcohol o un fenol, se suele usar como agente acetilante el anhídrido acético como sustituto del ácido acético, dado que la reacción de esterificación es mucho más rápida.

7. ¿Se podría utilizar cloruro de acetilo en lugar del anhídrido acético en la síntesis de aspirina? Aunque son considerados buenos dadores de acetilos, los electrones del cloro podrían ser aportadores de electrones para introducirse en la molécula, pero no se obtendría la molécula de ácido acetil salicílico. 8. ¿Cuál es el método industrial más empleado en la preparación de aspirina en México? En México el ácido acetil salicílico (ácido 2-acetoxibenzoico) se comercializa con el nombre de Aspirina por la casa Bayer, siendo uno de los medicamentos más consumidos en el mundo. La síntesis industrial de la aspirina utiliza fenóxido sódico que se caliente a presión con CO2. La acidificación del producto resultante forma el ácido salicílico que se acetila con anhídrido acético.

Conclusión: De acuerdo con los datos experimentales, el catalizador más efectivo fue el ácido sulfúrico, que de hecho representa el utilizado en las síntesis comerciales, luego fue la piridina, que según se espera, por ser una base más fuerte que el acetato de sodio, extrajo con mayor efectividad el hidrógeno del anillo fenólico, para formar el fenóxido respectivo, o bien el ion salicilato, de manera que la reacción siguiente con el anhídrido acético se dio a mayor velocidad, por lo que de acuerdo a los resultados obtenidos y analizando la velocidad de reacción, afirmamos que el mejor catalizador en esta práctica fue el Ácido Sulfúrico, y en consecuencia nuestro producto y la realización de la practica fue satisfactorio.

Precauciones: Todos los reactivos químicos de esta síntesis son tóxicos y se recomienda usar todo el equipo de seguridad y lavarse las manos muy bien antes de salir del laboratorio. Disposición de residuos: De acuerdo a la NOM 052 y 054 de la SEMARNAT

Referencias Chang, Raymond. “Química General”. Mc Graw Hill. 9° Edición. 2002. Durts H.D. et al. “Química Orgánica Experimental”. Ed. Reverté. 1°Edición. España. 2007 Fox Mayre Anne y Whitesell James K. 2000. Química Orgánica. Editorial Pearson Educación, 2ª Edición México Mc Murry John. 2001. Química Orgánica. International Thomson Editores 5ª Edición México Wade L.G. JR. 2004. Química Orgánica, Editorial Pearson Prentice Hall, 5ª. Edición. España Yurkanis Bruice Paula. 2008. Química Orgánica. Editorial Pearson Educación, 5ª Edición México...