Trabalho 4: Síntese do Ácido Acetilsalicílico (pré-relatório)

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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 clo-reto de acetilo, tal como Felix Hoffman, o químico original da Bayer, tinha feito. A reacção é mais rápida mas não se assemelha ao método indus-trial 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 – ca-tálise ácida)[1]. O O O anidrido acético H2SO4

+

OH O O HSO4

-+

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. Forma-se então um catião com um grupo hidroxilo. Este catião é adicionado ao grupo hidroxilo do ácido salicílico, que fica com uma carga formal posi-tiva. No passo seguinte, o protão (e carga) são transferidos para o átomo de oxigénio do catião adicionado (figura 2). Por fim, ocorre uma reacção

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HO O HO ácido salicílico

+

HO OH O O OH O O O O OH O O H HO O HO

Figura 2: Segundo passo do mecanismo reaccional.

O O OH O O H O O HO O OH ácido acético HO _HO O O O HO ácido acetilsalicílico

+

H+

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, adi-cionalmente, a recuperação do catalisador (figura 3).

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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 C7H6O3 Cristais brancos ou pó cristalino. Indolor 138,12 1,443 (20◦₎ 159 160 Anidrido acético

C4H6O Incolor e com um odor muito intenso

102,09 1,08 (20◦₎ _-73 _139,9 Ácido

sulfúrico

H2SO4 Incolor e um pouco viscoso. Odor intenso. Higroscópico

98,08 1,39 (20◦) 10 337

Etanol C2H6O Incolor. Odor alcoólico 46,07 0,789 -114 78

Água H2O – 18,02 0,998 0 100

Tolueno C3H8 Incolor. Líquido com um odor semelhante ao benzeno 92,14 0,867 (20◦) -95 110,6 Ácido acetilsalicílico C9H8O4 Cristais brancos ou pó cristalino. Indolor 180,16 1,39 135 140

Acetona CH3COCH3 Líquido Incolor. Volátil. Odor intenso e agradável 58,08 0,792 (20◦) -95,4 56,2 Acetato de etilo

C4H8O2 Incolor e com um odor agradável

88,11 0,902

(20◦₎ -83 77,11

Fenolftaleína C20H14O4 Indolor. Pó branco ou liquido

318,33 1,3 258-262 –

Hidróxido Sódio

NaOH Líquido incolor e sem odor. Higroscópico

40,00 2,13 323 1390

3 Características de Segurança

Vejamos agora as informações de segurança dos reagentes e produtos que manipularemos durante a actividade experimental.

Ácido salicílico

1

• Riscos

Explosão: Os vapores podem formar misturas explosivas com o ar.

Inalação: Causa irritação da mucosa muscular e do tracto res-piratório superior.

Pele: Causa irritação e possíveis sensações de queimadura. Po-de causar erupções cutâneas.

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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, con-vulsões e coma.

• Prevenção

– Manter afastado de fontes de ignição e em local seco e bem ven-tilado;

– 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 acético

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• 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 ar-dor no peito, sufocação, tonturas e edema pulmonar.

Pele: Irritação e possíveis queimaduras. Prolongadas exposi-ções 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

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– 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 Sulfúrico

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• 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, afec-tando a garganta e o pulmão, causando edema neste, dificul-dade em respirar e queimaduras.

Pele: Corrosivo. Ardor e dor intensas, vermelhão, pulsação ace-lerada 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, gar-ganta, estômago, podendo levar à morte por choque circulató-rio. 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 contrá-rio;

– Afastar da água;

– Guardar num recipiente muito bem fechado;

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– Ventilação, exaustão ou protecção respiratória;

– Luvas e vestuário protector;

– Usar óculos de protecção;

– Evitar ao máximo o contacto.

Etanol

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• Riscos

Fogo: Altamente inflamável.

Inalação: Altas concentrações afectam o sistema nervoso cau-sando dores de cabeça, inconsciência e fraqueza.

Pele: Irritação, pele seca, dermatites.

Olhos: Irritação severa, ardor, olhos vermelhos, dor.

Ingestão: Causa irritação gastrointestinal. Em grandes quanti-dades 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;

– Óculos de protecção;

– Não fumar, comer ou beber durante o trabalho.

Tolueno

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• Riscos

Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são inflamáveis.

4_{Ver [3, CAS 471-34-1].} 5_{Ver [2, CAS 108-88-3].}

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Inalação: Irritação do tracto respiratório superior. Sintomas da exposição podem incluir fadiga, confusão, tonturas, dor de ca-beça, 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;

– Óculos de protecção.

Ácido acetilsalicílico

6

• 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 diges-tão;

– Vestuário protector;

– Óculos e luvas de protecção.

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Acetona

7

• Riscos

Fogo: Altamente inflamável.

Inalação: Causa irritação do tracto respiratório. Altas concen-trações afectam o sistema nervoso (ver os sintomas em inges-tão). 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 in-cluem dor de cabeça, fadiga, náusea, vómito, sonolência e, em casos extremos, pode causar inconsciência, coma e falha respi-ratória.

• Prevenção

– Manter afastado de fontes de ignição;

– Óculos de protecção, lentes de contacto não devem ser usadas;

– Não fumar, comer ou beber durante o trabalho.

Acetato de etilo

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• Riscos

Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são altamente in-flamáveis.

7_{Ver [2, CAS 67-64-1].} 8_{Ver [2, CAS 141-78-6].}

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Inalação: Causa irritação do tracto respiratório superior, sobre-tudo 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 in-cluem náusea, vómito e diarreia.

• Prevenção

– Manter afastado de chamas e faíscas;

– Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto;

– Óculos de protecção adequados;

– Trabalhar em áreas onde é proibido fumar.

Fenolftaleína

9

• 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;

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– Evitar qualquer tipo contacto, assim como a formação e acumu-lação de poeiras;

– Luvas e vestuário protector, para evitar exposição da pele;

– Óculos de protecção adequados.

Hidróxido de sódio

10

• 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;

– Evitar qualquer tipo de contacto, assim como a inalação e inges-tão;

– Manter nas condições normais de temperatura e pressão;

– Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto;

– Vestuário protector adequado;

– Óculos e luvas de protecção.

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4 Planificação do trabalho

Numa primeira fase do trabalho, esquematizada na figura 4, o objec-tivo é sintetizar ácido acetilsalicílico a partir de ácido salicílico e de ani-drido 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 po-dem 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

Uni-versity 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>_.

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Pesar 5g de ác. salicílico

Juntar num Erlenmeyer de 250 ml

Medir 10ml de anidrido acético

Juntar o ácido ao recipiente

Medir 1 ml de ác. sulfúrico

Aquecer a 50-60 ºC por 10 m Medir 50 ml de

água destilada gelada

Juntar a água destilada

Preparar um banho de gelo

Colocar o Erlenmeyer no banho de gelo. Aguardar a precipitação dos cristais

Filtrar à trompa

Lavar com água gelada. Secar ao ar Preparar uma mistura

1:1 de etanol/água

Recristalizar da mistura

de etanol/água Recristalizar de tolueno

Medir uma porção de tolueno

Ácido acetilsalicílico

Pesar Medir o ponto de fusão Traçar o espectro IV

Figura 4: Esquema da planificação do trabalho: síntese do ácido acetilsali-cílico.

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Pesar uma pastilha de aspirina

Desfazê-la num almofariz. Transferir o pó para um Erlenmeyer de 125 ml Adicionar o etanol Medir 20 ml de 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 quanti-dade de ácido acetilsalicílico numa pastilha de aspirina Bayer.