práctica # 3 síntesis de aspirina
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Universidad Autónoma del Estado de México.
Facultad de Química.
Licenciatura en Ingeniería Química.
Laboratorio de Química Orgánica, Heteroalifática y
Polímeros.
Práctica No. 3
“Síntesis de Aspirina”
Integrantes:
Gómez García Antonio de Jesús. Limón Hernández Miguel. Patiño Ramírez Mariana Monserrat.
Grupo 56 Periodo 2013-B
Práctica No. 3
“Síntesis de Aspirina”
Objetivo.
Sintetizar ácido acetilsalicílico a partir de la reacción de esterificación del grupo
hidroxílico del ácido salicílico, usando diferentes catalizadores (Ácido Sulfúrico,
Piridina y Acetato de Sodio) para analizar la velocidad de reacción, debido a la
importancia de este compuesto en la industria farmacéutica.
Hipótesis.
La reacción será más rápida usando ácido sulfúrico como catalizador, seguida de
piridina y por último el acetato de sodio, que será el catalizador donde la reacción
tarde más en ocurrir.
Fundamento teórico.
El ácido acetilsalicálicilico (ácido 2-acetoxibenzoico) es más conocido por su
nombre comercial de “Aspirina”; su acción terapéutica es como analgésico,
agente antiinflamatorio y antipirético (reduce la fiebre). 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): se obtiene a partir de la
cetena (C2H2O) con ácido acético.
Ácido salicílico: se obtiene al hacer reaccionar el fenóxido sódico
(C6H5ONa) con dióxido de carbono a 125ºC y 100 atm, para dar salicilato
sódico (C7HO3Na) que en medio ácido da como producto 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.
Material. Equipo.
3 Tubos de ensayo de 13 x
100 mm.
1 Matraz Erlenmeyer de 50
mL.
Varilla de vidrio.
Embudo büchner.
Matraz kitasato.
Manguera de hule látex.
Baño María.
Aparato de Fisher Johns.
Reactivos.
Ácido salicílico.
Anhídrido acético.
Acetato de sodio.
Piridina.
Ácido sulfúrico.
Hielo.
Naturaleza y Toxicología de las Sustancias.
Ácido salicílico.
Aspecto: Sólido de color blanco.
Olor: Inodoro.
Punto de fusión: 159°C.
Punto inicial de ebullición: 211°C
Solubilidad: 1,8 g/l en agua a 20°C.
Exposición:
Inhalación. Aire fresco.
Piel. Aclarar con abundante agua, eliminar la ropa contaminada.
Ojos. Aclarar con abundante agua manteniendo los párpados abiertos.
Ingestión: No beber agua ni provocar el vómito.
Anhídrido acético.
Líquido incoloro de olor acre.
Punto de ebullición: 139°C
Punto de fusión: -73°C
Solubilidad en agua: Reacciona.
Exposición:
Inhalación. Aire limpio, reposo, asistencia médica.
Piel. Quitar las ropas contaminadas, aclarar con agua abundante o ducharse.
Ojos. Enjuagar con agua abundante durante varios minutos.
Ingestión. Enjuagar la boca, no provocar el vómito,
Acetato de Sodio.
Cristales blancos o polvo
Con olor ligero a ácido acético.
Punto de ebullición: No aplicable.
Punto de fusión: Pierde agua a 120°C.
Se descompone a 324°C
Solubilidad: 76 g/100 ml. de agua.
Ligeramente soluble en alcohol, soluble en éter.
Exposición:
Inhalación: Remuévalo al aire fresco.
Ingestión: Beber varios vasos de agua para diluir.
Piel: Lave con agua en abundancia por un mínimo de 15 minutos.
Ojos: Lave los ojos con agua por un mínimo de 15 minutos.
Piridina.
Líquido higroscópico, incoloro.
Olor: Característico.
Solubilidad en agua: Miscible.
Punto de ebullición: 115°C
Punto de fusión: -42°C
Peso molecular: 79.1
Exposición:
Piel. Aclarar la piel con agua abundante, quitar las ropas contaminadas.
Ojos. Enjuagar con agua abundante durante varios minutos.
Inhalación: Aire limpio, reposo.
Ingestión: Enjuagar la boca, no provocar el vómito, dar a beber agua abundante.
Ácido Sulfúrico.
Líquido higroscópico incoloro, aceitoso e inodoro.
Punto de ebullición: 340°C
Punto de fusión: 10°C
Densidad relativa: 1.8
Solubilidad en agua: miscible.
Exposición.
Inhalación. Trasladar la persona al aire libre.
Contacto con la piel. Lavar abundantemente con agua, extraer el producto con un
algodón impregnado en polietilenglicol 400.
Ojos. Lavar con agua abundante.
Ingestión. Beber agua abundante. Evitar el vómito.
Metodología.
Clasificación de residuos generados.
CÓDIGOCARACTERÍSTICAS DE LA
SUSTANCIACOMPUESTO
ADisolventes orgánicos y soluciones
de sustancias orgánicas que no contienen halógenos
Ácido acético y residuos
de la filtración.
Reacción general.
Mecanismo de reacción.
Usando Ácido Sulfúrico.
Usando Piridina.
Usando Acetato de Sodio.
Estequiometría.
Número de moles de cada reactivo: n=mPM
1 g de ácido salicílico:
n= 1 g138.121 g/mol
=0.0074mol
2 ml de anhídrido acético:
ρ=mv
m=ρmm=(2ml )(1.08 gml
) m=2.16 g
n= 2.16 g102.09 g/mol
=0.02115mol
Obtenemos que el reactivo limitante es el ácido acético, porque son menos moles
(1g ácido salicílico )( 60.051g ácido acético138.121gácido salicílico )=0.4347 gácido acético
(1g ácido salicílico )( 180.16g ácidoacetilsalicílico138.121 gácido salicílico )=1.3043gácido acetilsalicílico
Se obtendrán teóricamente 1.3043 g de ácido acetilsalicílico en cada tubo de ensayo, por lo que en total:
(1.3043 g ) (3 )=3.9129 g
Se obtendrán 3.9129 g de ácido acetilsalicílico en por los 3 tubos de ensayo.
Cuestionario.
1. Escriba la reacción general de obtención de la aspirina y desarrolle el
mecanismo de reacción llevado a cabo.
Reacción General.
Los mecanismos de reacción con diferente catalizador se muestran en el apartado
“Mecanismo de Reacción”
2. Determine el rendimiento de la reacción llevada a cabo en cada uno de los
diferentes tubos.
Ácido Sulfúrico.
Rendimiento=( 1.0875gaspirina1.3043gaspirina )∗100=83.37 %
Piridina.
Rendimiento=( 0.9512gaspirina1.3043gaspirina )∗100=72.92%
Acetato de Sodio.
Rendimiento=( 0.5769g aspirina1.3043g aspirina )∗100=57.69%
3. ¿Cuáles fueron las condiciones de reacción óptimas para la obtención de la
aspirina?
El catalizador más efectivo es el ácido sulfúrico, que de hecho representa el
utilizado en las síntesis comerciales, luego es la 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. Evitar todo contacto con agua, ya que el anhídrido
acético se puede hidrolizar y formar ácido acético sin formar el ácido acetilsalicílico
posteriormente.
4. Investigue la reacción que se lleva a cabo entre la aspirina y la ciclo
oxígenasa logrando así inhibir la producción de prostaglandinas.
La acción de la aspirina produce una acetilación (es decir, añade un grupo acetilo)
en un residuo de serina del sitio activo de la ciclooxigenasa.
5. ¿Qué son las prostaglandinas, y cuáles son sus principales funciones
biológicas en el organismo humano?
Los mecanismos biológicos para la producción de la inflamación, dolor o fiebre
son muy similares. En ellos intervienen una serie de sustancias que tienen un
final común. En la zona de la lesión se generan unas sustancias conocidas con
el nombre de prostaglandinas. Se las podría llamar también "mensajeros del
dolor". Estas sustancias informan al sistema nervioso central de la agresión y
se ponen en marcha los mecanismos biológicos de la inflamación, el dolor o la
fiebre.
La capacidad de la aspirina de suprimir la producción de prostaglandinas y
tromboxanos se debe a la inactivación irreversible de la ciclooxigenasa (COX),
enzima necesaria para la síntesis de esas moléculas pro inflamatorias. La
acción de la aspirina produce una acetilación (es decir, añade un grupo acetilo)
en un residuo de serina del sitio activo de la COX.
6. ¿Cómo se obtiene el ácido acetil salicílico a nivel industrial?
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.
7. ¿En qué frasco se deberán depositar cada uno de los residuos generados y
por qué?
CÓDIGOCARACTERÍSTICAS DE LA
SUSTANCIACOMPUESTO
ADisolventes orgánicos y soluciones
de sustancias orgánicas que no contienen halógenos
Ácido acético.
Bibliografia.
McMurry John, “Química orgánica”, Grupo Editorial Iberoamericana, 3a
edición, México 1994.
Lehman, John W., “Operational organic chemistry a laboratory course”, edit.
Allyn and Bacon, Inc., Boston, 1981.
http://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/quimbiotec/
FQpractica10.pdf
http://www.doschivos.com/trabajos/quimica/648.htm
Resultados.
Distribuimos por partes iguales los 3 g de ácido salicílico
en 3 tubos de ensayo, añadimos a cada tubo 2 mL de
anhídrido acético. Agregamos los 3 diferentes catalizadores a cada tubo y
registramos el tiempo de reacción que tardó en aumentar 4°C.
Calentamos los tres tubos en baño María durante 5 a 10 minutos, hasta que se
disolvió todo el sólido y se completó la reacción.
Después, por separado, vertimos la solución de cada tubo en un matraz
Erlenmeyer que contenía 17mL de agua destilada, agitamos para acelerar la
hidrólisis y luego enfriamos en un baño de hielo.
Después y por separado,
filtramos a vacío para obtener nuestro
producto sólido y determinar el rendimiento de reacción dependiendo del
catalizador.
Análisis de 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.
Catalizador. Tiempo de reacción
en aumentar 4°C
Acetato de
Sodio.
Más de 60s
Piridina. 24 s
Ácido Sulfúrico. 4 s
Con el ácido sulfúrico la reacción se dio a mayor velocidad que con piridina, y con
la última se dio más rápido que con el acetato de sodio.
El rendimiento de reacción de acuerdo a su catalizador fue el siguiente:
Ácido Sulfúrico.
Rendimiento=( 1.0875gaspirina1.3043gaspirina )∗100=83.37%
Piridina.
Rendimiento=( 0.9512gaspirina1.3043gaspirina )∗100=72.92%
Acetato de Sodio.
Rendimiento=( 0.5769g aspirina1.3043g aspirina )∗100=57.69%
Los resultados obtenidos y analizando la velocidad de reacción, afirmamos que el
mejor catalizador en esta práctica fue el Ácido Sulfúrico.
Contraste de Hipótesis.
Nuestra hipótesis resultó verdadera, ya que el tiempo que tardó el elevar 4°C la
mezcla de reacción fue más rápido con ácido sulfúrico, seguida de piridina y al
final con acetato de Sodio, el cual tardó más de un minuto en elevar la
temperatura de reacción
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 ión salicilato, de manera que la reacción siguiente
con el anhídrido acético se dio a mayor velocidad y en consecuencia nuestro
producto y la realización de la practica fue satisfactorio.
Purificación del Ácido Acetilsalicílico.
a) Colocar el sólido crudo a un vaso de precipitados de 150 ml y adicionar
lentamente 25 ml de una solución saturada de bicarbonato de sodio. Agitar
hasta que la reacción se detenga.
b) Lavar el vaso de precipitados y el embudo con 5 -10 ml de agua.
c) Preparar una solución de 3,5 ml de ácido clorhídrico concentrado y 10 ml de
agua. Añadir con precaución al vaso de precipitados de 150 ml, una
pequeña cantidad a la vez, con agitación constante.
d) Colocar la mezcla en un baño de agua fría con hielo, filtrar los cristales y
lavarlos con agua fría desionizada. Presione los cristales sobre el filtro con
un corcho, para remover toda el agua remanente.
e) Transferir los cristales a un vidrio de reloj y permitir que se sequen en un
horno o por la noche sobre el escritorio.
Bibliografía.
L.G. Wade Jr. “Química Orgánica”. Ed. Pearson. 5ta Edición. Madrid. 2004.
Chang, Raymond. “Química General”. Mc Graw Hill. 9° Edición. 2002.
Durts H.D. et al. “Química Orgánica Experimental”. Ed. Reverté. 1°Edición.
España. 2007