Aula 07 - Síntese da aspirina (11-05-20)

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Departamento de Química – FFCLRP Universidade de São Paulo

Fundamentos de Química Experimental Experimento 6

Cristalização e recristalização Docente responsável: Prof. Dr. Antônio Eduardo Miller Crotti

ASPIRINA OU ÁCIDO ACETIL SALICÍLICO

É um medicamento sintético produzido em larga escala. Todo mundo conhece as propriedades analgésicas e anti- piréticas da aspirina, e novas propriedades e usos estão constantemente sendo relatadas.

É muito raro encontrar alguém que nunca tenha feito uso da aspirina.

Óleo de Hortelã-pimenta

Caule do Salgueiro Salicina

Salicilato de Metila

Hidrólise e oxidação

Hidrólise

Felix Holfmann Ácido salicílico Acetilação

Aspirina Ácido acetil salicílico

INTRODUÇÃO O experimento desta aula trata-se da última etapa industrial de obtenção da aspirina: a acetilação do ácido salicílico.

INTRODUÇÃO Ácido salicílico: reação de fenol + dióxido de carbono. Fenol: preparado a partir do benzeno ( uma das sete matérias-primas principais da indústria química orgânica)

As preparações são realizadas em várias etapas, normalmente não se consegue transformar diretamente uma matéria-prima no produto final desejado.

PREPARAÇÕES OU SÍNTESES Reações químicas realizadas com o objetivo de preparar uma substância química envolvem procedimentos muito elaborados. •Solvente Facilita o contato entre as moléculas dos reagentes, facilita o controle da velocidade da reação (concentração), introduz um meio de propriedades físicas definidas (exemplo: refluxo em benzeno).Necessidade de remover o solvente do produto, mais tarde. •Catalisador Reações lentas necessitam da presença de um catalisador para atingirem uma velocidade aceitável. Remoção no final do procedimento. •Velocidade das Reações Velocidade aumenta com o aumento da temperatura e da concentração Assim deve-se ter um controle destas variáveis a fim de se obter o produto final desejado. Favorecer uma reação em detrimento a outra secundária.

PREPARAÇÕES OU SÍNTESES • Reações Secundárias Mesmos reagentes podem originar vários produtos diferentes. Ex. Polimerização. Deve-se: 1) Controlar a reação: reduzir a temperatura, adicionar substâncias que retirem radicais livres, usar grande excesso de reagente. 2) Purificar o produto: presença de produtos secundários. • Excesso de um reagente

Velocidade de uma reação é função da concentração dos reagentes. Utiliza-se excesso de um reagente mais barato ou mais acessível Remoção no final do procedimento.

• Rendimento Avalia a eficiência de um procedimento É a relação entre a quantidade de um produto que efetivamente se obtém e a quantidade que seria possível obter pela relação estequiométrica, expressa em %.

Tem sentido calcular o rendimento de uma reação em relação a um reagente que esteja sendo usado em excesso? Ex. Preparação do benzoato de etila. 12,0 g de ácido benzóico; 50,0 g etanol absoluto; 2 mL ácido sulfúrico Obtenção 1,3 g de produto. Qual o rendimento da reação?

PONTO DE FUSÃO Composto com alto grau de pureza apresentam intervalo de fusão de 0,5 a 1,0 ºC. Intervalo de fusão: diferença entre a temperatura em que se observa o início da desagregação (temperatura de degelo) dos cristais e a temperatura em que a amostra se torna completamente líquida (temperatura de fusão). Quanto maior o grau de impureza maior o intervalo de fusão.

SOLUBILIDADE “Solventes polares dissolvem substâncias polares e solventes apolares dissolvem substâncias apolares”. Forças intermoleculares são mais fortes em substâncias que têm moléculas polares.

Moléculas apolares: forças de van der Waals.

Quando se vai dissolver um sólido em um líquido, é necessário que ocorram as seguintes transformações: (1) Separação das moléculas do sólido umas das outras; essa transformação requer energia.

(2) Separação das moléculas do solvente umas das outras, para que as moléculas do soluto entrem no espaço assim aberto; essa transformação também requer energia.

(3) Ligação das moléculas dissolvidas do soluto com as moléculas do solvente; essa transformação libera energia.

Além das energias mencionadas, há ainda a considerar a entropia, que é sempre favorável à formação da solução. O balanço de todas essas energias e entropia é que determinará se vai ou não haver dissolução. Soluto polar e solvente polar: as transformações (1) e (2) requerem muita energia, mas a transformação (3) também libera muita energia. Com a ajuda da entropia, a dissolução é frequuentemente favorecida.

Soluto apolar e solvente apolar: as transformações (1) e (2) requerem pouca energia e a transformação (3) também libera pouca energia. Com a ajuda da entropia, a dissolução também é frequentemente favorecida.

Além das energias mencionadas, há ainda a considerar a entropia, que é sempre favorável à formação da solução. O balanço de todas essas energias e entropia é que determinará se vai ou não haver dissolução.

Soluto polar e solvente apolar: a transformação (1) requer muita energia; como a energia liberada pela transformação (3) não é grande (não há ligação forte entre moléculas polares e moléculas apolares), não há compensação para a energia requerida pela transformação (1); mesmo com ajuda da entropia, a dissolução geralmente não é favorecida. Soluto apolar e solvente polar: neste caso é a transformação (2) que requer muita energia, para a qual não há suficiente compensação na transformação (3). A dissolução é geralmente desfavorecida.

Considerar a possibilidade de ocorrer uma reação química entre o solvente e o soluto.

Técnicas Experimentais

➢ Cristalização ➢ Filtração à vácuo ➢ Lavagem de precipitado ➢ Secagem de precipitados ➢ Medição de ponto de fusão

Determinação do ponto de fusão (1) Aquecer o líquido rapidamente até uma temperatura de 10 a 15 oC abaixo do ponto de fusão; A partir daí, aquecer o banho lentamente, a uma velocidade de 2 a 3 oC/min; (2) Quando for atingida uma temperatura de 3 oC abaixo do ponto de fusão, aqueça o banho a uma velocidade de aproximadamente 1 oC /min até que o sólido tenha se fundido; (3) Normalmente nota-se, no início da fusão, uma pequena movimentação no sólido e, no final, os cristais se transformam em líquido transparente. Tubo de Thiele

Determinação do ponto de fusão

PARTE EXPERIMENTAL 1- Preparação da Aspirina: ácido salicílico, anidrido acético e ácido fosfórico.

2 – Teste de solubilidade: ácido acetil-salicílico e solventes disponíveis ( benzeno, tetracloreto de carbono, acetato de etila,acetona, e álcool etílico).

3- Determinação do ponto de fusão: Ácido benzóico recristalizado no experimento anterior Mistura de ácido benzóico e β-naftol. Aspirina preparada no experimento.

4 – Amostra desconhecida: determinar ponto fusão.