Síntesis y purificación de la Aspirina

Laboratorio de Química 21
López Floralba, Rodríguez Pedro, Zavala Yvetty
Síntesis y purificación de la Aspirina
Objetivo
1.
Sintetizar y caracterizar la aspirina, un compuesto orgánico con excelente acción
analgésica y antipirética.
Introducción
La aspirina es uno de los analgésicos (aliviador de dolores) más ampliamente usados a
nivel mundial. Aunque éste ha sido usado por más de 200 años apenas estamos
entendiendo su efecto sobre el cuerpo. Además de actuar como analgésico, la aspirina
tiene un efecto antipirético (reductor de la fiebre) y una droga anti inflamatoria (reduce
la hinchazón). El material original fue descubierto en el siglo XVIII que tenía estos
efectos en el cuerpo humano fueron obtenidos a partir de la corteza del sauce (latínsalix). Este material obtenido era ácido salicílico el cual por su carácter altamente
acídico (pKa ~ 3) presentaba el problema de que las membranas mucosas de la boca y
el esófago se veían afectadas, además de causar dolores gástricos. Para compensar
estas propiedades acídicas, se recomendó que el ácido salicílico fuese administrado
con sales de sodio, lo cual no resultó ser una solución completa al problema debido al
sabor desagradable que producía. La solución resultó ser la modificación del ácido
salicílico a ácido acetilsalicílico. En 1893, Felix Hofmann (de la compañía Bayer A.G. en
Alemania), retomó las investigaciones del químico alemám Gerhardt, quien cuarenta
años antes inició sus estudios acerca de la síntesis del ácido acetilsalicílico, pero que
fueron, en su momento, ignoradas. Hofmann se preguntaba si el ácido salicílico
“acetilado” (conocido actualmente como aspirina) reducía los efectos desagradables
que se presentaban en la administración de este medicamento sin reducir la efectividad
médica ya conocida. La respuesta fue acertada. Así, que fue este químico alemán
quien le daría el nombre de aspirina al ácido acetilsalicílico, del cual actualmente se
conocen sus aplicaciones.
Cuando se interprete la estructura de los compuestos orgánicos dados en la página
siguiente, note las siguientes características de estas moléculas. Los compuestos
orgánicos son compuestos complejos de carbono, los cuales siempre forman cuatro
enlaces con otros grupos o átomos. Cuando las estructuras de los compuestos
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orgánicos se representen mediante contornos de figuras, por ejemplo un hexágono,
cada punto de éstas representan un átomo de carbono y los enlaces con los
hidrógenos no son mostrados. Si un doble enlace está presente y los carbonos están
unidos en un anillo solo un hidrogeno hace falta para completar los cuatro enlaces. Si
un triple enlace está presente entonces solamente otro átomo puede ser unido o
enlazado. Chequeando las estructuras mostradas en la figura 1 se observa que cada
átomo de carbono posee cuatro y sólo cuatro enlaces. El nitrógeno, por su parte, posee
tres enlaces covalentes con tres átomos, en tanto que el oxígeno posee sólo dos
grupos o átomos.
O
OH
O
OH
OH
O
O
OH
(A)
(B)
Figura1. Representación de las moléculas ácido salicílico (A) y ácido acetilsalicílico (B)
Las llamadas cadenas carbonadas o esqueletos carbónicos de estas moléculas pueden
involucrar grupos metilos -CH3, metilenos –CH2 , y grupos metinos –CH. Los grupos
funcionales (grupos reactivos) encontrados en la estructura de los compuestos son
diferentes y las diferentes especies están directamente relacionadas con la
funcionalidad disponible de los materiales orgánicos, ellos son: los grupos aminos (NH2), alcoholes (-OH), cetonas (R2=CO), éteres (R-O-R), aldehídos (-CH=O) y ácidos
carboxílicos (-CO2H), donde R es algún grupo no reactivo, tal como un grupo metilo (o
hidrógeno). Los ácidos carboxílicos pueden dar paso a una serie de diferentes
derivados (a partir de ácido original). Hay sales de ácidos carboxílicos RCOOH,
RCOONa, y ésteres de ácidos carboxílicos RCO2R, y anhídridos RCO2OO2CR. Para
entender las estructuras de estos compuestos, es útil recordar los nombres de cada
grupo funcional.
En este experimento, la aspirina será sintetizada mediante la reacción del ácido
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salicílico (C7H6O3) y el anhídrido acético (C4H6O3) el cual es añadido en exceso, en
presencia de ácido sulfúrico (H2SO4) como catalizador. Al calentar la mezcla se
produce ácido acetilsalicílico (C9H8O4) y ácido acético (C2H4O2).
O
OH
O
O
O
OH
+
OH
O
O
H3C
O
O
CH3
+
H3C
OH
OH
Ácido Salicílico
Anhídrido Acético
Aspirina
(Ácido Acetilsalicílico
Ácido Acético
Procedimiento Experimental
Síntesis:
1. Pesar 2 (dos) gramos de ácido salicílico y colocarlos en una fiola de 125 ml.
2. 2. Dentro de la campana extractora de gases, adicionar cuidadosamente 5 ml de
anhídrido acético, seguido de 5 gotas de ácido sulfúrico concentrado
(CUIDADO). Agitar lentamente el frasco hasta que todo el ácido salicílico se
disuelva.
3. 3. Calentar el frasco lentamente en un baño de María (T: 40-60ºC) por 10
minutos.
4. Enfriar el frasco a temperatura ambiente, permitiendo que el ácido acetilsalicílico
cristalice.
5. Usualmente el material en el frasco cristaliza espontáneamente. Sin embargo, si
esto no ocurre se recomienda:
•
Raspar las paredes del frasco con una varilla de vidrio.
•
Enfriar el frasco en un baño de agua hielo. Esta sugerencia no es muy
ventajosa, puesto que junto con el producto deseado precipitan
también impurezas.
6. Una vez formados los cristales, adicionar 50 ml de agua desionizada y enfriar en
un baño de agua-hielo. Las impurezas deberían permanecer en el agua fría.
7. Filtrar los cristales obtenidos utilizando un embudo Hirsch mediante succión.
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Enjuagar y dejar secar los cristales y luego pesar el producto crudo.
8. Determinar el punto de fusión del producto obtenido.
Purificación:
1. Transferir 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 (ausencia de efervescencia). Filtrar la solución
resultante para remover cualquier sólido.
2. Enjuagar el vaso de precipitados y el embudo con 5 -10 ml de agua.
3. 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.
4. La aspirina debe precipitar fuera de la solución cuando ésta sea acidificada. Si
no precipita, verifique con papel de pH para asegurar que la solución esta ácida.
5. 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.
6. Transferir los cristales a un vidrio de reloj y permitir que se sequen en un horno o
por la noche sobre el escritorio.
7. Determinar el punto de fusión de los cristales puros.
Cálculos
1. Comparar el punto de fusión del producto obtenido con el reportado para el
ácido acetilsalicílico.
2. Determinar el rendimiento teórico para 2 gramos de ácido salicílico, asumiendo
que el anhídrido acético está presente en exceso.
3. Determinar el rendimiento porcentual de su producto final recristalizado.
Cuestionario
1. ¿ Qué materiales son removidos cuando se adiciona el bicarbonato de sodio?.
¿Por qué este material podría causar problemas si no es removido?.
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2. ¿ Por qué el rendimiento del producto puro recristalizado es más bajo sin
recristalizar?.
3. Si el ácido salicílico estuviera presente en exceso y el anhídrido acético fuera el
reactivo limitante, ¿ Cómo se vería afectado el rendimiento teórico?.
4. ¿Cuáles son los grupos funcionales que componen al producto final (ácido
acetilsalicílico)?
5. Suponga que el anhídrido acético es expuesto al aire por un tiempo significante.
¿Cómo afectaría esto a los resultados finales?
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