QUÍMICA ORGÁNICA: SÍNTESIS DE LA ASPIRINA Consideraciones teóricas e históricas En 1897 la compañía alemana Bayer estaba buscando la manera de obtener la mejor sustancia analgésica. Dos de sus científicos, el químico Arthur Eichengrün y el farmacéutico Felix Hoffmann, se pusieron manos a la obra. Ambos sabían que la gente utilizaba diversos métodos para combatir el dolor. Los remedios más antiguos estaban basados en el uso de plantas medicinales, aunque a partir de 1800 ya habían surgido varios fármacos, muchos de ellos basados en la purificación de productos naturales. Uno de esos remedios populares interesó a Hoffmann y Eichengrün. Durante siglos, los pacientes que habían sufrido los dolores asociados a la artritis habían conseguido calmarlos mascando trozos de corteza de sauce. En esa época, los químicos habían aislado el componente activo de la corteza del sauce, el cual era un derivado del ácido salicílico. Aunque se trataba de una medicina popular, era difícil extraer todo el ácido salicílico que la gente necesitaba para calmar sus dolores. Por tanto, los químicos se enfrentaban a la necesidad de resolver el problema de obtener ácido salicílico por vía sintética, a partir del alquitrán de hulla que aparecía en el proceso de destilación seca del carbón para producir coque (hoy en día el ácido salicílico se obtiene del petróleo). El alquitrán de hulla se utilizaba en esa época para la obtención de colorantes sintéticos. Por tanto, no sorprendía ver a las grandes compañías alemanas de colorantes comenzando a producir ácido salicílico, y de manera eventual, algún otro medicamento. Grandes cantidades de ácido salicílico se pusieron en el mercado, provocando con ello una caída de su precio y permitiendo que estuviese al alcance de todos los bolsillos. Sin embargo, los pacientes pronto descubrieron que esta sustancia provocaba irritación de boca y estomago, acompañado de una desagradable acidez. Esto era algo que Hoffmann como farmacéutico conocía, así como que existían otros fármacos que se transformaban en otras menos irritantes cuando se les modificaba su estructura molecular. Un cierto grupo de átomos, denominado grupo acetilo, añadido a ciertas moléculas de fármacos, los transformaban en menos irritantes. Por tanto, la tarea que emprendieron Eichengrün y Hoffmann en 1898 fue la de comprobar si la adición del grupo acetilo a la estructura del ácido salicílico, lograba disminuir la irritación estomacal que este último presentaba. Cuando ambos se encerraron en los laboratorios que la compañía Bayer tenía en Leverkusen y procedieron a la acetilación del ácido salicílico, obtuvieron un nuevo compuesto que respondió al nombre de ácido acetilsalicílico. Hoffmann y su compañero propusieron que este nuevo compuesto, que recibió el nombre comercial de aspirina, sería un buen analgésico y que además no causaría estragos en el estómago. Para ello realizaron numerosas pruebas con distintos pacientes, especialmente con aquellos que sufrían fuertes dolores provocados por su artritis. Las pruebas fueron realizadas por la compañía Bayer en Elbersfeld, y los resultados fueron sorprendentes. Cada uno de los participantes en las pruebas encontró un alivio importante en sus dolores, pero sin los efectos secundarios tan acentuados como los sufridos con el ácido salicílico. Pero esto no era todo; algunos de los pacientes sometidos a estas pruebas descubrieron que la inflamación de sus articulaciones también disminuía. Al mismo tiempo, algunos vieron como la ingesta de la dosis diaria también reducía la fiebre de manera significativa cuando estos la padecían. Por tanto, además de analgésico, la aspirina también podía tomarse como antiinflamatorio y como antipirético. Hoy en día, los cardiólogos recomiendan la ingesta diaria de una dosis moderada de ácido acetilsalicílico (con el nombre comercial de Adiro), para evitar los problemas a aquellos pacientes que hayan sufrido alguna crisis cardiaca. Objetivo 9 Sintetizar una sustancia orgánica de indudable importancia durante nuestros días 9 Conocer los procedimiento seguidos en una síntesis química planificada Material Erlenmeyer de 250 cm3 Cristalizador Vaso de precipitados de 600 cm3 Papel de filtro Vidrio de reloj Resistencia Hielo y tubo de ensayo Ácido Anhídrido salicílico acético Embudo de Trompa de porcelana agua Modo operativo Cuentagotas Ácido sulfúrico Kitasato Probeta Pipeta y bomba 1. Llenar hasta la mitad uno de los vasos de precipitados con agua, y calentarlo con la resistencia hasta que hierva. 2. Llena el cristalizador con agua, sal y hielo para formar una mezcla frigorífica adecuada. Compartiréis un cristalizador por cada dos mesas. Introduce el tubo de ensayo con agua destilada dentro del cristalizador 3. Pesa tu erlenmeyer e introduce en él aproximadamente 3 g de ácido salicílico. 4. Dirígete a la campana de gases y mide con la pipeta 6,0 cm3 de anhídrido acético. Tras esto, añádelo a tu erlenmeyer y deposita con cuidado de 5 a 10 gotas de ácido sulfúrico concentrado. Uno de los compañeros permanecerá vigilando el vaso con agua hirviendo. IMPORTANTE: EL ANHÍDRIDO ACÉTICO ES IRRITANTE Y NO DEBEN ENTRAR EN CONTACTO CON EL SI NO SE ESTÁ PROTEGIDO. EVITAR SUS VAPORES YA QUE PUEDEN AFECTAR A LOS OJOS. EL ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO ES UN ÁCIDO FUERTE PELIGROSO. NO MANIPULARLO SI NO SE ESTÁ CONVENINTEMENTE PROTEGIDO 5. Introducir el erlenmeyer dentro del agua hirviendo y mantenerlo dentro durante 10 minutos aproximadamente. El baño maría debe permitir que la reacción transcurra entre los 70 y los 80 ºC. 6. Extraer el erlenmeyer del agua caliente y añadir cuidadosamente 20 gotas de agua destilada. 7. Añade 20 cm3 de agua destilada y enfría el erlenmeyer dentro de la mezcla refrigerante. 8. Si los cristales no aparecen, rascar con la varilla de vidrio las paredes del erlenmeyer para inducir la cristalización. Observa los cambios acontecidos durante el enfriamiento y anótalos en tu cuaderno. 9. Mide la masa del vidrio de reloj. Posteriormente recorta un trozode papel de filtro al tamaño de tu embudo de porcelana. 10. Filtra el producto en el embudo de porcelana colocado en el kitasato. Lava los cristales con 2-3 cm3 del agua destilada que has mantenido dentro del cristalizador. Extrae el filtro y deposita cuidadosamente en tu vidrio de reloj toda la aspirina que puedas. Introduce el vidrio de reloj dentro del horno de secado a 75 ºC. 11. Una vez enfriado mide la masa de los cristales formados. Anótalo en tu cuaderno para poder realizar el cálculo del rendimiento de la reacción. Examina los cristales (si puedes bajo una lupa) y anota tus observaciones Cuestiones 1. Realiza una breve descripción biográfica de Arthur Eichengrün y de Felix Hoffmann 2. Da los nombres sistemáticos del ácido salicílico y del ácido acetilsalicílico 3. Busca dos medicamentos que tengan propiedades analgésicas (no las marcas comerciales, sino el nombre de la sustancia), y dos medicamentos que tengan propiedades antipiréticas 4. Idea un mecanismo para la reacción de acetilación. ¿En qué crees que consiste? 5. ¿Por qué crees que añadimos agua fría? Busca una explicación y trata de entender que operación estábamos realizando. 6. ¿Cuál fue el rendimiento de tu síntesis? Muestra todos los cálculos que has realizado a partir de la masa de ácido salicílico de partida. 7. ¿Por qué utilizamos el método de doble pesada para determinar la masa de ácido acetilsalicílico obtenida y no usamos la tara de la balanza? Explícalo.