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

Transcrição

1 Trabalho 4: Síntese do Ácido Acetilsalicílico (pré-relatório) Lígia Figueiredo Gustavo Lopes 5 de Maio de Reacções envolvidas Existem dois métodos comummente usados nos laboratórios para a síntese de ácido acetilsalicílico. primeiro envolve a utilização de cloreto de acetilo, tal como Felix Hoffman, o químico original da Bayer, tinha feito. A reacção é mais rápida mas não se assemelha ao método industrial de síntese. 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 catálise ácida)[1]. anidrido acético + H 2 S 4 ácido sulfúrico H + HS 4 - Figura 1: Primeiro passo do mecanismo reaccional. Atentemos então ao mecanismo da reacção. primeiro passo (figura 1) consiste na protonização do anidrido acético pelo ácido sulfúrico. Formase então um catião com um grupo hidroxilo. Este catião é adicionado ao grupo hidroxilo do ácido salicílico, que fica com uma carga formal positiva. No passo seguinte, o protão (e carga) são transferidos para o átomo de oxigénio do catião adicionado (figura 2). Por fim, ocorre uma reacção 1

2 H H H H + H H H H H ácido salicílico Figura 2: Segundo passo do mecanismo reaccional. H H H H H + H + H + H ácido acético ácido acetilsalicílico Figura 3: Terceiro passo do mecanismo reaccional. de eliminação que origina ácido acético. outro produto converte-se no ácido acetilsalicílico apenas pela perda de um protão, o que permite, adicionalmente, a recuperação do catalisador (figura 3). 2

3 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 C 7 H 6 3 Cristais brancos ou pó 138,12 1, salicílico cristalino. Indolor (20 ) Anidrido C 4 H 6 Incolor e com um odor 102,09 1,08 (20 ) ,9 acético muito intenso Ácido H 2 S 4 Incolor e um pouco 98,08 1,39 (20 ) sulfúrico viscoso. dor intenso. Higroscópico Etanol C 2 H 6 Incolor. dor alcoólico 46,07 0, Água H 2 18,02 0, Tolueno C 3 H 8 Incolor. Líquido com 92,14 0, ,6 um odor semelhante ao benzeno (20 ) Ácido C 9 H 8 4 Cristais brancos ou pó 180,16 1, acetilsalicílico cristalino. Indolor Acetona CH 3 CCH 3 Líquido Incolor. Volátil. dor intenso e agradável Acetato de etilo C 4 H 8 2 Incolor e com um odor agradável Fenolftaleína C 20 H 14 4 Indolor. Pó branco ou liquido Hidróxido NaH Líquido incolor e sem Sódio odor. Higroscópico 58,08 0,792 (20 ) -95,4 56,2 88,11 0, ,11 (20 ) 318,33 1, ,00 2, Características de Segurança Vejamos agora as informações de segurança dos reagentes e produtos que manipularemos durante a actividade experimental. Ácido salicílico 1 Explosão: s vapores podem formar misturas explosivas com o ar. Inalação: Causa irritação da mucosa muscular e do tracto respiratório superior. Pele: Causa irritação e possíveis sensações de queimadura. Pode causar erupções cutâneas. 1 Ver [2, CAS ]. 3

4 lhos: Irritação severa que pode resultar em lesão na córnea. Ingestão: Causa irritação gastrointestinal. s sintomas incluem náusea, vómito, diarreia, dor de cabeça, dificuldade em ouvir, distúrbios visuais, confusão mental e, em casos extremos, convulsões e coma. Manter afastado de fontes de ignição e em local seco e bem ventilado; 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 2 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 ardor no peito, sufocação, tonturas e edema pulmonar. Pele: Irritação e possíveis queimaduras. Prolongadas exposições podem ser dolorosas, com um avermelhar da pele seguido de uma aparência branca da mesma. lhos: 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. 2 Ver [2, CAS ]. 4

5 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 3 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, afectando a garganta e o pulmão, causando edema neste, dificuldade em respirar e queimaduras. Pele: Corrosivo. Ardor e dor intensas, vermelhão, pulsação acelerada e colapso circulatório que podem levar à morte. lhos: Corrosivo. Pode causar visão turva, vermelhão, dor e, em alguns casos, cegueira. Ingestão: Corrosivo. Causa queimaduras sérias na boca, garganta, estômago, podendo levar à morte por choque circulatório. Leva a vómitos e diarreias. Guardar num local seco e fresco; Afastar do calor, água e materiais incompatíveis; Numa diluição, nunca adicionar água ao ácido, e sim ao contrário; Afastar da água; Guardar num recipiente muito bem fechado; 3 Ver [2, CAS ]. 5

6 Ventilação, exaustão ou protecção respiratória; Luvas e vestuário protector; Usar óculos de protecção; Evitar ao máximo o contacto. Etanol 4 Fogo: Altamente inflamável. Explosão: s vapores podem formar misturas explosivas com o ar. Inalação: Altas concentrações afectam o sistema nervoso causando dores de cabeça, inconsciência e fraqueza. Pele: Irritação, pele seca, dermatites. lhos: Irritação severa, ardor, olhos vermelhos, dor. Ingestão: Causa irritação gastrointestinal. Em grandes quantidades pode causar sonolência, dores de cabeça e náuseas. Afastar do calor, faíscas e chamas e fontes de ignição; Guardar num recipiente bem fechado, em local seco e fresco; Ventilação, exaustão ou protecção respiratória; Luvas e vestuário protector; Óculos de protecção; Não fumar, comer ou beber durante o trabalho. Tolueno 5 Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são inflamáveis. 4 Ver [3, CAS ]. 5 Ver [2, CAS ]. 6

7 Inalação: Irritação do tracto respiratório superior. Sintomas da exposição podem incluir fadiga, confusão, tonturas, dor de cabeça, sonolência. Altas concentrações levam à inconsciência. Pele: Causa irritação. lhos: Irritação dos olhos caracterizada por dor e inflamação. Ingestão: Causa espasmos abdominais. 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; Luvas e vestuário protector; Óculos de protecção. Ácido acetilsalicílico 6 Fogo: É combustível. Fogo pode produzir gás tóxico e irritante. Inalação: Pode causar irritação do tracto respiratório. Pele: Pode causar irritação. lhos: Pode causar irritação e sensação de ardor. Ingestão: Pode causar irritação gastrointestinal acompanhada por náusea, vómitos e diarreia. Armazenar num local fresco e seco; Manter afastado de fontes de calor; Usar ventilação; Evitar qualquer tipo de contacto, assim com a inalação e digestão; Vestuário protector; Óculos e luvas de protecção. 6 Ver [2, CAS ]. 7

8 Acetona 7 Fogo: Altamente inflamável. Explosão: s vapores podem formar misturas explosivas com o ar. Inalação: Causa irritação do tracto respiratório. Altas concentrações afectam o sistema nervoso (ver os sintomas em ingestão). Pode causar incoordenação motora. Pele: Irritação caracterizada por inflamação e pele seca. lhos: Sensação de ardor, olhos vermelhos, visão enevoada, possível dano da córnea. Ingestão: Causa irritação do tracto digestivo. s sintomas incluem dor de cabeça, fadiga, náusea, vómito, sonolência e, em casos extremos, pode causar inconsciência, coma e falha respiratória. Manter afastado de fontes de ignição; Ventilação, exaustão ou protecção respiratória; Luvas e vestuário protector; Óculos de protecção, lentes de contacto não devem ser usadas; Não fumar, comer ou beber durante o trabalho. Acetato de etilo 8 Fogo: Tanto o líquido como os seus vapores são altamente inflamáveis. Explosão: s vapores podem formar misturas explosivas com o ar. 7 Ver [2, CAS ]. 8 Ver [2, CAS ]. 8

9 Inalação: Causa irritação do tracto respiratório superior, sobretudo 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. lhos: Causa irritação, que pode levar a conjuntivites e danos na córnea. Ingestão: Causa irritação do tracto digestivo. s sintomas incluem náusea, vómito e diarreia. Manter afastado de chamas e faíscas; Armazenar num local fresco e seco; Ventilação, exaustão ou protecção respiratória; Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto; Luvas e vestuário protector; Óculos de protecção adequados; Trabalhar em áreas onde é proibido fumar. Fenolftaleína 9 Inalação: Pode causar irritação. Pele: Pode causar irritação. lhos: Pode causar irritação. Ingestão: Pode causar irritação. Quando não se está a usar, manter o recipiente fechado; Lavar as mãos antes de comer; Ventilação adequada; 9 Ver [2, CAS ]. 9

10 Evitar qualquer tipo contacto, assim como a formação e acumulação de poeiras; Luvas e vestuário protector, para evitar exposição da pele; Óculos de protecção adequados. Hidróxido de sódio 10 Explosão: Recipientes podem explodir quando aquecidos e em contacto com a água. Inalação: Causa irritação severa do tracto respiratório superior. s sintomas incluem queimaduras, dificuldade em respirar e, em casos extremos, edema pulmonar. Pele: Causa ardor e possíveis úlceras penetrantes e profundas na pele. lhos: Causa ardor e danos a nível da córnea. Ingestão: Causa danos permanentes no tracto digestivo, como corrosão dos tecidos do mesmo. s sintomas incluem ainda dores, náuseas, queimaduras, vómitos e diarreia. 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; Armazenar num local fresco e seco; Evitar qualquer tipo de contacto, assim como a inalação e ingestão; Ventilação, exaustão ou protecção respiratória; Manter nas condições normais de temperatura e pressão; Evitar inalação, ingestão e qualquer tipo contacto; Vestuário protector adequado; Óculos e luvas de protecção. 10 Ver [2, CAS ]. 10

11 4 Planificação do trabalho Numa primeira fase do trabalho, esquematizada na figura 4, o objectivo é sintetizar ácido acetilsalicílico a partir de ácido salicílico e de anidrido 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 podem 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 New Jersey Institute of Technology. 5 May 2006 < bengu-pc2.njit.edu/trp-chem/aspirins/nap7.html>. [2] HordeNet. Hardy Research Group, Department of Chemistry, The University of Akron. 8 Mar < [3] International Chemical Safety Cards. Vermount SIRI Web Site IPCS, CEC. 8 Mar < cards/list.html>. 11

12 Pesar 5g de ác. salicílico Medir 10ml de anidrido acético Juntar num Erlenmeyer de 250 ml Medir 1 ml de ác. sulfúrico Juntar o ácido ao recipiente Medir 50 ml de água destilada gelada Aquecer a ºC por 10 m Preparar um banho de gelo Juntar a água destilada Colocar o Erlenmeyer no banho de gelo. Aguardar a precipitação dos cristais Filtrar à trompa Preparar uma mistura 1:1 de etanol/água Lavar com água gelada. Secar ao ar Medir uma porção de tolueno Recristalizar da mistura de etanol/água Recristalizar de tolueno Ácido acetilsalicílico Pesar Medir o ponto de fusão Traçar o espectro IV Figura 4: Esquema da planificação do trabalho: síntese do ácido acetilsalicílico. 12

13 Pesar uma pastilha de aspirina Desfazê-la num almofariz. Transferir o pó para um Erlenmeyer de 125 ml Medir 20 ml de etanol Adicionar o etanol Filtrar. Recolher o filtrado Adicionar 3 gotas de fenoftaleína. Titular com uma solução 0,1M de NaH 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 Colocar uma pequena porção de ác. salicílico num tubo de ensaio Dissolver em acetona 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 quantidade de ácido acetilsalicílico numa pastilha de aspirina Bayer. 13