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Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
Campus Estado de México
Departamento de Ing. Química y Biotecnología
Síntesis orgánicas avanzadas
Práctica 2
Síntesis de Ácido Acetilsalicílico
Melisa Martínez Hernández A01164402
María Fernanda Gutiérrez Reyes A01164888
Adrián López Zenteno A01164970
Gabriela Carolina López Serrano A01370348
Dr. Luis Angel Polindara García
Fecha de entrega: 3 de septiembre de 2015
Grupo: 1
Objetivos 1. Sintetizar el ácido acetilsalicílico (Aspirina) mediante una reacción de
acilación en medio ácido, a partir de la reacción entre el ácido o-
hydroxibenzóico (ácido salicílico) y el anhídrido acético.
2. Llevar a cabo los cálculos estequiométricos necesarios para determinar las
cantidades de reactivos a utilizar.
3. Utilizar la técnica de cristalización para purificar el producto obtenido.
4. Realizar cromatografía en capa fina (CCF) del ácido salicílico, la solución
patrón y la solución problema, y calcular el Rf del patrón, así como de la
sustancia problema.
ResultadosLa reacción de ácido salicílico y anhídrido acético, en presencia de ácido sulfúrico
como catalizador, se realizó sobre la parilla de calentamiento, acoplado a un
refrigerante que estaba en serie con los sistemas de otros equipos, como se
observa en la figura 1.
Figura 1. Reacción para la formación de ácido acetilsalicílico en calentamiento
acoplado a un refrigerante y una parrilla de calentamiento.
La reacción se paró después de 25 minutos y llegó a un calentamiento de 80ºC.
Se obtuvo una mezcla ligeramente amarillenta y con olor característico a
vinagre, y se muestra en la figura 2.
Figura 2. Producto de la reacción después de 25 minutos. Presenta coloración amarillenta.
Se obtuvo una solución blanca después de agregar 15 ml de agua al producto de
la reacción, y se observó la formación de sólidos blancos después de 15 minutos
de agitación con varilla de vidrio, como se muestra en la figura 3, indicando el
inicio de proceso de purificación por cristalización.
Figura 3. Inicio de purificación del AAS. Formación de partículas sólidas de color
blanco.
Posterior al proceso de cristalización se obtuvieron sólidos blancos, después de
eliminar la mayor cantidad de agua posible por filtración al vacío.
Figura 4. Producto parciamente purificado después de cristalización y filtración
por vacío.
El resultado de la cromatografía en capa fina se muestra en la figura 5. La
muestra del producto de la reacción (P) se encimó con la muestra de la suma del
producto junto con ácido salicílico (S+P).
Figura 5. Cromatografía en capa fina. En donde; S = ácido salicílico, A = Aspirina
comercial, P= Producto de la reacción.
Tabla 1. Cálculos estequiométricos.
Reactivos PM (g/mol)
Densidad (g/ml)
Masa (gr)
Volumen (mL)
Moles (mmol)
Equivalentes
Ácido salicílico (reactivo limitante)
138.121
1.44 2.5 1.7361 18.1 1
Anhídrido acético
102.09 1.08 5.54 5.1296 54.3 3
Ácido sulfúrico (catalizador)
98.079 1.84 - - - -
Cálculos
Ácido salicílico (reactivo limitante)
Anhídrido acético
Cálculo del factor de retención (Rf) para la cromatografía en capa fina
Rf = distancia de la muestra/ distancia del disolvente
Datos
Distancia del disolvente: 3.2 cm
Distancia de la muestra S: 2.7 cm
Distancia de la muestra A: 2.5 cm
Distancia de la muestra P: No se distinguió
Distancia de la muestra S+P: 2.5 cm
Tabla 2. Cálculo del factor Rf.
Muestra Compuesto Valor de RfS Ácido Salicílico 0.8438A Aspirina 0.7813P Producto de la reacción No se detectó
S+P Ácido Salicílico + Producto de la reacción
0.7813
Discusiones
Melisa Martínez Hernández
Se llevó a cabo la síntesis de ácido acetilsalicílico a partir de anhídrido acético y
ácido salicílico. La obtención del producto pudo considerarse como resultado de
la esterificación de la función fenol del ácido salicílico por acción del anhídrido
acético. Es importante destacar que emplear anhídrido acético como reactivo es
preferente sobre utilizar ácido acético, ya que con este último la reacción es
reversible y por ende el rendimiento de aspirina resulta menor. (Antón, 2009)
La adición del ácido sulfúrico fue elemental para llevar a cabo la reacción de
esterificación, esto ya que el paso más importante en la reacción de sustitución
nucleofílica acílica es el ataque del nucleófilo sobre el carbono del carbonilo,
(Bailey, 1998) en este caso el oxígeno del grupo hidroxilo en el ácido salicílico y
el carbonilo del anhídrido acético, respectivamente. En este sentido, el ácido
sulfúrico permite la protonación del carbonilo, activándolo para un ataque
nucleofílico por parte del oxígeno proveniente del alcohol, derivando en una
transferencia de protones entre los átomos de oxígeno, y liberando una molécula
de agua, finalmente la desprotonación de un oxígeno da lugar el éster (ácido
acetilsalicílico) y se regenera el catalizador. (Farmer, s.f.).
Después de 25 minutos la reacción alcanzó 80ºC y se retiró del calentamiento.
Se percibió olor a vinagre y una coloración amarillenta en la solución. Esto
permitió identificar rápidamente la presencia de impurezas en el producto. En
primera instancia la presencia de ácido acético y posteriormente la posible
presencia de ácido salicílico, ya que la oxidación del fenol puede presentar una
coloración amarilla-café (Pavía, 2005). Así, debido a que residuos de ácido
salicílico y anhídrido acético pudieron encontrarse en conjunto con el ácido
acetilsalicílico, el ácido acético y el catalizador, se seleccionó el proceso de
cristalización para la purificación del AAS. El principio radica en que al final de la
reacción la mezcla se encuentra caliente y todas las substancias están en
solución, en cuanto ésta se enfría la solubilidad del AAS disminuye y
gradualmente cristaliza. (Pavía, 2005). Debido a que las otras substancias
estaban en estado líquido a temperatura ambiente o estaban en cantidades
pequeñas, los cristales formados resultaron mayormente en AAS. Adicionar 15
ml de agua facilitó la purificación ya que ésta disminuye la solubilidad del AAS al
tiempo en que disuelve algunas impurezas y elimina los restos de anhídrido
acético que se puso en exceso.
Por último se llevó a cabo el análisis por cromatografía en capa fina (TLC), ya
que permite identificar moléculas orgánicas, comprobar el número de
componentes en una mezcla o controlar el progreso de una reacción. (Grinberg,
2009) En este caso, como técnica analítica, permitió definir si la reacción se llevó
a cabo de forma eficiente es decir, si a partir de la reacción se obtuvo el
producto deseado, así como a determinar la presencia de residuos de reactivos.
Al evaluar la presencia de ácido acetilsalicílico en el producto final mediante la
cromatografía en capa fina, no se pudo identificar con certeza este hecho, ya
que la muestra del producto de la reacción (P) se encimó con la muestra de la
suma del producto junto con ácido salicílico (S+P), como se observa en la figura
5. No obstante la muestra de aspirina presentó una coloración negra al
observarse en la luz UV, mientras que el ácido salicílico desprendió un color azul.
De este modo, al notar que en la mezcla (S+P) se presentaron ambos colores,
aunque el color negro en menor cantidad, es posible notar la presencia de ácido
acetilsalicílico sintetizado. El cálculo del RF no pudo calcularse para el producto
de la reacción (P), por lo que no se pudo comparar con el RF de la aspirina (A).
No obstante el RF del producto de la reacción mezclado de ácido salicílico (P+S)
presentó el mismo RF que la aspirina, lo cual sugiere que sí estaba presente el
ácido acetilsalicílico en el producto de la reacción, pero no es posible determinar
su pureza. Por otra parte, no se determinó el grado de pureza ni el porcentaje de
rendimiento de la reacción ya que, éste se define como el cociente entre la
cantidad de sustancia producida y la cantidad de sustancia esperada
teóricamente expresado de forma porcentual (Antón, 2009), y para este caso no
fue posible determinar la cantidad de sustancia producida, ya que el producto no
se obtuvo completamente seco dentro del marco de tiempo establecido para la
práctica.
María Fernanda Gutiérrez Reyes
Para la producción de ácido acetilsalicílico se llevó a cabo una reacción usando
como reactivos el ácido salicílico y el anhídrido acético. Para poder llevar a cabo
la formación del ácido acetilsalicílico, también conocido como aspirina, fue
necesario utilizar un catalizador para poder romper con el puente de hidrógeno
presente en el ácido salicílico y poder llevar a cabo la reacción (Korolkovas,
1983) . Durante la experimentación se mezclaron cantidades estequiométricas
de los reactivas más la adición de unas gotas de ácido sulfúrico, que tuvo la
función de catalizador; posteriormente se calentó la mezcla alrededor de 80ªC
para aclarar la solución después ser enfriada. Una vez que la mezcla se
encuentra a temperatura ambiente, se le añade agua con el fin de hidrolizar los
restos de anhídrido acético y comenzar la formación de la aspirina. En este caso,
la formación de la masa tomó aproximadamente 10 minutos con agitación
constante; una vez que se formó una cantidad considerable de producto, se filtró
al vacío. El resultado de esta operación fue un producto con consistencia de
pasta más que un polvo o granos de aspirina; éste fue secado en el horno hasta
que se eliminaron los restos de agua para poder realizar la cromatografía de
capa fina. Los resultados obtenidos muestran que la aspirina tuvo el mismo valor
de Rf que la muestra que contenía ácido salicílico más el producto de la
reacción; desafortunadamente no fue posible comprobar la pureza del producto
de reacción ya que la muestra colocada en la placa se encimó con la muestra
S+P.
Adrián López Zenteno
Al realizar la cromatografía se puede observar que los valores no resultan muy
similares, esto se ocasionó debido a que el sólido no estaba completamente seco
al momento de realizar la cromatografía en capa fina, para que se obtuvieran
valores de Rf iguales, las condiciones de preparación y medición deben ser las
mismas, en el caso de esta cromatografía, todos las sustancias medidas
deberían haber estado al mismo nivel de humedad. (Clark, 2007)
Gabriela Carolina López Serrano
La reacción de equilibrio de esterificación directa de un ácido con ácido primario
o secundario y ácido carboxílico en presencia de ácido sulfúrico o clorhídrico, es
reversible en todos sus pasos, esto puede afectar el rendimiento de la reacción.
y requiere de procedimientos tales como usar un exceso de alcohol o eliminar el
agua mientras ésta se va formando con el fin de favorecer la producción del
ester (Griffin, 1981). La cromatografía de capa fina consiste en medir qué tanto
se puede eluir una mancha o gota de la muestra colocada en la parte inferior de
la placa (una capa delgada de gel sílice o alúmina adherida a un soporte de
vidrio o aluminio) de acuerdo su capacidad de adsorción (Soto, 2003); esto con el
fin de determinar el grado de pureza de un compuesto, realizar el seguimiento
de una reacción y comparar muestras, es decir, definir si dos o más muestras en
una placa son o no la misma sustancia (Universidad Autónoma de Madrid, s.f.). Al
analizar los resultados obtenidos no se puede determinar el grado de pureza ya
que se contaminó la muestra.
Cuestionario
1. ¿Por qué debe utilizarse material y reactivos perfectamente secos
en la reacción?
Al utilizar tanto reactivos húmedos se puede promover la formación de agua
durante la reacción de esterificación, asimismo al tener materiales húmedos
existirá presencia de agua durante la reacción. La presencia de agua no permite
que la reacción sea completa, ya que podría encontrarse al ácido acetilsalicílico
(AAS) parcialmente hidrolizado, derivando en productos no deseados como ácido
acético y ácido salicílico al final del proceso. Así, se ha determinado que la
estabilidad del AAS en su forma sólida se ve sometida en presencia de humedad,
ya que el AAS disuelto en la reacción es hidrolizado, principalmente por catálisis
ácida, mientras que en ausencia de agua o humedad no se ha observado este
efecto. (Torrado, 1992) Por ello, a mayor porcentaje de agua durante la reacción
aumentará la degradación del AAS.
2. Formular el mecanismo del proceso. ¿Qué misión tiene la adición
de ácido sulfúrico?
+
El ácido sulfúrico, funciona como catalizador ya que hace al carbono carbonìlico
del anhídrido acético más atractivo para el nucleófilo (Bailey, 1998), durante los
primeros pasos de la reacción.
3. La aspirina es relativamente insoluble en agua. ¿Por qué no se
utiliza este disolvente para purificarla por recristalización, como
en el caso de ácido salicílico?
Durante el proceso de cristalización de la aspirina (AAS) es efectivo adicionar
agua para facilitar la purificación considerando que ésta disminuye la solubilidad
del AAS mientras que disuelve algunas impurezas. No obstante, para purificar
aún más el producto, se realiza un proceso de recristalización. De esta forma,
para prevenir la descomposición del ácido acetil salicílico, se puede utilizar
acetato de etilo, en lugar de agua, como solvente para recristalización,
principalmente porque la impureza más común en el producto después de la
purificación es el ácido salicílico, que puede provenir de una reacción incompleta
o de la hidrólisis por la reacción con agua (Pavía, 2005). Además, con un exceso
de agua se puede llegar a solubilizar el AAS, como menciona el Merck Index “la
aspirina deja de ser insoluble en agua cuando se adicionan 300 ml de agua a
20ºC o 100 ml a 37ºC”.
4. En ocasiones, un frasco de aspirina recién abierto puede tener un
olor característico a vinagre. ¿Qué nos sugiere este olor con
respecto al medicamento contenido en la muestra? ¿Qué efectos
podríamos esperar de la ingestión de la misma?.
Propiedades organolépticas características del vinagre como su olor y sabor, se
deben principalmente a su contenido en ácido acético. (Ebbing, 2010) Así, el olor
característico a vinagre es en realidad un olor característico del ácido acético. De
esta forma, al percibir un olor similar en una muestra de aspirina o AAS indica
claramente la presencia del ácido acético. Se ha reportado que el ácido acético
puede encontrarse presente en muestras de AAS cuando han sido expuestas a
ambientes muy húmedos o a líquidos, ya que éste es un compuesto se deriva de
la hidrólisis del AAS. Así, en presencia de humedad ambiental la aspirina puede
hidrolizarse lentamente dando ácido acético y ácido salicílico. (PUBCHEM, s.f.)
A pesar de que el ácido acetilsalicílico se hidroliza en el estómago y en la sangre,
resultando de igual forma en ácido salicílico y ácido acético, el ácido salicílico, en
general, no es adecuado para uso interno, ya que es un fuerte irritante gástrico y
puede causar hemorragias internas. De hecho, la aspirina fue inventada por esa
razón, ya que la molécula acetilada no es tan áspera en el tracto digestivo,
aunque se hidroliza en cierto grado en el estómago. (CR Scientific, s.f.) De esta
forma, la hidrólisis parcial de la aspirina causada por la humedad del ambiente,
no sólo brindará otras propiedades organolépticas al producto causadas por el
ácido acético, sino también ingerir el ácido salicílico se podrían esperar severas
quemaduras internas.
Conclusiones Melisa Martínez Hernández
A partir de la práctica previamente realizada fue posible analizar reacciones de
síntesis en compuestos orgánicos y obtener de forma experimental ácido
acetilsalicílico (AAS). Ésta se pudo obtener gracias a la acetilación del ácido
salicílico (ácido o-hydroxibenzóico), mediante un proceso de acetilación, debido
a la reacción entre el grupo carboxilo del anhídrido acético y el grupo hidroxilo
del fenol en el ácido salicílico, catalizada por el ácido sulfúrico. Además, previo a
la práctica fue posible aplicar conocimientos de cálculos estequiométricos para
determinar las cantidades de los reactivos a utilizar. Finalmente fue posible
determinar, mediante la CCF, la presencia de ácido acetilsalicílico en el producto
de la reacción, al realizar un análisis cualitativo en base a la coloración de las
muestras en luz UV, y mediante el análisis del RF para la muestra P+S
comparada con la muestra A. Ya que no se distinguió con claridad una mancha
definida para la muestra P no fue posible determinar la pureza de la muestra por
medio de la CCF.
María Fernanda Gutiérrez Reyes
Con la práctica realizada fue posible observar el mecanismo de reacción de uno
de los fármacos más utilizados por sus múltiples beneficios en el alivio del dolor,
recientemente se ha descubierto que el uso excesivo de este medicamento
puede ocasionar algunos malestares estomacales; no obstante sigue siendo uno
de los fármacos de mayor consumo. Para esta práctica fue necesario seguir un
método específico para asegurar la mayor conversión posible de los reactivos; es
interesante que esta reacción necesita de un catalizador para poder llevarse a
cabo, ya que este permite la unión de la molécula de ácido salicílico con la de
anhídrido acético. Por otra parte, fue posible comprobar que para realizar una
cromatografía de capa fina es necesario ser cuidadosos cuando se coloca la
muestra ya que, en el caso de este experimento, una de las muestras se encimó
y no fue posible hacer el cálculo de Rf ni evaluar la pureza del compuesto.
Finalmente, sería interesante analizar las diferentes variables que pueden
afectar para que el producto obtenido después de la filtración al vacío tenga
menos cantidad de agua presente, por ejemplo, la conversión de reacción, el
agua añadida para la hidrolización del anhídrido acético o el correcto
funcionamiento de la bomba.
Adrián López Zenteno
La práctica realizada fue muy similar a la anterior, las diferencias se
pueden observar en el uso de agua al momento de la producción de los cristales
del ácido acetilsalicílico; otra diferencia que se observó fue que en esta ocasión,
el proceso tomó más tiempo en una parte por la naturaleza de la reacción y por
otra parte, debido a la falta de equipo nuevamente, como recomendación queda
de nuevo suplir el equipo necesario para que además de que la reacción pueda
ser completada a tiempo, se puedan realizar los análisis correspondientes y así
obtener más resultados analíticos de interés.
Gabriela Carolina López Serrano
La naturaleza de la reacción puede interferir en el tiempo de reacción, por
lo que a comparación de la práctica anterior ésta tomo más tiempo. Se pudo
apreciar la producción de agua a comparación de la otra reacción por el tipo de
reacción. Es importante ser cuidadosos con el manejo de las muestras ya que
por eso se contaminó la obtenida en esta práctica y fue imposible determinar la
pureza del producto obtenido.
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%20it%20is%20intense%20enough%20to%20impart%20color%20to
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