Síntesis de un ester comercial

Farmacia. Química. Fármacos. Esteres. Ácido Acetilsalicílico. Aspirina sintentizada

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  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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Universidad de la serena

Facultad de ciencias

Departamento de Química

Síntesis de un Ester Comercial:

“La Aspirina.”

Contenido Páginas

Historia de la Aspirina……………………………………. 1

Introducción…………………………………………….. 2

Reacciones involucradas en la Síntesis de la Aspirina………. 3

Síntesis de un Ester comercial: La Aspirina……………….. 4

Fundamento de la reacción……………………………… 5

Mecanismo de la Reacción……………………………… 6

Características de los reactivos participantes……………… 7

Cálculos y Resultados………………………………….. 11

Conclusión y Discusión………………………………..... 14

Bibliografía…………………………………………. 15

Historia de la Aspirina

La Aspirina es un analgésico eficaz contra el dolor de cabeza, es también un agente antiinflamatorio que proporciona alivio a la inflamación asociada a la artritis y heridas menores. También es un compuesto antipirético, ya que reduce la fiebre

El uso de la aspirina o ácido acetilsalicílico se remonta a finales del siglo XIX. Desde antes de Hipócrates, 400 a.C., se sabe que la fiebre disminuye masticando la corteza de un sauce.

En 1827 se encontró que el agente activo en dicha corteza es un compuesto aromático llamado SALICINA, el cual puede convertirse en el alcohol salicílico haciéndolo reaccionar con agua (hidrólisis); luego, al oxidarlo, el resultado es ácido salicílico. Este ácido resultó más efectivo que la salicina en el tratamiento de las fiebres; además, posee propiedades antiinflamatorias y analgésicas.

Sin embargo, a pesar de ser un medicamento muy utilizado presenta algunos inconvenientes, tales como:

a) Producen irritación de la mucosa gástrica, por lo que esta contraindicado en pacientes con ulceras, además puede causar sangrado del estómago y reacciones alérgicas a quienes la consumen por tiempo prolongado.

b) Disminuye la capacidad de coagulación de la sangre.

c) Su toxicidad es tal que sólo unos 15 gr. pueden ser fatales para un niño pequeño

d) Aún más seria es una condición, llamada “Síndrome de Reye”, reacción potencialmente fatal que se observa algunas veces en los niños que se recuperan de la gripe.

INTRODUCCION

El Ácido Acetilsalicílico se sintetiza a partir de Acido Salicílico y Anhídrido Acético, según la reacción que analizaremos más adelante. Una vez sintetizado el ácido acetilsalicílico es necesario cristalizarlo para eliminar las impurezas que contiene. Este proceso debe realizarse una o más veces hasta lograr el producto puro deseado.

El ácido acetilsalicílico se comercializa con el nombre de la ASPIRINA por la casa Bayer, siendo uno de los medicamentos más consumidos en el mundo.

Para la síntesis de aspirina se utilizan dos reactivos de gran importancia: el Anhídrido Acético, que se obtiene a partir de la reacción de cetena ( C2H2O) con Ácido Acético (C4H6O3) y el Ácido Salicílico que se obtiene al hacer reaccionar Fenóxido Sódico

(C6H55ONa) con Dióxido de Carbono (CO2) a 125 ºC y a 100 atm, para dar Salicilato Sódico (C7HO3Na) que en medio ácido da como producto Ácido Salicilico (C7H6O3).

El Ácido Salicílico se prepara mediante la síntesis de Kolbe- Schmitt, en la cual los fenoles o sus sales sódicas sufren una orto carboxilación altamente regioselectiva con dióxido de carbono, alta temperatura y presión. Luego la reacción es llevada a medio ácido.

El Ácido Acetilsalicílico se prepara por acetilación del grupo hidroxilofenólico del ácido Salicílico

El ácido acetilsalicílico puede estar parcialmente hidrolizado; esto se puede identificar fácilmente por el olor a acido acético, que además podemos reconocerlo haciendo un ensayo con FeCl3 (cloruro de hierro), observando así la aparición de una coloración violeta. Esta reacción es utilizada en laboratorio para la identificación del ión acetato.

Reacciones involucradas en la síntesis de la Aspirina

1. Reacción General de la síntesis del Ácido Acetilsalicílico:

2. Reacción de formación del Ácido Salicílico:

3. Reacción de formación del Anhídrido Acético:

SÍNTESIS DE UN ÉSTER COMERCIAL.: LA ASPIRINA

PROCEDIMIENTO:

Coloque 5.0 g de ácido salicílico (Nota 1) en un matraz Erlenmeyer de 125 mL, cubra los cristales con 5.0 mL de anhídrido acético (Nota 2), (d=1.08). Agregue 5 a 10 gotas de ácido sulfúrico concentrado (Nota 3) a la mezcla, caliente el matraz en un baño de agua hirviendo durante 5 minutos. Saque el matraz y agregue 20 a 30 mL de agua destilada enfriada con hielo (Nota 4). Enfríe la solución hasta completa cristalización.

Luego de separar los cristales mediante filtración, recristalice la aspirina por disolución de los cristales en 20 mL de alcohol etílico (Nota 5) en un vaso de 200 mL, calentando en un baño de agua. Luego agregue 50 mL de agua tibia (Nota 6) a la solución. Si algún sólido se forma en este punto continúe calentando hasta su completa disolución. Filtre en caliente y reciba el filtrado en un vaso, cúbralo con un vidrio de reloj y permita que se enfríe lentamente.

Continúe enfriando en un baño de hielo evitando que congele la solución. Hermosos cristales semejantes a agujas deben obtenerse. Recobre los cristales por filtración, séquelos y péselos.

Nota 1: A partir de la acetilación de este reactivo se sintetiza la Aspirina.

Nota 2: El Anhídrido Acético es el mejor grupo acetilante, este reactivo se puede reemplazar por haluros de ácidos, sin embargo la reacción producida es más lenta, es por esta razón que utilizamos el reactivo mencionado.

Nota 3: El ácido sulfúrico sirve en este caso tanto de catalizador como de sustancia higroscópica, ya que absorbe el agua formada en la reacción, generando además los H+ necesarios para llevar acabo la reacción

Nota 4: Utilizamos el agua destilada enfriada con hielo para descomponer cualquier exceso de anhídrido acético que haya quedado.

Nota 5: El alcohol etílico lo utilizamos como solvente para la recristalizacion de la aspirina. Si bien la aspirina es muy soluble en agua no la utilizamos en esta experiencia debido a que el agua hidroliza a los ésteres.

Nota 6: Utilizamos el agua tibia, debido a que el método de recristalización usado fue el por cambio de temperatura, ya que la solubilidad de la aspirina aumenta conforme aumenta la temperatura.

Este proceso fue realizado para purificar el compuesto obtenido.

Fundamento de la Reacción

Dada la importancia de los ésteres se han desarrollado muchos procesos para obtener ésteres. El más común es el calentamiento de una mezcla del alcohol y del ácido correspondiente con ácido sulfúrico, utilizando el reactivo más económico en exceso para aumentar el rendimiento (esterificación de Fischer).

El ácido sulfúrico sirve en este caso tanto de catalizador como de sustancia higroscópica que absorbe el agua formada en la reacción. A veces es sustituido por ácido fosfórico concentrado.

En la práctica este procedimiento tiene varios inconvenientes. El alcohol puede sufrir reacciones de eliminación formando olefinas, esterificación con el propio ácido sulfúrico o de formación del éter , y el ácido orgánico puede sufrir decarboxilación. Además se requieren temperaturas elevadas y tiempos de reacción largos.

Por esto a menudo se utilizan derivados del ácido más activos. En la síntesis del ácido acetilsalicílico por ejemplo (el éster entre en el grupo hidroxi del ácido salicílico y del ácido acético) se parte del anhídrido acético y del ácido salicílico que actúa como alcohol. En vez de agua se libera una molécula de ácido acético que puede ser separada fácilmente del producto:

La reacción de la esterificación pasa por un ataque nucleofílico del oxígeno de una molécula del alcohol al carbono del grupo carboxílico. El protón migra al grupo hidroxi del ácido que luego es eliminado como agua. El rol del catalizador es el de aumentar la actividad carbonílica (la carga parcial positiva sobre el átomo de carbono) por protonación de uno de los oxígenos del ácido. Lo mismo se puede conseguir utilizando derivados más activos del ácido como los haluros o los anhídridos.

Mecanismo de la Reacción

Características de los reactivos participantes.

Tabla Nº 1: Tabla de datos de propiedades físicas de los reactivos y productos utilizados en la síntesis de aspirina (extraído Hand Book, 1973)

Reactivos o productos

PM

Pf

(ºC)

Peb (ºC)

D

Solubilidad

Agua

Alcohol

Éter

Anhídrido

Acético

102.09

- 73

140.0

1.08

Ácido Salicílico

258.23

148-9

125

4525

2825

Ácido Sulfúrico

98.08

10.3

330

1.831820

m.s

----

----

Aspirina

180.16

135-6

137

m.s, dl

520

Significado:

  • ∞ : soluble en todas las proporciones

  • m.s : muy soluble

  • d.l : débilmente soluble

Anhídrido Acético

Tabla Nº 2: Efectos producidos por el Anhídrido Acético.

Anhídrido Acético

Por exposición aguda

a) Ingestión accidental: Quemaduras en la boca, nauseas , vómito, daño a tracto digestivo.

b) Inhalación: Irritación del tracto respiratorio, bronquitis, edema pulmonar.

c) Piel (Contacto y absorción): Quemaduras, inflamación, daño del tejido.

d) Ojos: Quemaduras, conjuntivitis, visión borrosa, destrucción de córnea.

ESTADO FISICO; ASPECTO
Líquido incoloro, muy móvil, de olor acre.

PELIGROS QUIMICOS
La sustancia se descompone al calentarla intensamente, produciendo humos tóxicos y gases incluyendo acético. Reacciona violentamente con agua hirviendo, vapor de agua, oxidantes fuertes, alcoholes, aminas, bases fuertes y muchos otros compuestos. Ataca a muchos metales en presencia de agua. El líquido es muy corrosivo, especialmente en presencia de agua o humedad (véanse Notas).

. VIAS DE EXPOSICION

La sustancia se puede absorber por inhalación del vapor.

RIESGO DE INHALACION
Por evaporación de esta sustancia a 20°C se puede alcanzar bastante rápidamente una concentración nociva en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION
Lacrimógena. La sustancia es corrosiva para los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La inhalación del vapor puede originar edema pulmonar (véanse Notas). Los efectos pueden aparecer de forma no inmediata. Se recomienda vigilancia médica.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA
El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis.

Punto de ebullición: 139°C
Punto de fusión: -73°C
Densidad relativa : 1.08 g/ml
Solubilidad en agua: Reacciona

Punto de inflamación: 49°C
Temperatura de autoignición: 316°C

Acido Salicílico

Tabla Nº 3: Efectos producidos por el Acido Salicílico.

Acido Salicílico

Por exposición aguda

a) Ingestión accidental: Náusea, vómitos, zumbido en los oídos.

b) Inhalación: Tos, dolor de garganta

c) Piel (Contacto y absorción): PUEDE ABSORBERSE! Enrojecimiento, dolor.

d) Ojos: Dolor, enrojecimiento, visión borrosa.

ESTADO FISICO; ASPECTO
Polvo cristalino incoloro o cristales en forma de aguja.

PELIGROS FISICOS
Es posible la explosión de polvo si se encuentra mezclada con el aire en forma pulverulenta o granular.

PELIGROS QUIMICOS
La sustancia se descompone al calentar intensamente produciendo vapores de fenol. La sustancia es moderadamente ácida. Reacciona violentamente con bases fuertes y oxidantes fuertes.

LIMITES DE EXPOSICION
TLV no establecido.

VIAS DE EXPOSICION
La sustancia se puede absorber por inhalación, a través de la piel y por ingestión.

RIESGO DE INHALACION
La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo se puede alcanzar rápidamente una concentración molesta de partículas en el aire por dispersión del polvo.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION
La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. El ión salicilato puede tener efectos sobre el sistema nervioso central.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA
El contacto prolongado o repetido con la piel puede producir dermatitis.

Punto de fusión: 159°C
Densidad relativa: 1.4 g/ml
Solubilidad en agua: g/100 ml a 20°C: 1.8

Punto de inflamación: 157°C
Temperatura de autoignición: 540°C

Ácido Sulfúrico

Tabla Nº 4: Efectos producidos por el Acido Sulfúrico.

Acido Sulfúrico

Por exposición aguda

a) Ingestión accidental: Corrosivo. Dolor abdominal, sensación de quemazón, vómitos, colapso.

b) Inhalación: Corrosivo. Sensación de quemazón, tos, dificultad respiratoria, dolor de garganta

c) Piel (Contacto y absorción): Corrosivo. Dolor, enrojecimiento, quemaduras cutáneas graves.

d) Ojos: Corrosivo. Dolor, enrojecimiento, quemaduras profundas graves.

ESTADO FISICO; ASPECTO
Líquido higroscópico, incoloro, aceitoso e inodoro.

PELIGROS QUIMICOS
Por combustión, formación de humos tóxicos de óxidos de azufre. La sustancia es un oxidante fuerte y reacciona violentamente con materiales combustibles y reductores. La sustancia es un ácido fuerte, reacciona violentamente con bases y es corrosiva para la mayoría de metales más comunes, originando hidrógeno (gas inflamable y explosivo). Reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor (véanse Notas). Al calentar se forman humos (o gases) irritantes o tóxicos (óxido de azufre).

VIAS DE EXPOSICION
La sustancia se puede absorber por inhalación del aerosol y por ingestión.

RIESGO DE INHALACION
La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar rápidamente una concentración nociva de partículas en el aire por pulverización.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION
La sustancia es corrosiva de los ojos, la piel y el tracto respiratorio. Corrosiva por ingestión. La inhalación del aerosol de la sustancia puede originar edema pulmonar (véanse Notas).

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA
Los pulmones pueden resultar afectados por la exposición prolongada o repetida al aerosol de esta sustancia. Si las exposiciones al aerosol de esta sustancia son repetidas o prolongadas existe el riesgo de presentar erosiones dentales.

Punto de ebullición (se descompone): 340°C
Densidad relativa : 1.8 g/ml

Solubilidad en agua: Miscible

Aspirina

Tabla Nº 5: Efectos producidos por La Aspirina.

Acido Acetil Salicilico

Por exposición aguda

a) Ingestión accidental: No tiene riesgos

b) Inhalación: Tos, pesadez

c) Piel (Contacto y absorción): Enrojecimiento.

d) Ojos: Enrojecimiento.

ESTADO FISICO; ASPECTO
Cristales, entre incoloros y blancos, o polvo. Adquiere olor a ácido acético por exposición a la humedad ambiental.

PELIGROS FISICOS
Es posible la explosión del polvo si se encuentra mezclado con el aire en forma pulverulenta o granular.

PELIGROS QUIMICOS
La sustancia se descompone en contacto con agua caliente o cuando es disuelta en soluciones de carbonatos e hidróxidos alcalinos. Durante un calentamiento intenso se producen humos tóxicos. Reacciona con oxidantes fuertes, ácidos fuertes, bases fuertes.


VIAS DE EXPOSICION
La sustancia se puede absorber por inhalación y por ingestión.

RIESGO DE INHALACION
La evaporación a 20°C es despreciable; sin embargo se puede alcanzar rápidamente una concentración molesta de partículas en el aire.

EFECTOS DE EXPOSICION DE CORTA DURACION
La sustancia irrita los ojos, la piel y el tracto respiratorio. La exposición puede producir pérdida de conocimiento.

EFECTOS DE EXPOSICION PROLONGADA O REPETIDA
La sustancia puede tener efectos sobre el hígado, riñones, vejiga, tracto gastrointestinal, sistema cardiovascular y sistema nervioso central. La sustancia produce efectos sobre el tracto respiratorio, dando lugar a reacciones alérgicas y asmáticas. La experimentación animal muestra que esta sustancia puede causar toxicidad en la reproducción en humanos.

Punto de fusión: 135°C
Densidad relativa: 1.40

Solubilidad en agua: escasa: 0.25 g/100 ml a 15°C.

Cálculos y Resultados

Según la siguiente reacción calculamos los gramos teóricos necesarios para obtener el porcentaje de rendimiento de la síntesis de la aspirina.

PM: 138 g/mol PM: 102 g/mol PM: 180 g/mol

  • Moles de los reactantes:

Mol de Ac. Salicílico = 5g = 0,036 moles de ac. Salicílico.

138 g/mol

g de Anhídrido acético = 1,08 g/mL x 5 mL = 5,4 g de Anhídrido acético.

Mol de Anhídrido acético = 5,4 g = 0,0529 moles de Anhídrido acético.

102 g/mol

  • Calculo del reactivo limitante:

1 mol de Ac. Salicílico 1 mol de Ac. O- acetilsalicílico.

0,036 moles X mol

X mol = 0.036 moles de Ac. O- acetilsalicílico.

1 mol de Anhídrido acético 1mol de Ac. Acetilsalicílico.

0,0529 moles X mol

X mol = 0,0529 moles de Ac. Acetilsalicílico.

  • Por lo tanto el reactivo limitante es el Ac. Salicílico

Gramos teóricos = 0.036 moles x 180 g/mol

= 6,48 gramos Ac. Acetilsalicílico

  • Cálculo del % Rendimiento:

Gramos obtenidos de ácido acetilsalicílico

Gramos de ácido acetilsalicílico teóricos

4.3

6.48

% rendimiento = 4.3 g obtenidos. x 100 = 66,40 %

6,48 g teóricos

  • Constante física experimental de la Aspirina: El punto de fusión experimental del ácido acetilsalicílico fue de: 137 º C

CONCLUSION Y DISCUSION

De la síntesis de la aspirina se puede concluir lo siguiente:

El punto de fusión determinado en la aspirina sintetizada fue de 137 ºC, el cual comparado con el punto de fusión teórico registrado en las tablas, 135-136 ºC, nos da la certeza de que los cristales obtenidos poseen una pureza alta ya que nuestro punto es cercano al punto de fusión teórico. De esto podemos concluir que nuestro trabajo realizado en laboratorio fue óptimo.

Los gramos de Ácido Acetilsalicílico obtenidos fueron 4.3 g los que nos da un porcentaje de rendimiento de un 66.40%. La diferencia entre los gramos teórico y los obtenidos, puede deberse a perdida de producto en los procesos de filtración y recristalización, ambos realizados para eliminar las impurezas presentes en la aspirina sintetizada.

BIBLIOGRAFIA

  • Carey Francis, “Química Orgánica”, 1ª edición ,pág. 729-879- 887-888, McGraw-Hill/ Interamericana de España S.A.U, Madrid (1999).

  • “Hand Book of Chemistry”, eleventh edición, sección 4-6-7-10, McGraw-Hill Book Company, Estados Unidos (1973).

  • McMurry Jhon, “Química orgánica”, 5ª edición, pág. 853-855, editorial Internacional Thomson Editores.

  • http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn0000.htm

8

Ácido Salicílico

Anhídrido Acético

Ácido Acetilsalicílico

OH

COOH

O O

II II

CH3-C-O-C-CH3

H2SO4

O

II

OCCH3

CO2

O

II

C H3COH

CO2

125ºC, 100 atm

ONa

OH

CO2Na

H+

OH

CO2H

Fenóxido Sódico

Salicilato Sódico

Acido Salicílico

CH2=C=O

O

II

CH3C-OH

O O

II II

CH3C-O-CCH3

Cetena

Acido Acético

Anhídrido Acético

OH

COOH

O O

II II

CH3-C-O-C-CH3

H+ HSO4-

OH

COOH

O OH+

II II

CH3-C- O - C-CH3

O OH

II I

CH3-C-O-C-CH3

I

H—O+

I

COOH

O OH

II I

CH3-C-O-C-CH3

I

H—O+

I

COOH

O OH

II I

CH3-C-O+H-C-CH3

I

O

I

COOH

O

II

CH3-C-OH

O

II

CH3-C

I

COOH

Ácido Salicílico

Anhídrido Acético

Ácido Acetilsalicílico

OH

COOH

O O

II II

CH3-C-O-C-CH3

H2SO4

O

II

OCCH3

CO2