RMN de bancada como ferramenta no rastreio da síntese de Aspirina: ideia de aula experimental para graduação em Química

Introdução

A Aspirina pertence à família dos salicilatos, um grupo de compostos derivados do ácido salicílico, conhecidos por sua capacidade de prevenir a febre. A Aspirina, também conhecida como ácido acetilsalicílico, foi sintetizada na década de 1890 e continua sendo um composto medicinal essencial no combate a várias doenças.

O objetivo deste experimento é introduzir os conceitos fundamentais e práticos de química orgânica (por exemplo, síntese orgânica, estequiometria, rendimento percentual, preparação de amostras, recristalização e filtração a vácuo) utilizados na academia e na indústria, por meio da espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Avaliando a síntese de um fármaco bem conhecido, os alunos poderão avaliar a pureza dos produtos brutos e recristalizados sintetizados, usando o RMN de próton (¹H).

Procedimento Experimental:

Materiais

Ácido salicílico (Sigma Aldrich)

Anidrido acético (Sigma Aldrich)

Acetato de sódio anidro (Sigma Aldrich)

Clorofórmio deuterado, 99,8% (Deutero GmbH)

Água destilada

Etanol, 95% (Acros Organics)

Instrumentação

Todos os dados de RMN foram coletados usando instrumentos Nanalysis de 60 MHz e 100 MHz. Os experimentos de RMN de próton (¹H) foram realizados com os seguintes parâmetros: largura espectral: 20 ppm, centro espectral: 5 ppm; número de pontos: 8192; número de varreduras: 4; varreduras fictícias: 0; intervalo entre varreduras: 1 segundo; ângulo de pulso: 90°; e ganho do receptor: automático. Todos os espectros apresentados foram corrigidos manualmente para distorções de fase e linha de base, utilizando o software MestReNova (v15.1.1).

Síntese

Aspirina – Produto Bruto

Um béquer de 400 mL contendo aproximadamente 300 mL de água foi colocado em um agitador magnético com aquecimento. Em um erlenmeyer de 50 mL foi adicionado 1,00 g de ácido salicílico, 2 mL de anidrido acético e 0,20 g de acetato de sódio junto a uma barra magnética. O erlenmeyer, parcialmente submerso em banho-maria, foi aquecido e agitado por 15 minutos até que todos os sólidos se dissolvessem. Após a remoção do calor e a interrupção da agitação, 11 mL de água destilada foram adicionados para hidrolisar o excesso de anidrido acético. O erlenmeyer foi então resfriado em banho de gelo por 20 minutos para promover a cristalização. O produto bruto foi lavado com água fria e isolado por filtração a vácuo.

Foram pesados 25 mg do produto bruto e dissolvidos em 0,6 mL de clorofórmio deuterado. A solução foi filtrada por algodão e transferida para um tubo de RMN para análise de ¹H RMN.

Aspirina – Recristalizada

O restante do produto bruto foi colocado em um erlenmeyer limpo de 50 mL. Uma quantidade mínima de etanol quente foi adicionada para dissolver o produto bruto, seguida por 10 mL de água destilada morna. A mistura foi resfriada à temperatura ambiente e depois o erlenmeyer foi colocado em um banho de gelo até que a recristalização estivesse completa. Os cristais foram lavados com água fria e isolados por filtração a vácuo.

Novamente, 25 mg do produto recristalizado foram dissolvidos em 0,6 mL de clorofórmio deuterado. A solução foi filtrada por algodão e transferida para um tubo de RMN para análise de ¹H RMN.

Resultados e Discussão

Os espectros de RMN de próton (¹H) dos produtos brutos e recristalizados foram coletados nos RMN de 60 e 100 MHz e comparados com os espectros dos reagentes. Esses espectros estão mostrados nas Figuras 1 e 2. As amostras de Aspirina recristalizada e bruta diferem em um aspecto importante: a presença de ácido acético como subproduto na amostra bruta. Essa diferença ajuda a avaliar a pureza do produto final. Ambas as amostras mostram sinais de RMN análogos para o grupo metila do grupo O-acetil, padrões dos prótons aromáticos e um sinal amplo para o grupo hidroxila. Assim, a ausência de ácido acético na amostra recristalizada indica maior pureza em comparação com a Aspirina bruta.

Confira o Estudo completo

Figura 1: Espectros de RMN de ¹H (60,7 MHz) de Aspirina recristalizada, ácido acético, Aspirina bruta, anidrido acético e ácido salicílico.

Figura 2: Espectros de RMN de ¹H (102,3 MHz) de Aspirina recristalizada, ácido acético, Aspirina bruta, anidrido acético e ácido salicílico.

Conclusão

A incorporação do RMN de bancada na síntese de Aspirina proporciona um treinamento prático que abrange conceitos fundamentais da química orgânica. Além disso, treina os alunos na metodologia de caracterização mais prevalente disponível para um químico, o RMN. As informações fornecidas pelos dados de RMN oferecem aos alunos uma visão mais profunda sobre os tipos de impurezas que podem estar presentes em seu produto bruto. Além disso, essa compreensão pode ser usada para considerar tanto a reação quanto os possíveis subprodutos que podem se formar em reações secundárias. Em conjunto, essa abordagem aprimora as habilidades analíticas dos alunos e aprofunda sua compreensão dos processos em química orgânica.

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