A Síntese do Salicilato de Metila

1. Introdução

O salicilato de metila, apresenta fórmula molecular C8H8O3, é um composto líquido, incolor, levemente amarelado, de odor característico, com massa molar de 152,147 g.mol-1. Possui ponto de fusão de -9ºC e de ebulição na faixa de 223 ºC.

Esse composto é encontrado em diversas plantas, sendo descoberto em 1843, pelos químicos Auguste Cahours, francês, e pelo norte-americano William Proctor, a partir da extração das folhas da gaultéria.

Está presente em inúmeros medicamentos de uso tópico (como Salonpas e o Gelol), pois apresenta ações analgésicas e anti-inflamatórias atuando no alívio de dores musculares, dores reumáticas, mialgia, nevralgia e torcicolo.

Nos vegetais, o salicilato de metila é capaz de atuar como antioxidante, protegendo-os em condições de estresse, além de atuar como hormônio vegetal bloqueando a ação do etileno, um hormônio de amadurecimento.

O salicilato de metila (Figura 1) também pode ser obtido por uma síntese de esterificação, através da reação entre o ácido salicílico e o metanol, com catálise ácida.

Figura 1. Estrutura química do salicilato de metila.

2. Objetivos

O presente experimento tem como objetivo realizar a síntese do salicilato de metila, uma esterificação de Fischer catalisada por ácido sulfúrico, utilizando ácido salicílico e metanol sob refluxo. Bem como, utilizar técnicas de extração e rotaevaporação para obtenção do produto.

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3. Revisão Bibliográfica

O composto salicilato de metila pertence à classe orgânica de ésteres que são compostos largamente encontrados na natureza, podem ser utilizados na indústria de alimentos e de bebidas como aditivos para intensificar o sabor ou odor de alimentos. A reação que dá origem a produção do salicilato de metila é pela esterificação do ácido salicílico por meio de uma catálise ácida, conforme a seguir:

Figura 2. Síntese do salicilato de metila

O mecanismo da esterificação catalisada por ácido tem como base a origem do oxigênio do grupo alcóxi. Sendo separado em seis etapas, o mecanismo em um primeiro momento apresenta a formação de um intermediário tetraédrico e posteriormente ocorre a dissociação desse intermediário.

O ácido carboxílico é protonado no seu oxigênio carbonílico e o doador de prótons dessa etapa é o íon alquiloxônio formado a partir do catalisador ácido para o álcool. Com isso nós obtemos um aumento do caráter positivo do grupo carbonila e uma molécula com função álcool irá agir como um nucleófilo ligando-se ao carbono carbonílico, formando o intermediário tetraédrico. Após a formação do intermediário ocorre a sua protonação que posteriormente irá formar uma molécula de água e a forma protronada do éster.

Os ácidos carboxílicos e os álcoois reagem para formação de ésteres, em presença de um catalisador ácido. A síntese de ésteres normalmente possuem velocidades de reação muito baixas por isso é recomendado o uso de catalisadores como os ácidos, as bases e as enzimas. Essa reação é chamada de esterificação de Fischer, que é um processo de equilíbrio que poderá ser favorecido a partir da remoção da água. O equilíbrio desfavorece a formação do éster deslocando a reação para o produto. Para que isso ocorra é necessário que um dos reagentes esteja em excesso, na maior parte dos casos o reagente em excesso são utilizados compostos alcoólicos.

4. Parte Experimental

Pesou-se 4,544g de ácido salicílico e transferiu-se para um balão de fundo redondo com boca esmerilhada de 125 mL, adicionou-se neste mesmo balão 13,63 mL de metanol e 4,54 mL de H2SO4 concentrado, aos poucos e cuidadosamente. Agitou-se manualmente, e adicionou-se algumas pérolas de vidro. Conectou-se o balão a um condensador de refluxo e a uma manta de aquecimento, aquecendo durante 1 hora, de modo que não houvesse uma ebulição intensa. Após o período de ebulição, deixou-se o meio de reação esfriar até a temperatura ambiente.

Transferiu-se o meio de reação para um funil de separação de 125 mL. Para extração do meio reacional, utilizou-se três porções de 15 mL de diclorometano (DCM). Descartou-se a fase alcoólica superior, transferindo a fase orgânica novamente para o funil de separação, lavando, em seguida, com duas porções de 15 mL de solução de bicarbonato de sódio.

Transferiu-se a fase orgânica para um béquer, e adicionou-se uma espátula de sulfato de sódio anidro, agitando por alguns minutos, para que em seguida, fosse filtrado a fase orgânica em funil simples com algodão. Adicionou-se novamente mais uma espátula de sulfato de sódio anidro, agitando e deixando em repouso por 5 minutos.

Filtrou-se a solução sobre algodão para um balão de fundo redondo de 100 mL, previamente pesado. Acoplou-se o balão a um rota-evaporador e realizou-se a evaporação à pressão reduzida até a eliminação total do DCM. Pesou-se novamente o balão, depois de resfriado, para calcular o rendimento do produto

5. Resultados e Discussão

5.1. Cálculo para síntese de 5g de salicilato de metila

No roteiro experimental da síntese do salicilato de metila foi informado as seguintes proporções dos reagentes:

* 5,0 g de ácido salicílico

* 15,0 mL de metanol

* 5,0 mL de ácido sulfúrico concentrado

Com base nesses valores pode-se fazer o cálculo do reagente limitante:

1 mol 1 mol 1 mol

1 mol ácido salicílico → 1 mol de metanol

138,12 g/mol → 32,04 g/mol

5 g → x g

x = 1,16 g de metanol → 1,46 mL

Reagente em excesso: metanol, com