O acetaminofen (
) é um ácido mais fraco que a aspirina (
). Com base nestas informações, sugira um procedimento para a separação de uma mistura contendo aspirina (ácido acetilsalicílico) e acetaminofen.
acetaminofen
acetaminofen
Passo 1
O enunciado pede que eu sugira um procedimento para separar uma mistura contendo aspirina (ácido acetilsalicílico) e acetaminofen, sabendo apenas as seguintes informações fornecidas:
e
.\n
Informações relevantes dadas:
.
.
O objetivo é separar os dois compostos puros a partir da mistura.
Informações relevantes dadas:
O objetivo é separar os dois compostos puros a partir da mistura.
Passo 2
Conceito-chave (explicação didática): extração ácido–base.
- A ideia é usar um solvente orgânico para dissolver a mistura e um extrato aquoso com uma base fraca que só desprotonará o ácido mais forte. Quando um ácido se desprotona ele vira um ânion solúvel na fase aquosa; o composto neutro permanece na fase orgânica. Isso funciona porque espécies carregadas preferem água e espécies neutras preferem solvente orgânico.
- Reação genérica de extração com bicarbonato:
onde
é o ácido (aqui a aspirina).
- Para saber se a reação anda para a direita com bicarbonato, comparamos os
. A forma protonada do bicarbonato (isto é, o ácido conjugado ) tem . Um ácido com menor que será desprotonado por . Como , a aspirina será convertida em seu ânion solúvel em água. Como , o acetaminofen NÃO será desprotonado por bicarbonato e permanecerá neutro na fase orgânica. - Conclusão prática: usar
para extrair seletivamente a aspirina para a fase aquosa, deixando o acetaminofen na fase orgânica.
Passo 3
Escolha do solvente orgânico e preparo:
- Dissolva a mistura sólida em um solvente orgânico inerte, por exemplo
(DCM) ou etil acetato. DCM é comum; lembre-se que DCM é mais denso que água (fica em baixo) enquanto etil acetato é menos denso (fica em cima). Anote qual camada é qual. - Use um funil de separação. Tenha à mão solução saturada de
(ou solução aquosa de bicarbonato, por exemplo 10% m/m) e papel pH.
Passo 4
Extração ácido–base (passo prático e como executar):
- Coloque a solução orgânica contendo a mistura no funil de separação.
- Adicione a solução aquosa saturada de
(uma porção, agite suavemente e deixe descansar). Observe que pode ocorrer efervescência por formação de ; abra o funil de vez em quando para aliviar pressão. - A reação esperada (usando abreviações) é:
Isto transfere a aspirina para a fase aquosa como sal solúvel. O acetaminofen permanece neutro na fase orgânica.
4) Separe as camadas. Guarde a fase aquosa (contendo o aspirinato) e a fase orgânica (contendo o acetaminofen). Faça mais uma ou duas extrações da fase orgânica com frescado para maximizar remoção da aspirina (duas extrações pequenas são melhores que uma grande).
Observações importantes: não use forte aqui —
pode hidrolisar o grupo éster da aspirina (transformando-a em ácido salicílico + acetato), o que arruína a molécula original. O bicarbonato é suficientemente básico para desprotonar a aspirina sem promover hidrólise forte.
4) Separe as camadas. Guarde a fase aquosa (contendo o aspirinato) e a fase orgânica (contendo o acetaminofen). Faça mais uma ou duas extrações da fase orgânica com
Observações importantes: não use
Passo 5
Isolamento do acetaminofen (da fase orgânica):
- Depois das extrações, lave a fase orgânica com uma pequena porção de água e, em seguida, com solução salina (branca) para ajudar a remover traços de água.
- Seque a fase orgânica com um agente dessecante anidro, por exemplo
anidro, adicionando até que o dessecante não empelote mais. - Filtre para remover
e concentre (evapore) o solvente sob pressão reduzida (rotavapor) ou gentil aquecimento para obter o acetaminofen sólido. Se não tiver equipamento, evapore com cuidado em capela. - Se necessário, purifique por recristalização (por exemplo, a partir de etanol/água morno) e verifique por TLC.
Passo 6
Regeneração e isolamento da aspirina (da fase aquosa):
- Combine as porções aquosas de extração que contêm o aspirinato.
- Resfrie a solução aquosa e acidifique lentamente com
diluído até aproximadamente – (use papel pH). A acidificação reprotonará o aspirinato e formará novamente a aspirina neutra:
- A aspirina (se não tiver sido hidrolisada) é pouco solúvel em água e precipitará. Resfrie em banho de gelo para maximizar a precipitação. Filtre a aspirina sólida por filtração a vácuo, lave com água fria e deixe secar.
- Se observar que o produto ácido é, na verdade, ácido salicílico (cheiro/tinta diferente, análise por TLC), pode ter ocorrido hidrólise; por isso mantenha os tempos de extração e temperatura controlados.
Passo 7
Dicas de verificação e pureza (como checar na prova/na prática):
- Faça TLC antes e depois de cada etapa (depositando amostras da mistura inicial, da fase orgânica após extração e da fração ácida após acidificação) para confirmar que o acetaminofen ficou na orgânica e a aspirina foi para a aquosa. Escolha eluente apropriado (por ex. hexano:acetato de etila em uma razão que separe as manchas).
- Recristalize os sólidos obtidos se precisar de mais pureza.
- Sempre anote qual camada é orgânica/aq. Se usar DCM lembre-se que a camada orgânica é a de baixo; se usar etil acetato é a de cima.
- Ventile o funil frequentemente (CO2) e não aqueça a solução de bicarbonato.
Passo 8
Resumo das precauções práticas e pontos importantes:
- Não usar
forte para a extração inicial (pode hidrolisar a aspirina). Use . - Trabalhe frio e rápido o bastante para reduzir hidrólise do éster.
- Faça duas extrações aquosas em vez de uma só para melhorar rendimento.
- Use pH paper ao acidificar; acidificar lentamente e em frio.
- Se o professor pedir números/volumes, explique que volumes dependem da escala: por exemplo, para 1–2 g de mistura, 20–50 mL de solvente orgânico e 10–20 mL de
por extração costumam ser adequados.
Resposta
Dissolver a mistura em solvente orgânico (ex.:
ou etil acetato). Extrair a solução orgânica com solução aquosa de
(duas vezes) — a aspirina (
) é desprotonada e passa para a fase aquosa como sal; o acetaminofen (
) permanece na fase orgânica. Separar camadas. Secar a fase orgânica com
, filtrar e evaporar o solvente para obter acetaminofen. Acidificar a fase aquosa com
fria até
–
para reprotonar e precipitar a aspirina; filtrar, lavar e secar para obter a aspirina.