PRÁCTICA DE LABORATORIO: Síntesis del ácido acetilsalicílico

 

Síntesis del ácido acetilsalicílico

1. Objetivos

1.1. Objetivo general

·   Sintetizar ácido acetilsalicílico (AAS) mediante la acetilación del ácido salicílico con anhídrido acético, relacionando la reacción de sustitución nucleofílica acílica con las etapas de aislamiento, purificación y evaluación del producto.

Objetivos específicos

·   Obtener ácido acetilsalicílico a pequeña escala utilizando los reactivos disponibles en el laboratorio.

·   Identificar la función del anhídrido acético y del catalizador ácido en la acetilación del grupo fenólico.

·   Aplicar técnicas de calentamiento indirecto, cristalización, filtración y secado.

·   Comparar el ácido salicílico y el producto obtenido mediante la prueba cualitativa con cloruro férrico.

·   Calcular la masa teórica y el rendimiento porcentual de ácido acetilsalicílico.

·   Aplicar normas de seguridad y manejo de residuos para sustancias corrosivas, irritantes y solventes inflamables.

2. Fundamento teórico

2.1. Estructura y propiedades generales del ácido acetilsalicílico

El ácido acetilsalicílico (AAS), conocido como aspirina, es un compuesto aromático que posee un grupo ácido carboxílico y un grupo éster. Se obtiene a partir del ácido salicílico (ácido 2-hidroxibenzoico), cuya estructura contiene un grupo hidroxilo fenólico capaz de reaccionar con un agente acetilante. La acetilación transforma el grupo –OH fenólico en un grupo –O–COCH₃, manteniendo el grupo carboxilo.

El AAS es un sólido cristalino blanco, poco soluble en agua fría. Su punto de fusión de referencia se sitúa aproximadamente en 134–136 °C; una muestra impura o húmeda puede presentar un intervalo de fusión desplazado o amplio. El producto obtenido en esta práctica es exclusivamente para análisis académico; no debe ingerirse ni utilizarse con fines farmacéuticos.

Ácido salicílico (grupo fenólico + carboxilo)  →  Ácido acetilsalicílico (grupo éster + carboxilo)

Figura 8.1. Transformación del grupo fenólico del ácido salicílico en un grupo acetoxi.

2.2. Reacción de acetilación con anhídrido acético

La síntesis se realiza mediante una sustitución nucleofílica acílica catalizada por ácido. El grupo hidroxilo fenólico del ácido salicílico (1) reacciona con uno de los grupos acetilo del anhídrido acético (2). La catálisis ácida favorece la activación del carbonilo del anhídrido; después del ataque nucleofílico y la transferencia de protones, se forma el éster (3) y se libera ácido acético (4).

Figura 8.2. Ecuación global de síntesis del ácido acetilsalicílico.

El ácido salicílico y el ácido acetilsalicílico participan en relación molar 1:1. El anhídrido acético se emplea en exceso para favorecer la conversión del ácido salicílico. El catalizador no forma parte de la ecuación estequiométrica neta.

2.3. Cristalización y purificación

Al terminar la acetilación, la adición controlada de agua descompone el anhídrido acético remanente y favorece la cristalización del AAS, especialmente al enfriar la mezcla. Los cristales se recuperan mediante filtración y se lavan con pequeñas porciones de agua destilada fría para reducir las pérdidas de producto. Cuando se requiera mayor pureza, puede aplicarse una recristalización opcional con etanol y agua, evitando calentamientos excesivos o prolongados que favorezcan la hidrólisis del éster.

2.4. Ensayo con cloruro férrico y control de calidad

El cloruro férrico puede formar un complejo intensamente violeta con compuestos que conservan un grupo hidroxilo fenólico, como el ácido salicílico. En cambio, el AAS idealmente no produce la misma coloración porque su hidroxilo fenólico ha sido acetilado. La aparición de violeta en el producto puede sugerir ácido salicílico residual o AAS hidrolizado. Este ensayo es cualitativo: no demuestra por sí solo pureza farmacéutica.

3. Materiales y equipos

·   Matraz Erlenmeyer seco de 50 o 100 mL y vasos de precipitados de 50, 100 y 250 mL.

·   Balanza analítica o semianalítica; espátula y vidrio de reloj.

·   Pipetas o probetas graduadas; cuentagotas o micropipeta destinada a catalizadores.

·   Placa calefactora y baño de agua regulable; termómetro.

·   Agitador de vidrio o barra magnética; soporte y pinzas, si se requieren.

·   Baño de hielo; embudo Büchner, kitasato y sistema de vacío (preferidos) o embudo y papel de filtro.

·   Tubos de ensayo o pequeños recipientes para la prueba de cloruro férrico.

·   Campana extractora; bata, gafas de seguridad y guantes compatibles.

·   Equipo para punto de fusión y tubos capilares (opcional).

4. Reactivos

·       Ácido salicílico.

·       Anhídrido acético.

·       Ácido sulfúrico concentrado.

·       Agua destilada.

·       Etanol al 95 %.

·       Solución de cloruro férrico.

5. Procedimiento experimental

Experimento A. Síntesis del ácido acetilsalicílico

Realizar la adición del anhídrido acético y del catalizador dentro de la campana extractora. Utilizar placa calefactora y baño de agua; no usar llama abierta.

1.  Pesar aproximadamente 1 g de ácido salicílico y transferirlo a un matraz Erlenmeyer limpio y completamente seco. Registrar la masa exacta.

2.  Añadir cuidadosamente 2 mL de anhídrido acético y agitar el matraz para humedecer el sólido.

3.  Agregar 2 gotas de ácido sulfúrico concentrado.

4.  Colocar el matraz en un baño de agua a aproximadamente 65–75 °C durante 10–15 minutos, agitando periódicamente para favorecer la disolución y reacción. Mantener el sistema abierto a la atmósfera mediante una cubierta no hermética, si se utiliza.

5.  Retirar el matraz del baño caliente y dejarlo reposar unos minutos hasta disminuir su temperatura, manteniéndolo en la campana extractora.

Experimento B. Cristalización y recuperación del producto

1.  Con el matraz bajo campana, adicionar lentamente alrededor de 1 mL de agua destilada, gota a gota y con agitación, para hidrolizar el anhídrido acético sobrante. La adición puede liberar calor; detenerla si aparece ebullición o salpicadura y dejar enfriar.

2.  Una vez controlada la reacción con agua, incorporar gradualmente 10–15 mL adicionales de agua destilada y agitar.

3.  Introducir el matraz en un baño de hielo durante aproximadamente 10–15 minutos. Si los cristales no aparecen, raspar suavemente la pared interna con una varilla de vidrio limpia.

4.  Recuperar los cristales mediante filtración al vacío, si se dispone del equipo, o por filtración convencional. Lavar con dos porciones pequeñas de agua destilada muy fría (2–3 mL cada una).

5.  Dejar secar el sólido en un vidrio de reloj limpio y previamente pesado hasta obtener una masa estable. Registrar aspecto y masa del producto crudo seco; no calcular rendimiento con material visiblemente húmedo.

Experimento C. Purificación por recristalización (opcional)

1.  Transferir el producto crudo a un recipiente adecuado e incorporar un volumen mínimo de etanol al 95 % (orientativamente 3–5 mL por gramo de sólido), calentando suavemente mediante baño de agua, sin llama abierta.

2.  Agregar agua destilada tibia en pequeñas porciones hasta obtener una disolución clara o una ligera turbidez persistente; evitar un exceso de agua y el calentamiento prolongado.

3.  Dejar enfriar lentamente hasta temperatura ambiente y luego colocar en baño de hielo. Filtrar los cristales, enjuagarlos con agua destilada fría y secarlos hasta masa estable.

4.  Registrar la masa de producto recristalizado y comparar las características observadas con las del producto crudo.

Experimento D. Ensayo cualitativo con cloruro férrico

1.  Preparar dos tubos identificados: control (pequeña muestra de ácido salicílico) y producto (pequeña muestra de AAS seco). Emplear solo unos miligramos en cada tubo.

2.  Añadir a cada tubo aproximadamente 1 mL de etanol y 2 mL de agua destilada, agitando hasta obtener una mezcla apta para la comparación.

3.  Agregar 2–3 gotas de solución de cloruro férrico al 1% para ensayo cualitativo. Observar de inmediato el cambio de color y comparar ambos tubos.

4.  Medir el intervalo de fusión de una pequeña porción de AAS seco y compararlo con el valor de referencia (aproximadamente 134–136 °C).

6. Cálculos y tratamiento de datos

La masa teórica del producto debe calcularse a partir de la cantidad de ácido salicílico, que en las condiciones previstas actúa como reactivo limitante. Para el cálculo se consideran las masas molares: ácido salicílico = 138.12 g/mol; ácido acetilsalicílico = 180.16 g/mol; anhídrido acético = 102.09 g/mol.

n (ácido salicílico) = masa utilizada (g) / 138.12 (g/mol)

Masa teórica de AAS (g) = n (ácido salicílico) × 180.16 (g/mol)

Rendimiento (%) = [masa de AAS seco obtenido (g) / masa teórica de AAS (g)] × 100

Ejemplo de referencia: si se emplean exactamente 1.00 g de ácido salicílico, la masa teórica de AAS es aproximadamente 1.30 g. Este valor no es un resultado experimental ni supone que el rendimiento real sea de 100 %.

7. Registro de resultados

Ensayo / etapa	Sustancia o proceso	Condiciones / reactivo	Observación	Interpretación
A1	Preparación inicial	Ácido salicílico + anhídrido acético
A2	Acetilación	Catalizador ácido / baño de agua
B1	Hidrólisis del exceso	Agua destilada / adición lenta
B2	Cristalización	Agua fría / baño de hielo
B3	Filtración y secado	AAS crudo
C1	Recristalización (opcional)	Etanol 95 % / agua
D1	Control positivo	Ácido salicílico + FeCl₃
D2	Producto	AAS + FeCl₃
D3	Punto de fusión (opcional)	AAS seco

 

Datos para el cálculo del rendimiento

Masa exacta de ácido salicílico (g): ____________________________________

Volumen de anhídrido acético (mL): ______________________________________

Catalizador utilizado: ___________________________________________________

Masa teórica de AAS (g): ________________________________________________

Masa de producto crudo seco (g): _________________________________________

Masa de AAS recristalizado seco (g), si aplica: ______________________________

Rendimiento porcentual de producto crudo (%): ______________________________

Rendimiento porcentual de producto purificado (%), si aplica: __________________

Color con FeCl₃: ácido salicílico: ____________; producto: __________________

Intervalo de fusión (°C), si se determina: __________________________________

8. Análisis de los resultados

A partir de las observaciones, el estudiante deberá relacionar el papel de los reactivos y del catalizador con el mecanismo de acetilación, interpretar la formación y recuperación de cristales, valorar las pérdidas durante el aislamiento, y comparar el resultado del ensayo de cloruro férrico entre el reactivo inicial y el producto.

Mecanismo y condiciones experimentales

Explicar por qué el grupo hidroxilo fenólico del ácido salicílico reacciona con el anhídrido acético y cómo contribuye la catálisis ácida a la formación del éster. Relacionar el exceso de anhídrido acético con el avance de la reacción.

Aislamiento y pureza

Interpretar el papel del agua fría, el baño de hielo, la filtración y el secado. Discutir por qué una respuesta violeta en el ensayo con FeCl₃ puede señalar la presencia de ácido salicílico no reaccionado o procedente de hidrólisis.

Rendimiento

Calcular el rendimiento porcentual a partir del sólido seco y analizar posibles fuentes de error: conversión incompleta, pérdidas durante trasvases, disolución de cristales en los lavados y presencia de humedad o impurezas.

9. Normas de seguridad específicas

·   Utilizar bata, gafas de seguridad, guantes resistentes a los reactivos empleados y calzado cerrado durante toda la práctica.

·   Manipular el anhídrido acético y los ácidos concentrados dentro de una campana extractora. Evitar inhalar vapores y el contacto con piel u ojos.

·   El anhídrido acético reacciona exotérmicamente con el agua. La etapa de apagado debe realizarse con adición lenta, agitación y supervisión directa.

·   No utilizar llama abierta. El etanol al 95 % es inflamable y solo debe calentarse mediante un sistema indirecto controlado.

·   No cerrar herméticamente recipientes mientras se calientan o cuando pueda generarse presión.

·   No añadir ácido sulfúrico y ácido fosfórico simultáneamente como catalizadores. Confirmar etiqueta, concentración y ficha de seguridad antes de su uso.

·   Evitar la ingestión, la inhalación de polvo de ácido salicílico y el contacto con el producto. La aspirina sintetizada NO es apta para consumo humano.

·   En caso de contacto con sustancias corrosivas, enjuagar de inmediato con abundante agua y comunicar el incidente al docente siguiendo el protocolo de seguridad institucional.

·   No devolver reactivos sobrantes a los envases originales. Lavarse las manos después de finalizar la actividad.

10. Manejo de residuos

Residuos acuosos ácidos y mezclas con anhídrido

Recoger los líquidos de reacción y filtrados que contengan ácidos, ácido acético y productos de hidrólisis del anhídrido en un recipiente identificado para residuos acuosos ácidos/orgánicos, de acuerdo con el procedimiento institucional. No verter al drenaje sin autorización.

Residuos de recristalización

Depositar soluciones que contengan etanol y componentes orgánicos en el contenedor apropiado para residuos orgánicos no halogenados; no mezclarlas con residuos incompatibles.

Residuos de cloruro férrico

Recoger las soluciones del ensayo de FeCl₃ en un contenedor identificado para residuos de sales metálicas acuosas, conforme a las normas del laboratorio.

Residuos sólidos

Desechar papel de filtro contaminado, guantes utilizados y pequeñas porciones de producto en el recipiente destinado a residuos sólidos químicos. No introducir estos materiales en la basura común.

11. Preguntas de análisis

1.  ¿Cuál de los grupos funcionales del ácido salicílico se acetila y qué grupo funcional aparece en el producto?

2.  Explique por qué se utiliza anhídrido acético en exceso y no una cantidad estrictamente equimolar.

3.  ¿Qué función cumple el catalizador ácido en la reacción? ¿Por qué no se incluye como producto de la ecuación global?

4.  Escriba la ecuación química balanceada de la síntesis del ácido acetilsalicílico.

5.  ¿Por qué debe incorporarse lentamente el agua al finalizar el calentamiento?

6.  ¿Cómo influyen el agua fría y el baño de hielo en la recuperación del producto?

7.  ¿Qué información proporciona la coloración violeta obtenida con FeCl₃? ¿Es suficiente para demostrar pureza?

8.  ¿Qué efecto puede tener un secado incompleto en el rendimiento porcentual calculado?

9.  Calcule la masa teórica del producto y el rendimiento porcentual a partir de sus datos experimentales.

12. Prelaboratorio

1.  Defina acetilación e identifique las principales funciones orgánicas presentes en el ácido salicílico y en el ácido acetilsalicílico.

2.  Dibuje las estructuras del ácido salicílico, anhídrido acético, ácido acetilsalicílico y ácido acético.

3.  Explique brevemente qué es una sustitución nucleofílica acílica y cuál es la función de un catalizador ácido.

4.  Indique dos riesgos asociados con el anhídrido acético y dos precauciones obligatorias para su manipulación.

5.  Explique el fundamento del ensayo con cloruro férrico como prueba cualitativa de un grupo fenólico.

13. Conclusión

Al finalizar la práctica, el estudiante deberá redactar una conclusión breve que relacione la acetilación del ácido salicílico con la formación del grupo éster, el empleo del catalizador, las técnicas de cristalización y filtración, el rendimiento obtenido y la interpretación de la prueba de cloruro férrico. Deberá diferenciar entre la obtención de un producto sólido y la demostración de su pureza.

Referencias de consulta

Royal Society of Chemistry. (s. f.). The preparation of aspirin (16–18 years). RSC Education. https://edu.rsc.org/resources/the-preparation-of-aspirin-16-18-years/4017328.article

Michigan State University. (s. f.). Synthesis and analysis of painkillers: Planning scenario and background. Cooperative Organic Chemistry Student Laboratory Manual. https://openbooks.lib.msu.edu/orgchemlabmanual/chapter/aspirin-synthesis-planning-scenario-and-background/

Universidad Central del Este. (2026). Inventarios de reactivos líquidos, sólidos y por galón y botella del almacén de Química (actualización de julio de 2026). Documentos institucionales internos.