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.
