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Obtención industrial de aspirina a partir de ácido salicílico y cetena
Héctor Salvador Arux
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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
El objetivo de este trabajo fué estudiar las variables que afectan la producción de la aspirina (ácido acetilsalicílico) mediante la acetilación del ácido salicílico con cetona. Los métodos clásicos paraobtener aspirina usan como agente acetilante el anhídrido acético, ya sea solo o con catalizadores. El nuevo método estudiado tiene la ventaja de no dejar subproductos, de llevar a cabo la reacción más rapidamente y de permitir dar un empleo a la propanona que resulta como subproducto de distintas industrias ( fermentación acetobutílica, oxidación catalítica del cumeno, etc.). El trabajo se dividió en dos partes : una dedicada exclusivamente al aspecto preparativo y la otra fué un intento de estudiar la cinética de la reacción. Esta se llevó a cabo en una columna con relleno de anillos Raschig de 6 mm. provista de una camisa por la que se circulaba agua para termostatisar. En dicha columna se colocó un determinado volumen de solución de ácido salicílico y se hicieron circular los gases que contenían cetona.- Esta se obtuvo en un reactor tubular homogéneo, continuo, por pirólisis de propanona a unos 750 °C. Terminado el pasaje de los gases, se tomó una muestra de la solución y se tituló con NaOH usando fenolftaleina como indicador, luego se añadio un exceso conocido del álcali y se hirvió unos 10 minutos, se enfrió y tituló por retorno con H2SO4.- El consumo de álcali en esta última operación se tomó como medida de la cetona unida al grupo -OH del ácido salícilico. El resto del NaOH consumido, deducido el gastado en neutralizar el -CO2H del ácido salicílico inicial, dió la medida de la cetona absorbida que no había reaccionado con el -OH.- Cunando se estudió la faz preparativa se utilizaron como solvente el éter etílico, el ácido acético y la propanona. En el caso de los dos primeros, después de absorber la cetona, se vació la columna, se lavó dos o tres veces, se unió al resto de la solución y de ésta se tomó una parte alícuota que luego se concentró. Por enfriamiento se hizo cristalizar, luego se filtró al vacvío, se lavó y secó.- El uso del ácido acético no fué favorable por cuanto los rendimientos del producto separado fueron muy bajos y bastante impuros. El éter etílico, si bieb permitió recuperar entre un 70 y 90% de la aspirina formada, ésta fué siempre impurificada por pequeñas cantidades de sustancias que le impartieron colores oscuros y olor desagradable. Otro inconveniente lo representó la poca solubilidad del ácido salicílico y de la misma aspirina, aunque dicha solubilidad se vió aumentada por la presencia de propanona, arrastrada en parte por los gases que entraron a la columna. La propanona como solvente permitió la separación de los productos mediante dos procedimientos. En el primer caso, se añadio agua a la solución acetilada, con lo que se separó la aspirina al disminuir su solubilidad. Esta técnica permitió recuperar hasta un 88% de la aspirina formada, pero no pudo evitarse la separación conjunta de resinas y polímeros de la cetona que impurificaron el producto dándole su color característico. El otro método separativo consistió en concretar la solución a presión reducida, calentando a B.M.- Los cristales se separaron según se indicó en el caso del éter etílico y el ácido acético. Esto permitió la obtención de aspirina pura pero con rendimientos del 30-40%. El ácido sulfúrico como catalizador no mejoró las condiciones de acetilación; por el contrario, su presencia impartió a la solución color más oscuro.- De lo que antecede, surgió la necesidad de estudiar la posibilidad de purificar el producto por cristalización.- Los ensayos se efectuaron utilizando los siguientes solventes: etanol, etanol-agua (1/1), propanona-agua (1/4), tetracloruro de carbono, tetracloruro de carbono-anhídrido acético (10/1); éter etílico y ácido acético glacial.- Los resultados pueden resumirse del siguiente modo: las veces que se usó un solvente mezclado con agua se separó algo de líquido oscuro y no permitió obtener un producto puro, con tetracloruro de carbono y anhídrido acético no se consiguió hacer cristalizar, finalmente con los solventes orgánicos solos no siempre se pudo recuperar un producto puro y en general los rendimientos de recuperación fueron bajos. Desde el punto de vista cinético se efectuaron distintos ensayos en los que se varió el tiempo de pasaje de los gases, su caudal, la concentración de ácido salicílico, la concentración de cetona en la fase gaseosa y la temperatura-. Se supuso que, como ocurre en la mayoría de las absorciones de gases con reacción química, no había resistencia en la película gaseosa y que en consecuencia el coeficiente volumétrico total era igual al coeficiente de película liquida para la transferencia de masa.- Dicho de otro modo se supuso que K´LA . a´=k´LA . a´=NA/V.(CAi-CAL) K´LA.a´: Coeficiente volumétrico total de transferencia de masa (min^-1). k´LA.a´: Coeficiente volumétrico de película líquida para la transferencia de materia (min^-1). NA: Cantidad de materia, cetena, transferida por unidad de tiempo (g.mol/min.) V: Volumen del sistema líquido-gas(1). CAi:Concentración de cetena en la interfase (gmol./l.) CAL: Concentración de cetena en el seno del líquido (gmol./l.) El valor de CAi se calculó con ka fórmula establecida por M.S. Dinaburg y B.A. Porai- Koshita (Zhur.Prikland.Khim.28,2664 (1955)) que se supuso válida para las condiciones en que se llevaron a cabo las experiencias. Se observó que la cetona absorbida, no se pudo eliminar mediante el pasaje de aire a presión reducida.- Este hecho más otros detalles experimentales permitieron suponerque la cetena debía reaccionar de alguna forma con la propanona y por consiguiente que resultaba válido en primera aproximación suponer que su concentración en el seno del líquido era cero. Con estas consideraciones se observó que el coeficiente volumétrico de transferencia de masa aumentaba al aumentar el flujo gaseoso, pero ello no pudo tomarse como dato concluyente de que la resistencia en la película liquida fuera la etapa controladora porque simultáneamente aumentaba el área de transferencia. La velocidad de consumo de cetena, es decir la cantidad de cetena consumida, por absorción y reacción química, por unidad de tiempo y de volumen fué proporcional a la concentración de cetena en la interfase lo que probó que se trataba de una reacción de primer orden respecto de dicho reactante. También se comprobó que con respecto al ácido salicílico es de orden cero. Finalmente, las variaciones del coeficiente volumétrico de transferencia de masa con la temperatura y la determinación del coeficiente de difusión de la cetena en propanona, D AL , calculada con la fórmula de C.R.Wilke(A.I.Ch.E.Journal 1,264(1955)) permitieron establecer un valor de la energía de activación para la absorción y reacción química de la cetena en solución cetónica de ácido salicílico.-Este valor resultó ser igual a 2700 cal/gmol. Conocido este valor se calculó la siguiente ecuación para la velocidad de consumo de cetena en solución en tónica de ácido salicílico. F= 4,58 CAi (DAL) 0,5 e -1350/RT (g.mol/l.seg.).Palabras clave – provistas por el repositorio digital
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Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 1963 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
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Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
1963
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