Sistemi a microonde per sintesi dell’aspirina e caratterizzazione tramite NMR da banco

Sistema per sintesi a microonde con Flexy Wave e caratterizzazione tramite NMR da banco Spinsolve

Come sintetizzare l’aspirina? Ecco la proposta FKV.

Sintesi a Microonde dell’Aspirina

La sintesi chimica dell’aspirina con l’ausilio delle microonde permette di combinare diversi aspetti interessanti: come la possibilità di evitare i processi di cristallizzazione necessari quando viene eseguita la reazione in modo classico; inoltre, i tempi di reazione e di esecuzione della sintesi sono molto più brevi.

Comparando infatti la sintesi tradizionale con tutti i suoi passaggi e lo stesso processo svolto a microonde si passa dalle circa 2 ore a soli 5 minuti con le microonde. È anche possibile eseguire fino a 15 reazioni contemporaneamente e non è necessario l’utilizzo di catalizzatori. Infine la resa, aspetto non trascurabile, che con un metodo tradizionale è circa dell’85%, con le microonde arriva oltre il 92%.

Per eseguire la sintesi sono stati pesati circa 7g di Acido Salicilico e trasferiti nel vessel di reazione dove sono stati aggiunti circa 6ml di Anidride Acetica e qualche goccia di Acido Solforico concentrato.

A questo punto viene aggiunta l’ancoretta magnetica all’interno del vessel, chiuso il reattore e introdotto nella cavità a microonde dove sarà eseguito un primo step di riscaldamento per arrivare in 2 minuti a 120°C con una potenza delle microonde di circa 400W e successivamente uno step di isoterma a 120°C per 5 minuti con la stessa erogazione di potenza.

Finita questa fase sarà possibile trasferire la miscela (quando avrà raggiunto una temperatura di circa 80°C) in un becher e aggiungere acqua fredda con la conseguente precipitazione dell’acido acetilsalicilico del quale sarà possibile calcolare la percentuale di recupero grazie all’analisi in NMR.

Il FlexyWAVE della Milestone è ideale per questa tipologia di reazione di esterificazione in quanto è dotato di un doppio controllo della temperatura per monitorare in modo continuo la reazione.

Il reattore può essere flussato con gas inerte o sottoposto a vuoto. Questo permette di evitare ossidazioni di reagenti e prodotti permettendo di eliminare prodotti secondari volatili durante la reazione o di concentrare la soluzione durante il processo.

Monitoraggio della Sintesi con NMR da Banco

L’utilizzo dell’NMR nella sintesi dell’aspirina e in generale nelle reazioni di sintesi, ha un duplice vantaggio: il primo è quello di poter monitorare la reazione eseguendo spettri nei quali sono visibili i segnali relativi ai reagenti e ai prodotti; il secondo è la possibilità di poter quantificare la resa della reazione. Il monitoraggio è sicuramente un aspetto fondamentale quando parliamo di sintesi.

Le tecniche utilizzate a questo scopo possono essere svariate e dipendono soprattutto dalle caratteristiche chimico fisiche dei reagenti e dei prodotti che possono essere sfruttate. In questo senso la tecnica 1H-NMR ha una notevole versatilità in quanto combina specificità del segnale e sensibilità analitica.

Inoltre questa tecnica normalmente non risente della matrice, può essere quantitativa e non è distruttiva. Un chiaro limite che però viene addotto a questa tecnica è l’elevato ingombro e il notevole costo di acquisto e di gestione di un sistema tradizionale.

Questo problema oggi è superato grazie all’introduzione sul mercato di Spinsolve, sistema da banco che permette di eseguire spettri di protone in pochi secondi. In più grazie all’utilizzo di un magnete permanente dal design unico è possibile acquisire spettri NMR senza utilizzare solvente deuterati.

I vantaggi sono innumerevoli: i costi analitici vengono ridotti drasticamente, ed infine si possono acquisire spettri NMR senza fare work up parziali delle reazioni in corso.

Grazie al monitoraggio della riduzione di intensità del picco relativo al gruppo -OH dell’Acido Salicilico e dell’aumento dell’intensità del picco relativo all’Acido Acetico che si forma contestualmente all’aspirina è possibile monitorare la reazione e alla fine quantificarne la resa.

Come è possibile vedere nell’immagine, lo spettro permette di effettuare la determinazione in modo estremamente affidabile.