Herstellung von Acetylsalicylsäure (Aspirin)

Von Anne Stahl, Catarina Schmidt, Eugenia Friesen, Jennifer Aschenbrenner, Julia Holzapfel

Inhaltsverzeichnis 1.Versuchsbeschreibung 2. Die Geschichte der ASS 3. Verwendung der ASS 4. Wirkungsweise der ASS 5. Versuchsdurchführung und –beobachtung 6. Versuchsdeutung

6.1 Edukte und Produkte

6.1.1 Edukte und ihre Eigenschaften 6.1.2 Das Produkt und seine Eigenschaften

6.2 Reaktionsgleichungen

6.2.1Teilchen mit Hilfe des Baukastens

6.3 Umsetzung der ASS

6.3.1 Stoffmenge von 10g Salicylsäure

6.3.2 theoretische Ausbeute (Masse) an ASS bei 100%igen Umsatz von Salycylsäure

6.3.3 Prozentualer Umsatz von unserem Versuch

6.3.4.Warum wahrscheinlich nur 24 % Umsetzung?

6.4. Reaktionsmechanismus 6.5. Umkristallisation

1.Versuchsbeschreibung Geräte: Waage, 2 Erlenmeyerkolben(250ml), Tropfpipette, Stativmaterial, Dreifuß, Brenner, Thermometer, Keramikdrahtnetz, Saugflasche, Nutsche, Rundfilter, Wasserstrahlpumpe, Vakuumschlauch, Trockenschrank, Eisbad, Reagenzgläser, Reagenzglashalter, Messzylinder Chemikalien: Salicylsäure, Essigsäureanhydrid, konz. Schwefelsäure, dest. Wasser Durchführung:

1. 10g Salycalsäure werden mit 20g Essigsäureanhydrid in einen Erlenmeyerkolben gegeben und gut durchgeschüttelt. Es soll dabei eine möglichst homogene Durchmischung zustande kommen.

2. Nach Zugabe von 20 Tropfen konz. Schwefelsäure wird sofort der Rückflusskühler aufgesetzt. Das Gemisch löst sich unter Erwärmung (etwa 35°C) auf.

3. Die Lösung wird im Wasserbad für 30min vorsichtig auf 60°C erwärmt (Kontrolle der Temperatur mit Thermometer)

4. Der Erlenmeyerkolben wird zunächst in kaltem, dann im Eiswasser gekühlt. Der Rückflusskühler kann entfernt werden.

5. Der gesamte Inhalt wird in ein Becherglas mit 400ml Wasser gegeben und bis zum Sieden erhitzt. Dabei lösen sich die Kristalle auf und kristallisieren beim Abkühlen (wie unter 4. beschrieben) wieder aus (Umkristallisieren).

6. Die Kristalle werden abgenutscht und zweimal mit Eiswasser gründlich ausgewaschen.

7. Das Trocken erfolgt im Trockenschrank (15min bei 80°C). Das getrocknete Produkt wird gewogen.

Bestimmung des Reinheitsgrades des Produkts Die Schmelztemperaturen von Salicylsäure und dem erhaltenem Produkt werden bestimmt. Dazu füllt man etwas von der Substanz in ein Reagenzglas und befestigt diese an einem Thermometer. Sie Schmelztemperatur reiner Acetylsalicylsäure liegt bei 136°C. Das Produkt ist umso reiner, je näher die bestimmte Schmelztemperatur an der für ASS heranreicht.

2. Die Geschichte der ASS Am 10. August 1897 gelang es dem jungen Chemiker Dr. Felix Hoffmann und seinem wissenschaftlichen Team, Acetylsalicylsäure, den Wirkstoff von Aspirin, verträglicher und stabiler zu machen. Getauft wurde das neue Heilmittel jedoch erst zwei Jahr später. Auf den Namen Aspirin. „A“ für „Acetyl“, die Grundsubstanz der Acetylsalicylsäure, „spir“, als Anlehnung an die Spirsäure aus dem Saft der Spirstaude. Diese Säure ist chemisch identisch mit der Salicylsäure. „In“ war damals die gebräuchliche Endung in der chemischen Namensgebung. Die Patentbehörden Amerikas erteilten, am 27. Februar 1900, Dr. Felix Hoffmann und seinem Team das Patent für die Entdeckung der Acetylsalicylsäure-Synthese. Im Jahre 1909 machte das Produkt Aspirin schon fast ein Drittel des Gesamtumsatzes von Bayer aus. Aspirin wurde in den ersten Jahren vor allem als Mittel gegen rheumatische Beschwerden eingesetzt. Acetylsalicylsäure war das erste im Labor hergestellte nicht-steroidale Antirheumatikum, das heißt ein Mittel gegen Rheuma und Entzündungen ohne Steroide, das in chemisch reiner Form für die industrielle Massenproduktion verfügbar wurde. Daraus folgen die Vorteile, dass Aspirin nicht nur preisgünstig und damit für jeden erwerbbar, sondern auch genauer dosierbar war. 1950 kam Aspirin als meist verkauftes Schmerzmittel in Guinness-Buch der Rekorde. Trotz großer Konkurrenz anderer, inzwischen zahlreicher Schmerzmittel, bewährte sich Aspirin und blieb das Schmerzmittel erster Wahl. 1969 betritt Neil Armstrong als erster Mensch den Mond. Mit ihm, in der Bordapotheke, das Schmerzmittel Aspirin. Der Pharmakologe Sir John Vane fand 1971 heraus, dass Acetylsalicylsäure die Biosynthese so genannter Prostaglandine hemmt. Für seine Entdeckung erhielt er 1982 den Nobelpreis für Medizin. 1971 wurde die Brausetablette Aspirin plus C auf dem Markt eingeführt. 1988 erhielt Aspirin die Urkunde „Arzneimittel des Jahres 1988“ der "Münchener Medizinischen Wochenschrift" in Deutschland. 1992 wurde die Aspirin Kautablette eingeführt mit dem Vorteil auch ohne Wasser eingenommen zu werden. 1999 feierte Aspirin seinen 100 Geburtstag. 2000 Aspirin bringt das erste verschreibungsfreie migränebedingte Kopfschmerzmittel auf den Markt. Aspirin Effekt, ohne Wasser anzuwenden und mit Cola-Orangengeschmack, kommt 2003 auf den Markt. Es kann ohne Verzögerung in den Magen gelangen und Wirkt dadurch besonders schnell. Aspirin gilt als besonders verträglich, wirksam und schnell. Wie auch das 2003 neue Aspirin Komplex, gegen Erkältungen. Auch in Zukunft wird mit immer zahlreicheren Neuentwicklungen der Acetylsalicylsäure gerechnet.

3. Verwendung der ASS Wenn man den Namen „Aspirin“ hört, denkt die Allgemeinheit an ein bekanntes Kopfschmerzmittel. Aspirin ist jedoch sehr viel mehr als nur ein einfaches Kopfschmerzmittel! Erfahrungen und mehr als 100 Jahre Forschung haben Aspirin zu einem zuverlässigen und vielseitigen Arzneimittel gemacht. Es hilft ebenso gegen akute Rückenschmerzen, Gliederschmerzen, Gelenkschmerzen, Halsschmerzen und Kopfschmerzen. Ebenfalls wird es zur Fiebersenkung, Entzündungshemmung und zur Gerinnungshemmung verwendet. Herzinfarkt gefährdeten Menschen wird empfohlen Aspirin zur Blutverdünnung zu nehmen um dem Herzinfarkt vorzubeugen. Asthmaerkrankten wird geraten Aspirin nicht zu nehmen, da durch den Wirkstoff Acetylsalicylsäure das Risiko eines Asthmaanfalls erhöht wird. 4. Wirkungsweise der ASS Aspirin hemmt ein Enzym, das die Produktion von Prostaglandinen steuert. Die Prostaglandine sind eine Gruppe von chemischen Verbindungen, welche eine Reihe biologischer Funktionen regulieren: Verdauung, Nierenfunktion, Blutkreislauf. Bestimmte Prostaglandine lösen außerdem Schmerzsignale aus. Diese werden bei Verletzungen und Krankheiten freigesetzt, und deshalb spüren wir Entzündungen, Schmerz und Fieber. Aspirin verhindert die Synthese von Prostaglandinen in geschädigtem Gewebe.

5. Versuchsdurchführung und –beobachtung

Zuerst haben wir nicht 10g Salicylsäure, sondern 5g mit 20g Essigsäureanhydrid in einen Erlenmeyerkolben gegeben. Nach der Zugabe der Schwefelsäure haben wir die

Lösung erhitzt. Die Lösung, die vorher trüb war, wurde langsam klarer und roch nach Essig. Nach dem Erhitzen kühlten wir den Erlenmeyerkolben erst unter fließendem Wasser, dann in Eiswasser ab. Nun würde die klare Lösung, erst trüb, dann weiß und fest. Es roch jedoch immer noch stark nach Essig. Das Mischverhältnis von Salicylsäuer und Essigsäureanhydrid war also nicht richtig. Deswegen fügten wir weitere 5g Salicylsäure hinzu. In der nächsten Stunde erhitzten wir es wieder, mit dem gleichen Ergebnis, nur roch es nun nicht mehr so nach Essig.

In der nächsten Stunde gaben wir den gesamten Inhalt mit 400ml Wasser in ein Becherglas und brachten es zum Sieden. Die trübe Lösung würde zunächst klarer und es bildeten sich an der Oberfläche Klümpchen. Nach dem Umrühren und weiterem Erhitzen war nach 15min die ganze Lösung klar, da sich alle Kristalle aufgelöst hatten.

Nun kühlten wir wieder das Becherglas unter fließendem Wasser und dann in Eiswasser. Die Lösung wird wieder trüb, da sich die Kristalle wieder auskristallisiert hatten.

Diese Kristalle haben wir abgenutscht und daraufhin wieder mit Eiswasser gewaschen. Diesen Vorgang wiederholten wir 2-mal.

Zum Schluss gaben wir die Kristalle in ein Becherglas und stellten dieses in den Trockenschrank.

In der nächsten Stunde wogen wir unser Produkt. Es waren 3,1 g. Danach bestimmten wir den Reinheitsgrad, indem wir eine Probe in ein Reagenzglas gaben und dieses Reagenzglas an einem Thermometer befestigten. Nun erhitzt man dies in einem Becherglas mit Öl, bis das Produkt zu schmelzen beginnt. Dies geschah bei uns bei 128°C.

6. Versuchsdeutung 6.1Edukte und Produkte 6.1.1Edukte und ihre Eigenschaften: Salicylsäure

• C7H6O3 • Dichte 1,443 g/cm3 • Flammpunkt >100°C c.c. • Löslichkeit in H2O 1,8 g/L • Molare Masse M = 138,12 g/mol • PH – Wert 3 (gesättigte Lösung) • Schmelzpunkt 158 – 161 °C • Siedepunkt 211 °C • Zündtemperatur >150 °C

Essigsäureanhydrid

• C4H6O3 • Dichte 1,08 g/cm3 • Flammpunkt 49 °C • Löslichkeit in H2O (heftige

Reaktion) • Molare Masse M = 102, 09 g/mol • pH – Wert (10 g/l, H2O) -> 3 • Schmelzpunkt -73 °C • Siedepunkt (1013 mbar) 140 °C • Zündtemperatur 330 °C

6.1.2 Das Produkt und seine Eigenschaften Acetylsalicylsäure

• C9H8O4 • Dichte 1,35 g/cm3 • Flammpunkt 250 °C • Löslichkeit in H2O 3,3 g/L • Molare Masse M = 180, 15 g/mol • pH – Wert (2,5 g/L, H2O, 20 °C) �

3,5 • Schmelzpunkt 135 – 144 °C • Siedepunkt 118 °C • Zündtemperatur 500 °C

Essigsäure

• C2H4O2 • Dichte 1,05 g/cm3 • Flammpunkt 40 °CC • Löslichkeit in H2O löslich • Molare Masse M = 60,05 g/mol • pH – Wert (10 g/L, H2O) » 2,5 • Schmelzpunkt 17 °C • Siedepunkt 118 °C • Zündtemperatur 485 °C

6.2 Reaktionsgleichungen

6.2.1Teilchen mit Hilfe des Baukastens

6.3 Umsetzung der ASS 6.3.1 Stoffmenge von 10g Salicylsäure 138g = 1 mol 10g = 0,0725mol 6.3.2 theoretische Ausbeute (Masse) an ASS bei 100%igen Umsatz von Salycylsäure 1mol = 180g 0,0725mol = 13g 6.3.3 Prozentualer Umsatz von unserem Versuch 13g = 100% 3,1g = 24% 6.3.4.Warum wahrscheinlich nur 24 % Umsetzung

- Temperatur nicht optimal - Verlust bei der Umkristallisierung -> beim Abnutschen

H2SO4

Protonierung des Essigsäureanhydrid-Moleküls

Nucleophiler Angriff

6.4. Reaktionsmechanismus

Essigsäureanhydrid

Salicylsäure

Eliminierung des Essigsäureols und Protonenumlagerung

Protonenumlagerung

6.5. Umkristallisation

Die Umkristallisation ist eine Reinigungsmethode für Feststoffe. Die ASS, also der Stoff den wir haben wollen, ist im Wasser beim Erhitzen lößbarer als im kalten Wasser. Wenn wir also das Becherglas abkühlen lassen ist der Stoff, der im Wasser gelößt ist, die Verunreinigung und unser ASS ist kristallisiert. Nun kann man das Wasser und die darin gelößte Verunreinigung mit einer Waschflasche abnutschen und die ASS bleibt zurück. Jedoch ist bei der Umkristalisation immer ein Substanzverlust!

Literaturverzeichnis: 1. www.wikipedia.de 2. www.hschickor.de 3. www.bayer-healthcare.de