Синтез ацетилсалициловой кислоты
Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
СИБИРСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ федерального агентства по
здравоохранению и социальному развитию
КАФЕДРА
ХИМИИ
Лабораторная
работа
Синтез
ацетилсалициловой кислоты
Выполнила: Константинова
Е.С.
Проверила: Старший
преподаватель кафедры химии Прищепова О.Ф.
ТОМСК
- 2013
Теоретическая часть
Цель: Освоить методику синтеза ацетилсалициловой
кислоты (аспирина). Изучить строение, свойства, применение и лекарственное
значение аспирина.
АЦЕТИЛСАЛИЦИЛОВАЯ (2-(АЦЕТИЛОКСИ)-БЕНЗОЙНАЯ)
КИСЛОТА - белое кристаллическое вещество, температура плавления 133-136оС;при
нагревании свыше 140оС разлагается, малорастворимое в воде, хорошо
растворимо в спирте, в растворах щелочей, при хранении во влажной атмосфере
гидролизуется. Это вещество получают взаимодействием салициловой кислоты с
уксусным ангидридом:
Ацетилсалициловая кислота уже более 100 лет
широко применяется как лекарственное средство - жаропонижающее, обезболивающее
и противовоспалительное. Существует более 50 названий - торговых марок
препаратов, основным действующим началом которых является это вещество.
Ацетилсалициловая кислота - долгожитель в мире лекарств, в 1999 официально
отметила свой столетний юбилей, и до сих пор это самое популярное лекарство в
мире. Еще одна особенность ацетилсалициловой кислоты - это первое синтетическое
лекарственное вещество. Человек испокон веков использовал лечебные растения,
затем научился выделять из экстрактов растений лекарственные вещества в чистом
виде, но первым лекарством, полного аналога которому не существует в природе,
стала ацетилсалициловая кислота. В природе есть похожее вещество - салициловая
кислота. Это соединение содержится в коре ивы, и его целебные свойства были
известны с древности. Отвар коры ивы как жаропонижающее, обезболивающее и
противовоспалительное средство рекомендовал применять еще Гиппократ. В 1828
немецкий химик Бюхнер из коры ивы выделил вещество, которое назвал салицин (от
латинского названия ивы - Salix). Чуть позже из салицина была получена чистая
салициловая кислота, и доказано, что она обладает лечебными свойствами. В 1860
немецкий химик А.Кольбе разработал метод синтеза салициловой кислоты взаимодействием
фенолята натрия с углекислым газом, и вскоре в Германии появился завод по
производству этого вещества:
В 1893 Феликс разработал методику получения
чистой ацетилсалициловой кислоты, и после испытаний препарата на животных
(кстати, они проводились тоже впервые в истории) в 1899 фирма «Bayer»
запатентовала торговую марку аспирин - имя, под которым наиболее известно это
лекарство. Считается, что название лекарству дали в честь святого Аспиринуса -
покровителя всех страдающих головной болью. Ацетилсалициловая кислота понижает
температуру, уменьшает местные воспалительные процессы, обезболивает. А еще
разжижает кровь и поэтому применяется при опасности возникновения кровяных
тромбов. Доказано, что длительный прием небольшой дозы ацетилсалициловой
кислоты людьми, склонными к заболеваниям сердечнососудистой системы,
значительно снижает риск инсульта и инфаркта миокарда. Но ни в коем случае
нельзя забывать, что лекарственными средствами, нельзя злоупотреблять. Как и
любое лекарственное средство, ацетилсалициловая кислота небезопасна.
Передозировка может привести к отравлению, проявляющемуся тошнотой, рвотой,
болями в желудке, головокружением, а в тяжелых случаях - к токсическому
воспалению печени и почек, поражению центральной нервной системы (расстройство
координации движений, помрачение сознания, судороги) и кровоизлияниям.
Во многом раздражающее действие аспирина
проявляется из-за его плохой растворимости. Если глотать таблетку, она медленно
усваивается, нерастворенная частичка вещества может на какое-то время
«прилепиться» к слизистой оболочке, вызывая ее раздражение. Чтобы уменьшить
этот эффект, достаточно просто растолочь таблетку аспирина в порошок и запить
его водой, иногда рекомендуют для этой цели щелочную минеральную воду, или
купить растворимые формы аспирина - шипучие таблетки. Несмотря на то, что
ацетилсалициловая кислота так давно известна и очень широко применима в
качестве лекарственного средства, объяснение механизма ее действия на организм
появилось лишь в 1970-х. Британский ученый Дж.Вейн за свои работы по изучению
физиологического действия ацетилсалициловой кислоты в 1982 получил Нобелевскую
премию по физиологии и медицине и титул рыцаря от королевы Елизаветы II. Вейн
обнаружил, что ацетилсалициловая кислота блокирует в организме синтез некоторых
гормоноподобных веществ - простагландинов, ответственных за регуляцию многих
функций организма, в частности, тормозит синтез простагландинов, вызывающих
воспалительные явления. Побочные действия ацетилсалициловой кислоты объясняются
замедлением синтеза других простагландинов, ответственных за свертываемость
крови и регуляцию образования в желудке соляной кислоты.
Дальнейшие исследования показал, что далеко не
все свойства данного вещества связаны с блокировкой синтеза простагландинов.
Механизм действия ацетилсалициловой кислоты сложен и не до конца изучен, и ее
свойства до сих пор являются объектом исследования многих научных коллективов.
Только в 2003 было опубликовано около 4000 научных статей, посвященных
тонкостям физиологического действия этого вещества. Ученые, с одной стороны,
находят новые применения старому лекарству. С другой стороны, на основе
исследований разрабатываются новые лекарственные препараты ацетилсалициловой
кислоты, побочные эффекты которых сведены к минимуму. Очевидно,
ацетилсалициловая кислота обеспечит работой еще не одно поколение ученых -
физиологов и фармацевтов.
синтез ацетилсалициловый кислота углекислый
Практическая часть
Материальное обеспечение
Микроволновая система ETHOS 1600, стеклянная
трубка (40 см, шлиф 29), двугорлая колба на 100 мл, магнитная мешалка,
эффективный охладитель, стеклянный фильтр (диаметр 6 см), колба Бунзена,
эксикатор.
Вещества:
Салициловая кислота (т.пл. 157-159 °C) 13,8 г
(100 ммоль)
Уксусный ангидрид (т.кип. 138-140,5 °C) 12,8 г
(11,9 мл, 125 ммоль)
Конц. серная кислота (96%) 3 капли
Гидроксид натрия 5 г
Этанол для перекристаллизации примерно 30 мл
Водный раствор хлоридажелеза (III) (0,1 M)
несколько миллилитров
Расчет
синтеза
Исходное
вещество
|
Молекулярная
масса (г/моль)
|
Используемое
количество
|
Салициловая
кислота
|
138
г/моль
|
13,8
г
|
Уксусный
ангидрид
|
102
г/моль
|
12,8
г
|
Гидроксид
натрия
|
5
г
|
Серная
кислота
|
98
г/моль
|
3
капли
|
Этанол
|
46
г/моль <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D1%8C>30 мл
|
|
Ход работы
Реакционный прибор включает двугорлую колбу на
100 мл, оснащенную магнитной мешалкой, датчиком температуры и интенсивным
охлаждением. Смесь 13,8 г салициловой кислоты и 12,8 г уксусного ангидрида
помещают в реакционную колбу и добавляют три капли концентрированной серной
кислоты. Прибор устанавливают в микроволновую систему с помощью стеклянной
трубки. Реакционную смесь нагревают при перемешивании в течение 90 секунд при
900 Вт и 140°C. Во время последующего охлаждения прозрачный желтоватый раствор
затвердевает в компактную белую кристаллическую массу.
Выделение продукта
После охлаждения до комнатной температуры
твердое вещество измельчают в колбе и перемешивают в течение 30 минут с 50 мл
воды. Затем твердое вещество отсасывают через стеклянный фильтр. Остаток на
фильтре промывают на фильтре трижды порциями по 30 мл воды, так, что промывные
воды проходят сквозь фильтр без вакуума, и затем тщательно отсасывают. Фильтрат
утилизируют.
Неочищенный продукт на фильтре анализируют на
возможное содержание салициловой кислоты, используя раствор хлорида железа
(III). Если результат теста отрицательный, продукт сушат в эксикаторе над
гранулированным гидроксидом натрия при пониженном давлении до постоянной массы.
Во время осушки также удаляется связанная продуктом уксусная кислота.
Выход:
16,0 г (89%); т.пл. 136 °C.
С целью дальнейшей очистки, если продукт все еще
содержит салициловую кислоту, его перекристаллизовывают из смеси этанол-вода.
Для этого неочищенный продукт растворяют при нагревании в примерно 30 мл
этанола, затем добавляют через обратный холодильник примерно 60 мл горячей
воды. Смесь медленно охлаждают и колбу помещают на ледяную баню для завершения
кристаллизации. Продукт отсасывают и сушат.
Выход:
14,6 г (81%), т.пл. 136 °C.
Без прибавления серной кислоты выход
неочищенного продукта составляет примерно 83%, причем он все еще содержит
большие объемы салициловой кислоты. После перекристаллизации выход ниже 70%.
Если влажный продукт предварительно осушить с
помощью фильтровальной бумаги под вытяжкой, для эксикатора потребуется
значительно меньше осушителя.
Качественная реакция. Тест с
хлоридом железа (III)
Примерно 10 мг вещества растворяют в примерно 5
мл этанола и прибавляют от 1 до 2 капель 0,1 М водного раствора хлорида железа
(III). Интенсивное фиолетовое окрашивание раствора указывает на присутствие
салициловой кислоты.
Заключение
Ацетилсалициловая кислота оказывает
противовоспалительное, жаропонижающее и болеутоляющее действие, и её широко
применяют при лихорадочных состояниях <https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9B%D0%B8%D1%85%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%BA%D0%B0_(%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5)&action=edit&redlink=1>,
головной боли, невралгиях и др. и в качестве противоревматического средства.
Противовоспалительное действие ацетилсалициловой
кислоты (и других салицилатов) объясняется её влиянием на процессы, протекающие
в очаге воспаления
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D1%81%D0%BF%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>:
уменьшением проницаемости капилляров, понижением активности гиалуронидазы
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%B4%D0%B0%D0%B7%D0%B0>,
ограничением энергетического обеспечения воспалительного процесса путём
торможения образования АТФ <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%A2%D0%A4>
и др. В механизме противовоспалительного действия имеет значение ингибирование
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B8%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80>
биосинтеза простагландинов
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D1%8B>.
Жаропонижающее действие связано
также с влиянием на гипоталамические центры терморегуляции.
Аналгезирующий эффект обусловлен
влиянием на центры болевой чувствительности, а также способностью салицилатов
уменьшать альгогенное действие брадикинина
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D0%BD>.
Кроверазжижающее действие аспирина
позволяет применять его для снижения внутричерепного давления при головных
болях.