Synthese von Acetylsalicylsäure (Aspirin®)

KSH-Chemiepraktikum 8. Aspirin-Synthese
Einführung
Synthese von Acetylsalicylsäure (Aspirin®)
Schon Hippokrates kannte Mittel, welche eine schmerzlindende Wirkung auf den Menschen ausübten. So empfahl er
beispielsweise einen Tee aus Weidenrinde gegen die Schmerzen im Kindbett. Heute weiss man, dass die Rinde der
Silberweide (Salix alba) eine Substanz namens Salicin enthält, welche beim Kochen in Wasser zu Salicylsäre
reagiert, welche als Schmerzmittel eingesetzt wurde. Allerdings zeigt Salicylsäure starke Nebenwirkungen: sie kann
Magen- und Darmschleimhäute angreifen.
Acetylsalicylsäure ist ein Abkömmling (= Derivat) der Salicylsäure. Im Jahre 1850 wurde Acetylsalicylsäure
erstmals hergestellt. Es war offensichtlich, dass auch diese Substanz schmerzlindende Wirkung hatte. Allerdings
wurden durch das Einnehmen von Acetylsalicylsäure Mund- und Magenschleimhäute verätzt. Wie sich später aber
herausstellte, gingen diese Nebenwirkungen auf Verunreinigungen zurück.
1893 fanden Felix Hoffmann und Heinrich Dreser einen Weg, Acetylsalicylsäure zu reinigen. Damit wurde eine
Erfolgsstory geboren. Aspirin, wie die deutsche Firma Bayer die Substanz einführte, wurde zu einem der
erfolgreichsten Medikamente in der Geschichte der Pharmazie. In den USA werden täglich ca. 50 Mio. Aspirin-
Tabletten geschluckt, das sind knapp 2 Mia. pro Jahr (Zahlen stammen von Mitte der Neunziger Jahre).
Acetylsalicylsäure zeigt ähnliche Nebenwirkungen wie Salicylsäure, allerdings meist in geringerem Ausmass.
Ausserdem wird der Substanz nachgesagt, Herzinfarkte und Thrombosen vorbeugen zu können.
Ziele
1. Synthese eines organischen Stoffes.
2. Berechnung der Ausbeute des Produktes.
Reaktionsgleichung
O
OH O
O HO
O + O
+
A
OH O B C
O
OH
O
D
A. Synthese von Acetylsalicylsäure (Aspirin®) aus Salicylsäure
2-Hydroxy-benzoesäure (= Salicylsäure, A) Essigsäureanhydrid (B)
Acetylsalicylsäure (= Aspirin, C) Essigsäure (D)
1) Fülle das Wasserbad mit demineralisiertem Wasser und schalte es ein. Miss mit einem
Thermometer die Temperatur. Sie sollte auf 70–80°C gehalten werden.
2) Man wäge genau 3.5 g Salicylsäure (= 2-Hydroxy-benzoesäure) auf einem Wägepapier ab
und fülle sie in einen 150 ml Weithals-Erlenmeyerkolben.
3) Dazu gibt man 5 ml Essigsäureanhydrid (= Acetanhydrid) und 3 Tropfen konzentrierte
Schwefelsäure. Diese beiden Substanzen werden nur in der Kapelle den Vorratsgefässen
entnommen. (Achtung: Schwefelsäure ist stark ätzend; Essigsäureanhydrid weist einen stechenden
Geruch auf!!)
4) Das Gemisch im Erlenmeyerkolben wird im Wasserbad während 15 Minuten bei 70-80°C
gehalten. Um unangenehm stechende Dämpfe zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Öffnung
des Erlenmeyerkolbens mit einem Uhrglas zu bedecken
5) Die Reaktionsmischung wird ab und zu mit einem Glasstab so gerührt, dass sie klar wird.
6) In der Zwischenzeit wird eine Abnutschvorrichtung aufgebaut.
7) Nach den 15 Minuten wird das Reaktionsgemisch während 5 Minuten auf dem Tisch
ausgekühlt und der Erlenmeyerkolben anschliessend unter dem laufenden Wasser
abgekühlt.
8) Man gebe nun langsam 80 ml kaltes demineralisiertes Wasser unter stetem Rühren zum
Reaktionsprodukt, wobei das Reaktionsprodukt (Aspirin) auskristallisiert werden sollte.
Falls das nicht der Fall ist, kann durch Kratzen an der Wand des Kolbens mit einem
sauberen Glasstab nachgeholfen werden.
P. Good 1 von 3

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9) Das Produkt wird abgenutscht und auf der Nutsche dreimal mit kaltem demineralisiertem
Wasser gewaschen. Man trocknet den Filterrückstand durch weiteres Hindurchsaugen von
Luft auf der Nutsche. Die Acetylsalicylsäure (der Inhalt der Nutsche) wird in eine
Petrischale transferiert und mit dem Namen der SchülerInnen versehen in der Kapelle
weiter getrocknet.
B. Eisenchloridprobe zum Aufzeigen der Reinheit des Aspirins
Eisen(III)-chlorid ist ein relativ spezifisches Reagens für Phenole 1) (= Hydroxybenzole). Bei dieser Probe wird das
Phenol durch Blaufärbung identifiziert.
Währenddem Salicylsäure ein Phenol ist, zählt man Acetylsalicylsäure nicht zu diesen Verbindungen. Testet man
nun eine Probe Acetylsalicylsäure mit Eisen(III)-chlorid, so sollte bei hoher Reinheit der Test negativ verlaufen. Als
Kontrolle wird derselbe Versuch mit reiner Salicylsäure und reinem Aspirin durchgeführt.
1) Man gebe eine kleine Spatelspitze der zu prüfenden Substanz in ein Reagenzglas und fülle
dieses zu einem Viertel mit demineralisiertem Wasser auf.
2) Die Probe wird mit einem Tropfen Eisen(III)-chlorid-Lösung versetzt. Eine Blaufärbung
zeigt das Vorhandensein eines Phenols an.
3) Man wiederhole die beiden Schritte mit Salicylsäure und käuflichem Aspirin.
Beobachtung:
Beschreibe die Reinheit des selber synthetisierten Aspirins im Vergleich mit dem käuflichen
Aspirin:
C. Zersetzung des Aspirins
Schon nach der Einnahme von Aspirins zersetzt sich ein Teil dieser Substanz zu Salicylsäure, was zu einer
Verstärkung der Nebenwirkungen führt. Im folgenden kleinen Experiment wird mit Hilfe der Eisenchlorid-Probe die
Stabilität von Aspirin in der Hitze untersucht.
1) Eine kleine Spatelspitze des noch feuchten Aspirins wird in einem Reagenzglas zu 3 ml
Wasser gegeben und auf der Gasbrennerflamme zum Sieden gebracht.
2) Man lässt die Probe etwas abkühlen und gibt dann einen Tropfen Eisen(III)-chlorid-Lösung
hinzu.
Beschreibe die Reinheit des selber erhitzten Aspirins im Vergleich zum nicht erhitzten
Aspirin:
D. Ausbeutebestimmung (Schritt 4 wird erst im nächsten Praktikum gelöst, da das Produkt vollständig
trocken sein muss. Die anderen Punkte werden jetzt gelöst.)
1) Berechne anhand der Formeln in der Reaktionsgleichung die molaren Massen von
Salicylsäure und von Acetylsalicylsäure. Zeichne dazu die beiden Moleküle in der
vollständigen Lewis-Formel (auf die Rückseite).
M (Salicylsäure): M (Acetylsalicylsäure):
2) Berechne nun, wieviele Teilchen (in mol) in den 3.5 g Salicylsäure, welche Du für das
Experiment eingesetzt hast, enthalten sind.
n (Salicylsäure):
P. Good 2 von 3
OH
1) = Phenol

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3) Anhand der molaren Masse von Acetylsalicylsäure wird nun ermittelt, wieviel g Aspirin
maximal aus 3.5 g Salicylsäure gewonnen werden kann:
m (Acetylsalicylsäure):
4) Diese Masse entsprechen 100% Ausbeute. Wäge nun die synthetisierte, getrocknete
Acetylsalicylsäure und errechne, wieviel % Ausbeute das sind. Gefragt ist auch der
Lösungsweg dieser Berechnung.
Ausbeute an Aspirin:
E. Synthese von Wintergrünöl
1) In einem Reagenzglas wird zu etwa 3 ml Methanol (CH 3OH) (Achtung: giftig!!) ein Spatel
Salicylsäure gegeben. Es werden ca. 3 Tropfen konz. Schwefelsäure (Achtung: Schwefelsäure
ist stark ätzend) dazugegeben. Das Gemisch wird vorsichtig über der Bunsenbrennerflamme
erhitzt, bis in der Flüssigkeit Schlieren zu beobachten sind.
2) Man gibt etwa 2 ml dest. Wasser dazu und riecht an der Öffnung des Reagenzglases.
Fragen
Notiere die Beobachtungen; wonach riecht das Gemisch?
1) Schwefelsäure wird dem Reaktionsgemisch zugegeben, taucht aber in der
Reaktionsgleichung nicht auf. Welche Rolle spielt diese Substanz demnach in der
Aspirinsynthese?
2) Acetylsalicylsäure übt dem Namen nach die Funktion einer Säure aus. Erkläre in
verständlichen Worten, welches H + -Kation dieses Moleküls am Leichtesten abgibt.
Zeichne dazu die Formel von Acetylsalicylsäure nochmals auf!
3) Zeichne in die Lewis-Formeln von Salicylsäure und Essigsäureanhydrid die
Teilladungen ein und gib an, welches Atom der Salicylsäure an welchem Atom des
Essigsäureanhydrid-Moleküls angreift. Nimm zur Beantwortung auch die
Reaktionsgleichung von S. 1 zur Hilfe.
4) Salicylsäure reagiert mit Methanol zu Wintergrünöl (Methylsalicylat). Dabei greift
das O-Atom des Methanols am C-Atom der Säuregruppe (COOH) der Salicylsäure
an. Erkläre diese Reaktion anhand der Strukturformeln.
OH
Wintergrünöl
Methanol
P. Good 3 von 3
O
O
O
H