Teoribakgrund: Kemisten 1 (Söderströms) sid. 32-39, 44-49, 56-57, 65, 89-91, 98, 113-114. (Kemisten 2 sid. 80-81.) Kemisten 3 sid. 22-24, 51-54, 62, 72-73, 90-95. Kemisten 5 sid. 50-52. Kemisten 6 sid. 126-128.
Syntes av acetylsalicylsyra (aspirin)
Acetylsalicylsyra har länge varit ett av de mest använda läkemedlen och marknadsförs under många handelsnamn. Det lanserades 1899 under namnet Aspirin av det tyska företaget Bayer. Acetylsalicylsyra har bl.a. en smärtlindrande, febernedsättande och antiinflamma- torisk verkan och används framförallt vid förkylningar och huvudvärk.
Acetylsalicylsyra kan framställas genom att reagera salicylsyra med ättiksyraanhydrid, med svavelsyra som katalysator. Reaktionsformel:
Säkerhet
Koncentrerad svavelsyra starkt frätande. Ättiksyraanhydrid irriterande och frätande. Hexan, etylacetat och isättika (konc. ättiksyra) lättantändliga och har en irriterande lukt, isättika frätande. Arbeta i dragskåp med dessa, använd skyddsglasögon.
Utrustning Kemikalier
dekanterglas/E-kolv, 25 ml pipett, 5 ml
Büchnertratt/glasfilter filtrerpapper
gummimanschett sugflaska
vattenstrålpump smältpunktsapparat kapillärrör
TLC-platta kromatografikärl ev. UV-lampa
salicylsyra
ättiksyraanhydrid konc. svavelsyra avjonat vatten is
etanol
Aspirintablett hexan
etylacetat konc. ättiksyra (= isättika) ev. jod/se texten
Utförande
Syntesen utförs i liten skala, d.v.s. man använder mindre mängder kemikalier (t.ex. volymer om 1 - 10 ml) och utrustning av mindre format, jämfört med normal makroskala.
Syntes av acetylsalicylsyra
1. Väg upp 1 g salicylsyra (anteckna massan med två decimaler), i ett torrt 25 ml dekanter- glas (eller E-kolv).
2. Tillsätt 2,5 ml ättiksyraanhydrid och 3 droppar konc. svavelsyra.
3. Blanda innehållet i dekanterglaset med en försiktigt roterande rörelse i ca 5 min.
4. Låt dekanterglaset stå i rumstemperatur ca 10 min. En fällning av acetylsalicylsyra kan redan observeras.
Isolering av syntesprodukten
5. Bygg upp utrustningen för sugfiltrering (Büchnertratt med filtrerpapper av lämplig storlek, eller ett glasfilter, gummimanschett, sugflaska, vattenstrålpump).
6. Tillsätt 10 - 15 ml kallt avjonat vatten (nedkylt med isbitar) till dekanterglaset, varvid den resterande acetylsalicylsyran fälls ut. Acetylsalicylsyra löser sig dåligt i vatten.
7. Sugfiltrera blandningen. Om ytterligare fällning bildas i filtratet i sugflaskan, filtreras denna blandning på nytt genom filtret. Tvätta produkten med 2 - 3 ml kallt avjonat vatten tre gånger.
Renhetskontroll
8. Vid reaktionen bildades också ättiksyra (se reaktionsformeln). Ättiksyra är lättlöslig i vatten, men om rester av den ännu finns med som orenhet i produkten, kan man undersöka detta genom att försiktigt lukta på produkten.
9. Extra: Produkten kan också innehålla rester av salicylsyra. Eftersom salicylsyran är en fenol bildar den ett starkt violettfärgat komplex med Fe3+. För att påvisa salicylsyra kan man göra på följande sätt:
Tag ca. 10 mg
syntetiserad produkt.
Tillför 3-4 dr.
vatten/etanol (50/50)
Tillför 1 dr. FeCl3- lösning (0,10 M)
Lilafärgad lösning visar att produkten
fortfarande innehåller salicylsyra.
Acetylsalicylsyra är inte en fenol och bildar således inte ett lila komplex med Fe3+.
Om produkten konstateras innehålla föroreningar, renas den genom omkristallisation.
Rening av syntesprodukten genom omkristallisation
10. Sätt produkten i ett litet dekanterglas (25 ml) och tillfoga 2 ml etanol. Värm försiktigt, t.ex. på hett vattenbad (hett kranvatten i ett dekanterglas), tills den löst sig (skaka lite eller rör om). Tillsätt 6 ml hett avjonat vatten. Om acetylsalicylsyran börjar falla ut redan i detta skede, värms blandningen så att fällningen åter löser sig.
11. Låt den klara lösningen långsamt svalna, för att så rena acetylsalicylsyrakristaller som möjligt skall bildas. Eventuella rester av utgångsämnen och ättiksyra blir kvar i lösningen.
Om det inte har bildats kristaller när lösningen har svalnat, kan man försöka få dem att bildas genom att skrapa med en glasstav i lösningen mot E-kolvens vägg och botten.
Lyckas inte detta kan lite kallt avjonat vatten tillsättas eller kolven kylas i isbad.
Isolering av den renade produkten
12. Sugfiltrera blandningen efter att den stått en stund.
Torkning och vägning av produkten
13. Sprid ut de finfördelade kristallerna i ett tunt lager på ett uppvägt filtrerpapper och låt dem torka (vid rumstemp. eller i svag värme i ett värmeskåp). Väg sedan de torra kristallerna.
Produkt- och renhetskontroll
14. Extra: Kontrollera om produkten innehåller salicylsyra enligt ovan.
15. Bestäm produktens smältpunkt (pulverisera och torka produkten i värmeskåp först, 50-60 oC, 30 min). Jämför med litteraturvärdet, t.ex. från Internet.
16. Undersök produkten med tunnskiktskromatografi, TLC (Thin layer chromatography).
Med hjälp av TLC kan man separera föreningar som finns i en blandning, så att de framträder som fläckar på TLC-plattan. Se filmerna
http://media.medfarm.uu.se/flvplayer/tlc/video1 och
http://www2.kemi.slu.se/education/video/videos/tunnskikt/
som exempel på hur en TLC-undersökning utförs.
Använd salicylsyra och acetylsalicylsyra (från t.ex. en aspirintablett) som jämförelsesubstanser. Sätt små mängder av de tre substanserna i skilda provrör, tillfoga 4-5 ml etanol och skaka så att de löser sig.
Applicera små mängder (gärna fläckar med en diame- ter 3 mm) av resp. upplöst substans på TLC-plattan, t.ex. med hjälp av ett kapillärrör, se bilden till höger (X = syntesprodukten, S = salicylsyra, A = acetylsalicyl- syra). Eventuellt kan man applicera en eller ett par gånger till på samma ställen, för att ha tillräckligt med substans. Låt fläckarna torka emellan.
Som elueringsmedel (mobil fas = rörlig fas) kan hexan, etylacetat och isättika i förhållandet 66:33:1 användas.
Arbeta i dragskåp med dessa.
X S A 1,5 cm
svagt streck med blyertspenna
Det finns flera sätt att synliggöra fläckarna efter att TLC-plattan tagits upp ur kromatografikärlet och torkat. Någon av följande metoder kan användas (ringa in fläckarna med en blyertspenna):
- Med en UV-lampa som avger ljus med våglängden 254 nm, ifall man använt en TLC- platta som är preparerad med ett ämne som är fluorescerande för ljus av den här våglängden. Man ser mörka fläckar på kromatogrammet när plattan belyses.
- Med jod (I2, eng. iodine), se http://www.unc.edu/~azmanam/pdf/tlc.pdf under rubriken ”Iodine”.
- Med en blandning av vanillin, etanol och lite konc. svavelsyra.
Se http://www.unc.edu/~azmanam/pdf/tlc.pdf under rubriken ”Vanillin”, samt ”Dipping Solutions:”.
17. Om man har tillgång till en IR (infraröd) -spektrometer kan man uppta ett IR-spektrum av produkten och jämföra det med ett IR-spektrum av acetylsalicylsyra från en databas, t.ex. från http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi, samt eventuellt tolka spektret.
Rapportering
Teoretiskt utbyte (i gram).
Praktiskt utbyte (i gram och som % av det teoretiska utbytet).
Bestämd smältpunkt och smältpunkt enligt litteraturen.
Rf-värdena från TLC-analysen och tolkning av resultatet (bifoga kromatogrammet eller en bild av det).
(Jämförelse av eget IR-spektrum med IR-spektrum från databas. Bifoga båda spektren.
Tolkning.)
Vad kan du säga om produkten på basen av produkt- och renhetskontrollen (var det rätt produkt, fanns det föroreningar med)?
Vilka fördelar finns det med att utföra en syntes i mindre skala, jämfört med normal skala (där man väger ut flera gram, kanske tiotals gram, av utgångsämnena)?
Reaktionsformel:
