Acetylsalicylsäure (Aspirin = Markenname)

Autoren : Eugenia Hein und Roland Weckfort

Der Name Aspirin (a + spiraed) leitet sich von der Pflanze Wiesenspierstaude (spiraed ulmaria) ab. Er wurde von der Firma Bayer als Markenname für den Wirkstoff Acetylsalicylsäure (Abk.: ASS)eingeführt. Acetylsalicylsäure ist ein Abkömmling der Salicylsäure und wurde um 1850 von dem französischen Chemiker Charles Frederick Gerhardt erstmals hergestellt.
Es war klar, dass auch diese Substanz schmerzstillende Eigenschaften hat. Doch war das Einnehmen sehr unangenehm, denn sie verätzte Mund- und Magenschleimhäute. Erst später stellte sich heraus, dass diese unangenehmen Begleiterscheinungen auf Verunreinigungen zurückzuführen waren. Im Jahre 1893 fanden Felix Hoffmann und Heinrich Dreser einen Weg Acetylsalicylsäure zu reinigen. Sie erhielten die Substanz in Form eines weißen Pulvers. Ihre Mühe wurde überaus reichlich belohnt: Aspirin wurde zu einem der erfolgreichsten Medikamente in der Geschichte der Pharmazie.
Doch Aspirin hat auch seine Nachteile. Empfindliche Menschen reagieren darauf mit Reizungen und selten auch mit Blutungen von Magen- und Darmschleimhaut.
Im Laufe seiner hundertjährigen Geschichte wurde Acetylsalicylsäure zeitweise als das Standardmittel gegen Infektionskrankheiten (Fieber, Husten, grippale Infekte) und Arthritis (der altbekannte Rheumatismus) verordnet. Allerdings heilt es keine dieser Krankheiten, es macht sie nur erträglicher, indem es die Schmerzen lindert.
Neben Acetylsalicylsäure enthalten  Aspirintabletten auch Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat, welches mit der Acetylsalicylsäure zu deren Natriumsalz reagiert, das wesentlich besser wasserlöslich und  etwas schneller wirksam ist als die reine Säure. Es reagiert ebenfalls mit Zitronensäure, wobei Kohlendioxid entsteht, das in Form vieler kleiner Gasblasen entweicht. Doch egal, ob man nun die reine Acetylsalicylsäure oder eines ihrer Salze zu sich nimmt:der Unterschied in der Wirksamkeit ist nicht besonders groß. Das liegt daran, dass im Magen ein saures Millieu herrscht, worin das Salz rasch wieder in die Säure zurückverwandelt wird. Da die Säure schlecht wasserlöslich ist, fällt sie wieder als Feststoff aus, wenn auch in sehr kleinen Kristallen. Diese kleinen Kristalle reizen die Magenschleimhaut nicht so sehr wie die großen Kristalle, die man in Form der reinen Säure zu sich nehmen würde. Insofern ist das Natriumsalz also verträglicher.

Auch wenn Aspirin seit hundert Jahren in Gebrauch ist, birgt es doch noch Risiken. Eine nicht alzu häufige Nebenwirkung sind die bereits erwähnten Blutungen der Magenschleimhaut. Für Kinder kann die Behandlung von Windpocken oder grippalen Infekten mit Acetylsalicylsäure tödliche Folgen haben.
Trotz seiner Nebenwirkungen ist Acetylsalicylsäure ein bemerkenswerter Wirkstoff und ein Schmerzmittel. Ihm wird nachgesagt, Herzinfarkte und Thrombosen abwehren zu können, und es wurde sogar gemutmaßt, dass es sich bei der Behandlung von Krebs, grauem Star und Senilität einsetzen lasse.
Acetylsalicylsäure verhindert, dass der Körper diejenigen Stoffe produziert, die das Verklumpen der roten Blutkörperchen bewirken; verhindert die Bildung von Thrombosen und verbessert die vorbeugende Wirkung gegen Senilität, indem das Gehirn besser mit Sauerstoff versorgt wird. Die Wirksamkeit gegen grauen Star schließlich beruht darauf, dass Acetylsalicylsäure diejenigen Protein-Moleküle zerstört, welche den Augapfel trübe machen.
Die Höchstmenge pro Tag soll 4g nicht übersteigen. Eine Einzeldosis von 10g ist lebensbedrohlich, weil dann das Blut zu sauer wird. Es führt zur Beschleunigung der Atmung, Ankurbelung der Nierenaktivität, was einen gefährlichen Flüssigkeitsverlust zur Folge haben kann. Dann kommt es zur Gewebszerstörung und letzten Endes zum Tod.
 

Wirkungsweise:
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.

Herstellung von Acetylsalicylsäure:
5g Salicylsäure werden mit etwa 5ml Essigsäureanhydrid in einem Erlenmeyerkolben mit 1Tropfen konz. H2SO4 versetzt und umgeschüttelt. Man erhitzt den Erlenmeyerkolben im Wasserbad ca.15Min. auf ca. 60°C unter Umrühren. Dann erhöht man nochmal etwa 5Min. die Flüssigkeit auf 80°-90°C unter weiterem Umrühren. Schließlich nimmt man den Erlenmeyerkolben aus dem Wasserbad und stellt ihn in Eiswasser, so fällt sehr schnell Acetylsalicylsäure aus, die nun mit einer Nutsche abgesaugt werden kann. Der Rückstand wird mit Eiswasser ausgewaschen. 

Sicherheitshinweise: Arbeit im Abzug! Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen1

Reaktionsmechanismus zur Herstellung von Acetylsalicylsäure 

 ASS-Mechanismus

alternative Vorschläge von Schülern  (geeignet zur Diskussion).

 

Schmelzpunktbestimmung des Präparats:
Man füllt etwas von der Substanz in eine Kapillare und bringt sie in den seitlichen Ansatz des Schmelzpunktbestimmungsapparats (oder Zweihalskolben). Gut macht sich hier auch ein probengefülltes Mikroreagenglas, was in den seitlichen Hals passt. Zur Sicherheit sollte man das Reagenzglas mit einer Apparaturklemme sichern.
Der Schmelzpunkt unseres Roh-ASS wurde mit etwas unter 136°C bestimmt (Literaturwert 136°C).


 

Reinigung der erhaltenen Substanz:
1) Man überträgt die synthetisierte ASS in ein großes sauberes Reagenzglas.
2) Kristallisiert das Produkt um, indem man 1ml Ethanol und 8ml  entionisiertes Wassers
    hinzufügt. Dann wird die Substanz im heißen Wasserbad erhitzt, um sie wieder aufzulösen und
    nachher in Eiswasser abzukühlen.
3) Man filtriert das Produkt mit einer Nutsche ab.
4) Die Kristalle werden in einem Trockenofen bei 110°C 1Stunde lang getrocknet oder bei
    Zimmertemperatur den ganzen Tag.
 

Dann bestimmt man erneut den Schmelzpunkt. Die erhaltenen Werte lagen jetzt noch näher bei 136°C. Damit weiß man aber noch nicht, ob das Produkt verwendbar ist.
 

Untersuchung der hergestellten ASS auf Reinheit:
1) Man löst eine Aspirintablette in dest. Wasser und bestimmt den pH-Wert mit Universalindikator-
    papier.
2) Eine 1/2 Spatelspitze der hergestellten Acetylsalicylsäure wird in etwas dest. Wasser gelöst und
    mit Universalindikator der pH-Wert geprüft.
3) Man gibt zu der ASS-Lösung  einige Tropfen Eisen-(III)-chlorid-lösung (w = 1%) und etwas Ethanol.
    Es tritt eine schwache violette Färbung auf => Nachweis für den Rest freie Salicylsäure, der nicht reagiert    
    hat.

4) Zum Vergleich werden beide Versuche mit Phenol ausgeführt. Der pH-Wert des Phenols ist nur
    schwach sauer, die Umsetzung mit Eisen-(III)-chlorid-lösung ohne Ethanol zeigt, dass die Farb-
    reaktion die gleiche wie bei der Salicylsäure ist,  nämlich kräftig violett (Es bilden sich hier Farbkomplexe        
    zwischen Fe (III)
und den OH Gruppen der aromatischen Verbindungen).
 

Literatur / Quellen:
 

  • Kollegstufe Chemie  : Makromoleküle/Farbstoffe/ Heilmittel , Schroedel - Verlag
  • John Emsley      :  Parfüm,Portwein,PVC,...,  Chemie im Alltag  , Wiley-VCH
  • research Das Bayer-Forschungsmagazin,  Ausgabe9, Februar 1997 .
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