Synthese von Acetylsalicylsäure ohne Essigsäureanhydrid

Benötigte Chemikalien

Acetylchlorid  F C    R 11-14-34    S 9-16-26-45

tert.-Butyl-methylether (MTBE)  F Xi    R 11-36/37/38    S 9-16-26-29-33-36

2-Picolin (α-) Xn    R 10-20/21/22-36/37    S 26-36

Salicylsäure Xn    R 22-36/38    S 22

Schwefelsäure 96 %  C    R 35   S (1/2)-26-30-45

Anstatt 2-Picolin kann man auch Pyridin oder andere Methylpyridine verwenden. Wenn sie nur als Lösungsmittel dienen, sind diese Stoffe oft miteinander vertauschbar, dies muss aber im Einzelfall überprüft werden.

Gefahrstoffinformation

O-Acetylsalicylsäure Xn   R 23/24/25-36/37/38    S 22-26-45-36/37/39

Aspirin ist also gesundheitsschädlich, laut Aldrich-Katalog sogar giftig (T)!

Benötigte Geräte

• 25 ml-Rundkolben
• Calciumchloridtrockenrohr (mit Calciumchlorid befüllt)
• 50 ml-Rundkolben
• 100 ml-Becherglas
• Glasstab
• 100 ml-Scheidetrichter
• Destillationsbrücke mit Liebigkühler oder entsprechende Einzelteile oder Rotationsverdampfer
• Heizplatte mit Öl- oder Wasserbad
• Trichter + Filterpapier

Versuchsdurchführung

• Für Belüftung sorgen oder besser unter dem Abzug arbeiten. Die Dämpfe insbesondere von Acetylchlorid und Picolin sind sehr gesundheitsschädlich und ausgesprochen unangenehm! Schutzbrille!
• In einem 25 ml-Rundkolben wird 1,00 g Salicylsäure (7,2 mmol) unter leichtem Erwärmen von außen in 4 - 5 ml 2-Picolin gelöst. Die klare, gelbe Lösung, die so erhalten wurde, wird, falls nötig, erkalten gelassen und dann vorsichtig tropfenweise mit 1,0 ml (d = 1,104; MW = 78,50 g / mol; ca. 1,1 g; 14,0 mmol) Acetylchlorid versetzt (falls etwas Acetylchlorid verschüttet werden sollte: am besten mit Ethanol abwischen - mit Wasser reagiert Acetylchlorid extrem heftig!), wobei starke Erwärmung eintritt (schätzungsweise auf 50 - 60 °C). Man setzt nun ein Calciumchlorid-Trockenrohr auf und lässt die Reaktionsmischung mindestens 1 - 1 1/2 Stunden stehen.
• Die Reaktionsmischung wird dann in ca. 40 ml dest. Wasser eingegossen, wobei eine fast farblose Lösung resultiert, lediglich etwas ölige Flüssigkeit bleibt zurück. Anschließend werden unter Rühren mind. 3 ml konz. Schwefelsäure hinzugefügt (Vorsicht!). Unter leichter Erwärmung resultiert eine klare, nahezu farblose Lösung.
• Zur Aufarbeitung wurden nach Abkühlung der Lösung zwei verschiedene Wege erprobt:
  • a) Aussalzen des Produkts.
  • b) Extrahieren des Produkts mit MTBE
• a) Etwa 1/20 der Lösung wurde mit dem doppelten Volumen an konz. NaCl-Lösung (NaCl : H₂O - ca. 1 : 3 - m : m) versetzt. Nach einer gewissen Induktionsperiode bildeten sich langsam hübsche Kristalle. Weder Ausbeute noch Reinheit wurden überprüft, jedoch scheint dies ein gangbarer Weg zu sein.
• b) Der Rest der Lösung wurde 2 mal mit je 10 ml MTBE ausgeschüttelt und die vereinigten organischen Phasen wurden in einer Destillationsapparatur eingedampft. Es blieb ein klares, fast farbloses Öl zurück, welches erst beim Abkühlen zu einer bräunlich-weissen Kristallmasse durchkristallisierte. Durch Umkristallisieren aus dest. Wasser (ca. 40 mL) konnten recht schöne Kristalle als voluminöse Masse erhalten werden (in Ruhe erkalten lassen!). Sie wurden unter Waschen mit wenig dest. Wasser abfiltriert (Absaugen wäre wohl eher zu empfehlen). Auch nach Trocknen an der Luft erschienen sie ausgesprochen locker zu sein (sehr niedrige Schüttdichte). Ausbeute 0,73 g (4,0 mmol; bez. auf 19/20 * 1,00 g = 0,95 g Salicylsäure: 59 % d. Th.). Schmelzpunkt: (wird bald ergänzt) (Kofler-Heizbank).
• Zur Ausbeuteberechnung: MW(Salicylsäure) = 138,12 g / mol; MW (O-Acetylsalicylsäure) = 180,16 g / mol

Entsorgung

• Die wässrigen Phasen kann man als halogenfreien org. Abfall entsorgen. Den abgedampfen MTBE ebenfalls, oder recyclen. Das Produkt kann man entweder aufheben oder als organischen Abfall entsorgen (halogenfrei).
• Zu Selbstversuchen mit dem so erhaltenen Aspirin kann ich nicht anraten, zumal man es ja mühelos in jeder Apotheke in pharmazeutischer Qualität erhält!

Erklärung

Zur Synthese von Acetylsalicylsäure aus Salicylsäure wird meist Essigsäureanhydrid als Acetylierungsmittel verwendet. Die noch höhere Reaktivität des Acetylchlorids ist hier im Grunde nicht nötig. Wegen der Probleme die mit der Beschaffung von Essigsäureanhydrid verbunden sind, ist es aber zumindest doch für den Hobbyisten von Interesse. Das Picolin dient einerseits als Lösungsmittel, bindet aber andererseits auch den freigesetzten Chlorwasserstoff:

o-C₆H₄(OH)COOH  + CH₃COCl + 2-(CH₃)C₅H₄N  -->  o-C₆H₄(OCOCH₃) + 2-(CH₃)C₅H₄N . HCl

Salicylsäure + Acetylchlorid + 2-Picolin ---> O-Acetylsalicylsäure + 2-Picolin Hydrochlorid

Fotos

Voluminöses Kristallisat von Acetylsalicylsäure

Literatur

Die Synthese habe ich recht spontan erdacht, aber ich werde mal nach einer hilfreichen Literaturstelle suchen.