Aspiriinin valmistus

Yleistä Asetyylisalilyysihaposta

Asetyylisalisyylihappo (ASA), joka tunnetaan myös nimellä aspiriini lääkkeen tunnetuimman tuotemerkin mukaan, on tulehduskipulääke, joka lievittää kipua ja kuumetta sekä vähentää tulehdusta.Asetyylisalisyylihappo ehkäisee veren hyytymistä, joten sitä voidaan käyttää ehkäisemään veritulppia. Monet veritulpille alttiit henkilöt nauttivat säännöllisesti ennalta ehkäisevässä tarkoituksessa asetyylisalisyylihappoa. Yleinen virheellinen käsitys tästä on että asetyylisalisyylihappo "ohentaa verta". Asetyylisalisyylihapon ehkäisevä vaikutus veritulppien muodostumisessa perustuu kuitenkin siihen, että se estää erästä tromboksaani A2:n muodostumiseen osallistuvaa entsyymiä toimimasta. Tromboksaani A2 tehostaa verihiutaletulpan muodostumista.

Asetyylisalisyylihapon kipua ja tulehduksia lieventävä vaikutus perustuu siihen, että se toimii irreversiibelinä inhibiittorinasyklo-oksigenaasille, jolla on tärkeä rooli prostaglandiinien synteesissä. Aktiivisen keskuksen läheinen seriinitähde asetyloituu, jolloin entsyymin toiminta estyy. Asetyylisalisyylihappo sitoutuu tehokkaammin COX-1 varianttiin.Prostaglandiinien synteesi kiihtyy juuri kuumeen ja kivun aikana. Syklo-oksigenaasi on sama entsyymi, joka osallistuu veren hyytymiseen.

Historiaa

Luonnon salisylaatteja, joiden synteettisenä johdannaisena asetyylisalisyylihappoa voidaan pitää, on luonnossa muun muassa pajun kuoressa. Kuorta onkin käytetty rohtona kuumeeseen ja reumaattiseen särkyyn kautta aikojen. Vanhimmat todisteet pajurohdostenkäytöstä ovat tuhansien vuosien takaa (1500 eaa.), Egyptistä löydetyissä Ebersin papyruksessa. Samanlaisia mainintoja on myös muinaisilta sumereilta ja assyrialaisilta. Pajun, erityisesti valkosalavan (Salix alba), käyttö rohdoksena on ollut tunnettua myös kiinalaisten, intialaisten ja kreikkalaisten kulttuurien keskuudessa

Salisyylihappoa valmistettiin synteettisesti 1800-luvun puolivälissä, mutta sen käyttö lääkkeenä ei ollut laajaa hapon aiheuttamien sivuvaikutusten, yleisimmin mahaärsytysten vuoksi.

Työvaiheita aspiriinin valmistuksessa

Asetosalisyylihapon valmistus on yksinkertainen reaktio, joka voidaan suorittaa pienessä mittakaavassa erlenmeyerpullossa. Kiteinen raakatuote eristetään suodattamalla imun avulla ja puhdistetaan kiteyttämällä.

Esteröinti

Esteriä valmistetaan alkoholista ja karboksyylihapoista. Kun alkoholi reagoi hapon kanssa, syntyy esteriä ja vettä. Reaktio on yleensä tavattoman hidas, ja sen nopeuttamiseksi joudutaan usein käyttämään katalyyttiä. Käytännössä estereitä valmistetaan kuumentamalla karboksyylihappoa hapon (katalyytti) läsnä ollessa ja alkoholin ollessa liuottimena. Tätä happokatalysoitua esteröintiä sanotaan myös Fischerin esteröintireaktioksi. Kun etanoli ja etikkahappo reagoivat, syntyy etikkahapon etyyliesteriä eli etyyliasetaattia. Päärynän maun saa aikaan etikkahapon ja pentanolin (amyylialkoholin) esteri, etikkahapon pentyyliesteri eli pentyylietanaatti (amyyliasetaatti). Rommin maun taas saa aikaan muurahaishapon ja etanolin esteri, eli etyylimetanaatti (etyyliformiaatti). Jasmiinin tuoksu on peräisin etikkahapon ja bentsyylialkoholin esteriltä.

Estereitä voidaan valmistaa myös anhydrideistä tai happokloridin kautta, jolloin karboksyylihaposta valmistetaan ensin tionyylikloridin (SOCl2) avulla happokloridi, joka reaktiivisena yhdisteenä reagoi nopeasti alkoholin kanssa muodostaen esterin.

Estereitä syntyy myös alkoholin reagoidessa vastaavalla tavalla epäorgaanisten happojen kanssa. Silloin tosin esterimolekyylissä olevan happisillan toisella puolella ei ole hiili vaan haposta peräisin oleva jonkin toisen alkuaineen atomi. Tällainen esteri on esimerkiksi nitroglyseroli (glyseryylinitraatti), joka syntyy glyserolin reagoidessa typpihapon kanssa:

C3H5(OH)3 + 3 HNO3 → C3H5(ONO2)3 + 3 H2O.

Lukuisia estereitä käytetään elintarviketeollisuudessa aromivahventeina ja makuaine-esansseina. Kemian teollisuudessa niitä käytetään lisäksi liuottimina.

Liuotus

Liuotus tarkoittaa jonkin aineen sekoittamista liuottimeen, eli aineeseen johon liukeneminen tapahtuu. Liukenemisen tulos on homogeeninen, eli tasa-aineinen seos. Vesi on todella hyvä liuotin.

Liuotukseen ja liukoisuuteen vaikuttaa liuottimen lämpötila ja liuotettavien aineiden kemialliset ominaisuudet. Pooliset yhdisteet liukenevat poolisiin liuottimiin, kuten ruokasuola veteen. Poolittomat yhdisteet puolestaan liukenevat poolittomiin yhdisteisiin, kuten rasvat hiilivetyliuottimiin. Liuotusta käytetään mm. lääketeollisuudessa.

Kiteytys

Kiteyttämisellä tai kiteytyksellä (joskus myös kristallisoinnilla) tarkoitetaan jonkin aineen saattamista kiteiseen muotoon. Kiteisellä muodolla tarkoitetaan tässä yhteydessä usein vielä yksittäiskidettä, jossa kappaleen kaikki atomit tai molekyylit kuuluvat yhteen ainoaan kidehilaan.

Kiteyttämisellä saadaan epäpuhtaudet jäämään liuottimeen. Aine liuotetaan sopivaan liuottimeen tai niiden seokseen. Liuosta jäähdytetään, jolloin aineen liukoisuus pienenee ja voidaan myös lisätä pieni kide ainetta, jonka halutaan kiteytyvän. Sitten odotetaan. Liuoksessa alkaa vähän kerrassaan muodostua kiteitä, jotka lopuksi suodatetaan liuoksesta erilleen. Jos halutaan erittäin puhdasta ainetta, on kiteyttäminen tehtävä muutamia kertoja uudestaan.

Kiteytys on taloudellisuutensa ja tehokkuutensa vuoksi yleisesti käytetty erotus- ja puhdistusmenetelmä kemianteollisuudessa, lääketeollisuudessa sekä elintarviketeollisuudessa.

Suodatus

Suodatusta käytetään kemiassa erottamaan liuoksesta epäpuhtauksia tai erottamaan aineet toisistaan.

Suodatus voidaan suorittaa käyttämällä Büchnersuppiloa. Büchner-suppiloon laitetaan sopiva suodatinpaperi, liuos suodatetaan sen läpi imussa.

Myös tavallinen suppilo soveltuu suodatukseen. Siihen voidaan laittaa suodatinpaperi, jonka läpi nesteen annetaan valua. Suodatinpaperin asemasta voidaan käyttää myös pumpulia. Mikäli kiinteä aine ei liukene nesteeseen, muodostuu heterogeeninen seos, josta liukenematon aine voidaan erottaa suodattamalla. Suodatuksessa hyödynnetään hiukkasten kokoeroja. Suodatusta käytetään mm. jätevesilaitoksilla jäteveden käsittelyssä.