Synthese von Schmerzmitteln am Beispiel von Aspirin und Ibuprofen

Inhaltsverzeichnis

I. Einleitung ... 3

II. Hauptteil ... 4

1: Das Aspirin ... 4
1.1: Einführung: Die Geschichte der Acetylsalicylsäure ... 4
1.2: Anwendungsgebiete, Nutzung und Wirkung ... 7
1.3: Eigenschaften und Aufbau der Acetylsalicylsäure ... 8

2. Vergleich von Aspirin und Ibuprofen ... 8
2.1: Nutzung und Nebenwirkungen vergleichend zum Aspirin ... 8
2.2: Vergleich des Aufbaus und der Eigenschaften ... 10
2.3: Synthese, Reinheitsüberprüfung und Experimente ... 11

III. Schluss ... 19

3: Fazit ... 19

IV. Bibliographie ... 22

V. Anhang ... 23

5.1: R- und S- Sätze der Experimente ... 23

5.2: Fotos ... 24

I. Einleitung:

In unserer heutigen Zeit werden sehr viele Medikamente verschrieben. Unsere Forschung im Bereich Pharmazie entwickelt sich immer weiter und dementsprechend wächst auch das Angebot an verschiedensten Heilmitteln. Natürlich bringt eine große Diversität auch große Unsicherheiten mit sich, denn es gibt kaum ein Medikament ohne Nebenwirkungen.

In meiner Facharbeit will ich am Beispiel von Aspirin und Ibuprofen darstellen, wie die Arzneien aufgebaut sind, wie deren Wirkstoffe funktionieren und welche Nebenwirkungen sie im Verhältnis zu ihrer Heilfähigkeit besitzen. Die von mir untersuchten Medikamente werden zu leichtsinnig eingenommen. Dabei spreche ich auch aus eigener Erfahrung, denn sie sind frei verkäuflich und versprechen schnelle Linderung von Schmerzen. Außerdem sind sie schon zu einem festen Bestandteil unseres Alltags geworden, ohne dass wir wissen, was wir da eigentlich einnehmen. Deswegen untersuche ich in meiner Arbeit auch die früher genutzte Alternative, als es noch kein Aspirin gab: die Weidenrinde.

Das Ziel meiner Facharbeit ist, auch dem Laien im Bereich Chemie wichtige Informationen zu einem verantwortungsvollen Umgang mit Medikamenten zu vermitteln. Schließlich befinden sich in fast allen Haushalten Aspirin und Co. Die Chemie ,,kommt hierbei nicht zu kurz“, denn ein weiteres Ziel ist es, durch den Aufbau und die Experimente den wissenschaftlichen Aspekt der Arzneien näher zu beleuchten, denn was man einnimmt ist immer noch Chemie und kein Lebensmittel.

Auch in unseren Medien wird sehr viel über einen zunehmenden Missbrauch von Pharmazeutika berichtet, wie zum Beispiel im Spiegel. Dort habe ich vor kurzem einen Artikel gelesen mit dem Titel: ,,Eine Volksdroge namens Ibuprofen“. Darin wird berichtet, dass unser Medikamentenkonsum in den letzten Jahren um die Hälfte gestiegen sei. Dabei wurde vor allem auch die Politik mit ihren Gesetzen kritisiert, denn nicht alle Informationen über ein neues Medikament müssen preisgegeben werden. Geschäfte zwischen Ärzten und Pharmaziekonzernen seien auch schon lange kein Geheimnis mehr, veröffentlicht wird das Ganze jedoch nicht. Laut Gotzsche seien Medikamente die dritthäufigste Todesursache. Der Medizinforscher berichtet von ,,jährlich rund 200.000“ Patienten, die an den Nebenwirkungen sterben. Wenn Medikamente so ungefährlich seien, warum gibt es dann Fachliteratur mit dem Titel ,,Krank durch Medikamente“ (Cornelia Stolze)? In Deutschland seien über ,,71 Millionen Packungen Ibuprofen im vergangenem Jahr verkauft worden“. Auf die Einwohnerzahl bezogen würde das bedeuten, dass nur circa 9 Millionen Deutsche von insgesamt 80,62 Millionen (stand 2013) keine Packung Ibuprofen gekauft hätten. In Prozent würde sich daraus ein Prozentsatz von ungefähr 11% ergeben (89% Nutzer). Da die Bevölkerung Deutschlands auch aus Kindern unter 6 Jahren und Schwangeren besteht ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass diese Ibuprofen nicht einnehmen dürfen oder nur in Rücksprache mit dem Arzt. Folglich besitzt somit jeder, der Ibuprofen einnehmen darf, auch eine Packung. Das sind jedoch Informationen, zum Teil erschreckend, die der Verbraucher selbst nicht weiß und auf die er wahrscheinlich auch nicht aufmerksam gemacht wird (Markus Grill, Spiegel Online, Artikel vom 02.12.2014: ,, Hart aber fair. Eine Volksdroge namens Ibuprofen“)

II. Hauptteil:

1: Das Aspirin

1.1: Einführung: Die Geschichte der Acetylsalicylsäure

Schon zu Zeiten des Hippokrates (vgl. Experiment, S.10) war die Weidenrinde, auch Cortex Salicis genannt, als schmerz-und fiebersenkendes Heilmittel bekannt. Cortex bedeutet ,,Baumrinde“, während Salicis ,,der Weide“ bedeutet. Die Menschen in der Antike (circa 460 v. Chr.) haben demnach schon die Salicylsäure genutzt, vor allem wegen ihren wenigen Risiken, im Vergleich zu den anderen genutzten Arzneien. Im Mittelalter ist die Wirkung der Cortex Salicis nicht genutzt worden, trotz jahrhunderterlanger Nutzung der vorhergehenden Epochen. Außer Kräuterfrauen wusste zu dieser Zeit niemand von dieser Pflanze. Diese verarbeiteten das Kraut genauso wie Hippokrates, also kochten es leicht auf und verabreichten es (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon- Daten, Fakten, Perspektiven, Bayer Ag, Leverkusen, S. 11). Im Jahr 1763 versucht der Geistliche Edward Stone auf einer Sitzung der ,,medizinischen Gesellschaft Großbritanniens“ den dort Anwesenden die Wirkung der Weidenrinde näher zu bringen. Doch auch dieses Ereignis zeigt noch keinen großartigen Erfolg. Erst im 19. Jahrhundert wurde die Forschung auf den schmerzlindernden Inhaltsstoff der Cortex Salicis nochmals aufmerksam, denn Johann Andreas Buchner, damaliger Professor der Pharmazie an der Universität München, extrahiert 1828 Weidenrinde mit Wasser und entfernt alle Verunreinigungen durch Fällung und Eindämpfung. Das dadurch entstehende Produkt, eine gelbliche Substanz, nennt er Salicin. Daraufhin beschäftigt sich ein Jahr später der französische Apotheker Leroux mit dem Salicin, welcher es dann auch schafft, die Kristallform des Stoffes zu bilden. Der Irrtum, dass Salicin ein Alkaloid wäre, wird wiederlegt durch Gay-Lussac und Magendie im Jahr 1830. Die Erkenntnis, dass dies aus Glykosiden besteht, erforscht der Chemiker Raffaele Piria. Dieser ist auch derjenige, welcher Salicylsäure durch die Spaltung Salicins in ,,Zucker und einen aromatischen Teil“ und durch mehrere oxidative Bearbeitungen in eine kristallisierende Form umwandelt. Diese wird fortan ,, Acide salicylice“ genannt, folglich Salicylsäure, vergleichend mit dem englischen Begriff ,,acid“. Der vorher entdeckte Fall durch Gerhardt, dass Salicylsäure durch Erhitzen in Phenol und Kohlensäure zerfällt, ist die Basis für Hermann Kolbes, Professor an der Universität Marburg, weitere Forschungsbemühungen. Kolbe benennt die Salicylsäurekonstitution als o- Oxybenzoesäure. Außerdem gelingt ihm im Jahr 1859 die Synthese, in der er Natrium und ,, geschmolzenes Phenol“ einbringt und Kohlensäure, also die Produkte, in welche die Säure zerfällt, zuführt. (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon (…), S. 12-13)). Ein Problem ist somit schon gelöst, denn 15 Jahre später ,,perfektioniert“ ein Schüler Kolbes, Heyden, die Synthese, sodass der Wirkstoff industriell produziert werden kann. Wie es in vielen Erfolgsgeschichten der Fall ist, werden durch Irrtümer wichtige Entdeckungen gemacht. In dieser Erfolgsgeschichte wird durch einen Irrtum Kolbes entdeckt, dass die Salicylsäure gegen Fieber und rheumatische Beschwerden wirken kann, denn Kolbe dachte an eine Desinfektionswirkung. Folglich ist das Jahr 1867 ein Meilenstein in der Geschichte des Aspirins, denn der ,,Salicylsäureeffekt“, welcher schon seit vielen Generation bekannt ist, wird wiederentdeckt. Die Einnahme ist durch den Geschmack jedoch nicht sehr angenehm, bei der Weidenrinde sowie bei der Salicylsäure (Chemie im Alltag 1989). Dadurch, dass die Säure ,,bitter, sauer und kratzend“ schmeckt und außerdem Magenschleimhautreizungen durch ihre sauren Eigenschaften hervorruft, wird sie durch ,,süßliches Natriumsalz“ ersetzt (vgl. Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S. 14). Eine gute Alternative ist dies aber noch lange nicht. Ein geschichtlicher Aspekt, welcher dem Aspirin nicht minder zum Erfolg verholfen hat, ist der Ausbau von Großunternehmen zu dieser Zeit. Der Chemiker Dr. Felix Hoffmann tritt im Jahr 1894 in die ,,Farbenfabriken vorm. Friedrich Bayer & Co.“ ein (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S.24). Dessen Vater leidet an starken rheumatischen Beschwerden, was Hoffmann dazu veranlasst, ein besser verträgliches Medikament zu finden als die Salicylsäure. ,,Nach dem Prinzip der Veredelung“ entdeckt er die ,,Acetylierung der Salicylsäure“ im Jahr 1897. Dadurch entsteht der Name des Stoffes, Acetylsalicylsäure. Ein weiterer wichtiger und interessanter Aspekt ist, dass der oben genannte Chemiker Carl-Friedrich Gerhardt schon 44 Jahre zuvor die Acetylsalicylsäure hergestellt hat, jedoch in nicht nutzbarer Form, wegen der nicht gegebenen Reinheit. Gerhardts Erfolge sind somit in Vergessenheit geraten. Im Labor werden viele positive Eigenschaften und Vorteile gefunden, wie zum Beispiel die gute Verträglichkeit, die lange Wirkung, da die Acetylsalicylsäure im Magensaft langsamer gespalten wird, der angenehme Geschmack und auch die ,,Steigerung des Pumpvolumens des Herzens“ (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S.27). Erprobte klinische Studien preisen das neu entdeckte ,,Wundermittel“. Es wird benannt nach ,,Aspirin“, das A ist die Abkürzung für Acetyl, spirin stammt von der ,,chemisch identischen Spirsäure“ (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S.30). Am 1. Februar des Jahres 1899 wird das Aspirin beim ,,Kaiserlichen Patentamt in Berlin“ eingetragen (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S.30). Den weiteren Verlauf der Geschichte kennen wir alle.

1.2: Anwendungsgebiete, Nutzung und Wirkung:

Wie auch schon vorher genannt wird Aspirin laut Packungsbeilage bei Fieber und bei leichten bis mäßig starken Schmerzen wie Kopf-, Zahn- oder Regelschmerzen angewandt. Medizinisch gesehen ist die Acetylsalicylsäure ein nichtsterodiales Antirheumatikum (Prof. Dr.med. Jörg Remien, Bittere Pillen 2005-2007, S. 193). Um entzündungshemmend zu wirken muss die Acetylsalicylsäure im jeweiligen Medikament jedoch hoch konzentriert sein (Bittere Pillen, S. 194). Diese Anwendungsgebiete unterscheiden sich demnach nicht von denen der Cortex Salicis. Außerdem darf das Medikament nur von Erwachsenen und Kindern ab 12 Jahren mit einem Mindestgewicht von 40kg eingenommen werden.

Aspirin ist in Tablettenform erhältlich, sodass die Dosierung genau bestimmt werden kann. Die Anzahl von einer Tablette pro Tag sollte nicht überschritten werden. Bei einer Überdosierung kann es zu Ohrgeräuschen und Hörverlust, oder auch zu Kopfschmerzen und Schwindel und Magenbeschwerden kommen.

Unser Schmerzempfinden ist chemisch, das bedeutet, dass chemische Substanzen, auch ,,Schmerzsubstanzen“ genannt, den Schmerz aktivieren. Die Impulse werden über Nervenbahnen oder ,,Schmerzfasern“ über das Rückenmark zum Thalamus geleitet. Vom Gehirn aus wird der Schmerzimpuls bewusst. Dabei ist ein ,,Schmerzmediator“ Prostaglandine. Diesen hemmt die Aceytlsalicylsäure, sodass kein Schmerz entsteht oder das Schmerzempfinden unterbrochen wird. Diese ,,Prostaglandinsynthesehemmung“ ist somit der Hauptgrund, warum das Aspirin schmerzlindernd wirkt (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S. 51). Des Weiteren verhindert das Einnehmen von Aspirin die Entstehung von Thrombosen. Das funktioniert, weil die Acetylsalicylsäure die ,,Thrombozytenaggregation“ also das Enzym Cyclooxygenase, irreversible hemmt, also nicht rückgängig machbar. Dieses gehemmte Enzym wandelt die ,,Arachidonsäure“, welche aus Phospholipiden synthetisiert wird, zu Endoperoxiden um. Aus diesen Endoperoxiden entwickelt sich Thromboxan, welches schließlich aggregationsfördernd für die Thrombozyten wirkt (Aspirin- ein Jahrhundertpharmakon, S. 59). Die Acetylsalicylsäure gelangt in den Magen, da das Aspirin als Tablette eingenommen wird. Dort zerfällt diese, der Wirkstoff löst sich auf und wird über Magenwände resorbiert, sodass daraufhin der Wirkstoff in die Blutbahnen gelangen kann (Wie ein Medikament entsteht, Bayer Ag Leverkusen, S. 33).

1.3: Eigenschaften und Aufbau der Acetylsalicylsäure:

[Dies ist eine Leseprobe. Abbildungen sind nicht enthalten.]

Dies ist der Aufbau der Acetylsalicylsäure (C₉H₈O₄), welche durch Veresterung der Salicylsäure entsteht. Der Benzolring beinhaltet 3 Doppelbindungen. Die Salicylsäure selbst wurde laut Kolbe als o-Oxybenzoesäure bezeichnet. Ein Sauerstoffatom befindet sich an einer Doppelbindung, während OH und ein weiteres Sauerstoffatom sich an einer Einfachbindung anschließen. Die Acetylierung besteht aus einer Doppelbindung, an welches sich ein Sauerstoffatom anschließt und aus einem CH₃ an einer Einfachbindung. Die Säure wird nach IUPAC als ,, 2 Carboxyphenylacetat“ bezeichnet (Chemie.de/Acetylsalicylsäure), (Quelle Bild: Wie ein Medikament entsteht, Bayer Ag, Leverkusen, November 2012 S. 37)

Die Acetylsalicylsäure ist ein weißes Pulver mit leicht säuerlichem Geschmack und einer molaren Masse von g/mol ^-1.

Der pks Wert, also der negative Logarithmus der Säurekonstante, also des Ks- Wertes, beträgt 3,5. Somit ist es eine mittelstarke Säure. Bei Temperaturen von 135 °C schmilzt die Acetylsalicylsäure (Chemie.de/ Acetylsalicylsäure).

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