Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №8

Журнал «Домашняя лаборатория»

Изготовим лекарство

Чтобы получить представление о лекарственных веществах, синтезируем ангидрометиленлимоннокислый гексаметилентетрамин — препарат, применяемый в качестве антисептика для мочевыводящих путей. Для этого понадобятся 25 мл 35 %-ного формалина (Осторожно — яд!), то есть водного раствора метаналя (формальдегида). 10 мл 25 %-ного водного аммиака, 25 г тонко измельченной лимонной кислоты, 10 мл концентрированной соляной кислоты, 100 мл денатурата и 3 г активного угля.

Как показывает сложное название препарата, он образуется в результате соединения двух составных частей — гексаметилентетрамина и ангидрометиленлимонной кислоты. Поэтому вначале нам нужно получить оба эти промежуточных продукта.

В гексаметилентетрамине шесть метиленовых групп СН₂ связаны с четырьмя трехвалентными атомами азота таким

образом, что возникает система колец, образующих тетраэдр.

Чтобы его получить, нальем 12,5 мл формалина в маленькую (около 100 мл) колбу Эрленмейера и тщательно охладим ее холодной водой. Постепенно, малыми порциями, добавим 15 мл аммиака. Затем закроем колбу пробкой и оставим ее на 2 часа в холодной воде. После этого прильем еще 2,5 мл аммиака, выдержим а течение 24 часов и выльем раствор в плоскую фарфоровую чашку. Тарелку поставим в теплом месте — поблизости от батареи центрального отопления или печи — и выдержим длительное время, чтобы жидкость, испарилась. Образующийся кристаллический осадок выскребем шпателем, поместим в чистую сухую колбу Эрленмейера и растворим приблизительно в 60 мл спирта при нагревании на водяной бане. К раствору добавим 1 г активного угля, слегка упарим его на водяной бане и оставим остывать. При этом кристаллизуется чистый гексаметилентетрамин.

Отфильтруем его и взвесим. Выход при тщательном выполнении опыта должен составлять около 80 %, то есть 5–6 г.

Ангидрометиленлимонная кислота

как подсказывает химику ее название, образуется из лимонной кислоты в результате присоединения к ней метиленовой группы и отщепления водорода. Чтобы осуществить такое превращение, мы должны подействовать на лимонную кислоту метаналем в присутствии соляной кислоты. Последняя ускоряет реакцию, то есть служит катализатором.

Поскольку реакция сопровождается выделением едких паров, проведем ее на открытом воздухе или в вытяжном шкафу. Поставим на водяную баню фарфоровую чашку диаметром 8-10 см и поместим в нее 25 г лимонной кислоты, 10 мл формалина (40 %-ного раствора метаналя) и 10 мл чистой концентрированной соляной кислоты. Теперь нагреем смесь при одновременном перемешивании контролируя температуру водяной бани термометром. Она должна составлять 80–85 °C и ни в коем случае не подниматься выше. Когда через полчаса или меньше на поверхности смеси образуется слой мелких кристалликов, продолжим нагревание еще 15 минут и поставим чашку в баню со льдом или снегом (а в крайнем случае — с холодной водой) для быстрого охлаждения. Образуется густая каша из кристаллов — ее нужно отфильтровать, лучше всего на воронке Бюхнера. Для очистки отжатый осадок, который представляет собой ангидрометиленлимонную кислоту, снимают с фильтра, взвешивают во влажном состоянии, а затем помещают в колбу Эрленмейера и растворяют не более чем в 1,5-кратном количестве горячей дистиллированной воды. К горячему раствору добавляют активный уголь и как можно быстрее фильтруют его через складчатый фильтр, причем воронку с фильтром предварительно подогревают. Фильтрат оставляют для кристаллизации при сильном охлаждении, лучше всего в бане со льдом. Через несколько часов выпадает ангидрометиленлимонная кислота большей частью в виде совершенно бесцветных кристаллов, которые надо отфильтровать обычным образом или лучше с отсасыванием и высушить на фильтровальной бумаге при умеренном нагревании. Выход при тщательном выполнении опыта составляет 10 г.

Получив оба промежуточных продукта, мы тем самым осуществили самую трудную часть синтеза. Теперь, чтобы получить само лекарство, осталось лишь смешать оба вещества, но обязательно в растворенном состоянии и при нагревании. В двух химических стаканах (на 100 и 250 мл соответственно) растворим 5 г ангидрометиленлимонной кислоты в 20 мл спирта и 3,5 г гексаметилентетрамина в 30 мл спирта. Для растворения оба стакана одновременно нагреем на водяной бане приблизительно до 80 °C. Затем горячий раствор ангидрометиленлимонной кислоты быстро выльем в большой стакан с раствором гексаметилентетрамина. При этом будем как можно энергичнее перемешивать смесь стеклянной палочкой. Лекарственный препарат выпадает полностью в виде белого осадка, который можно выделить фильтрованием.

Препарат почти не растворяется как в воде, так и в спирте и не имеет вкуса и запаха.

При действии препарата увлажненная синяя лакмусовая бумажка краснеет, так как в лимонной кислоте остались еще свободные кислотные группы. В пробирку поместим пробу порошка — на кончике скальпеля, — добавим немного раствора едкого натра и слегка нагреем. По резкому запаху метаналя мы заметим, что препарат подвергается расщеплению. На этом и основано его применение. В мочевыводящих путях препарат отщепляет метаналь и в результате проявляет антисептические свойства. Кроме того, высвобождающаяся лимонная кислота очищает мочу. Разумеется, мы не станем принимать изготовленный нами препарат, так как из-за недостаточной чистоты использованных исходных веществ он вполне может содержать примеси (иногда даже ядовитые!).

Вспомним теперь то, что было сказано о строении лекарственных веществ в самом начале, перед описанием первого опыта. Активной составной частью нашего препарата является метаналь (формальдегид) — вещество очень простого строения. Однако, вследствие неприятного запаха и вкуса его нельзя принимать в качестве лекарства. Гексаметилентетрамин (уротропин), хотя он не имеет запаха и имеет сладковато-горький вкус, тоже не годится в качестве антисептика для мочевыводящих путей, так как при действии разбавленных кислот он легко отщепляет метаналь. (Давайте, докажем это опытным путем!) Принятый в качестве лекарства гексаметилентетрамин расщепляется уже в желудке соляной кислотой желудочного сока, а возникающий при этом метаналь присоединяется к содержащимся в желудке белкам и в результате преждевременно теряет свою активность. Поэтому гексаметилентетрамин путем соединения с ангидрометиленлимонной кислотой переводят в нерастворимую форму, которая разлагается лишь непосредственно в мочевых путях. Сам гексаметилентетрамин, а также его другие, растворимые в воде производные, часто употребляются как наружное средство для дезинфекции, а также против повышенной потливости.

ВОКРУГ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ

Каждый из нас простужался. Если температура поднималась, врач нередко прописывал таблетки ацетилсалициловой кислоты (аспирина). Вскоре после приема таких таблеток, имеющих сладковатый, вяжущий вкус, температура тела заметно снижалась и резко усиливалось выделение пота.

Это один из важнейших лекарственных препаратов, который отлично помогал еще нашим бабушкам и дедушкам. Недаром его аптечное название — аспирин — всем известно. Ацетилсалициловая кислота, принадлежащая к числу старейших синтетических лекарственных веществ, по объему производства до сих пор занимает первое место среди лекарств. По своей химической природе она является производным салициловой кислоты, с которой стоит познакомиться ближе.

Салициловой кислоте соответствует следующая формула:

В соседних положениях бензольного кольца у нее находятся группа ОН, как у фенола, и группа СООН — как у бензойной кислоты. Салициловая кислота широко распространена в природе. Ее производные — большей частью такие, в которых она связана с остатком глюкозы, — содержатся, например, в листьях ивы, от латинского названия которой — Salix — происходит название салициловой кислоты, а также в эфирных маслах из различных растений, обитающих за пределами ГДР.

Первоначально салициловую кислоту получали из вытяжек листьев ивы или из масла американского барвинка, но еще в 1873 г. немецкий химик Кольбе открыл простой способ ее синтеза, который до сих пор в крупных масштабах используется в промышленности. По этому методу салициловую кислоту получают из фенола, натриевую соль которого обрабатывают диоксидом углерода. Сначала количество салициловой кислоты, полученной таким образом, измерялось килограммами. Однако вскоре, когда ее стали применять для консервирования, а также в медицине (вместе с некоторыми ее производными) в качестве жаропонижающих и противоревматических средств, спрос резко увеличился. Уже в 1878 г. произведено 25 000 кг салициловой кислоты и во всем мире тогда едва ли существовала хотя бы одна крупная аптека, в которой не было бы выпущенной в Германии салициловой кислоты. Таким образом, салициловая кислота стала родоначальницей первой группы синтетических лекарственных препаратов и с ее производства началось вообще развитие фармацевтической промышленности.