Химическое строение и свойства аспирина

В современном мире человек употребляет различные виды лекарств, порой, не подразумевая об истинных свойствах и побочных эффектах которое оно несет. Аспирин наиболее популярный и часто употребляемый препарат, без которого некоторые люди уже не обходятся ни дня. Но что же на самом деле несет столь известное лекарство?

Аспирин (Aspirin), Ацетилсалициловая Кислота (Асеtyisalicylic Acid) - лекарственный препарат, широко применяемый для уменьшения боли, снятия воспаления и жара.

Издавна при лихорадке использовали кору ивы, из которой в 1827 году был выделен гликозид салицин, ставшим источником получения салициловой кислоты.

Салициловая кислота (от лат. Salix — ива, из коры которой она была впервые выделена) — 2-гидроксибензойная кислота, С6Н4(ОН)СООН; бесцветные кристаллы, хорошо растворима в этаноле, диэтиловом эфире и других полярных органических растворителях, плохо растворима в воде (1,8 г/л при 20 °C). В медицинскую практику вводится ацетилсалициловая кислота (АСК), хорошо известная под названием аспирин.

Салициловая кислота послужила основой для целого класса лекарственных веществ называемых салицилатами, примером такого препарата является диоксибензойная кислота.

Ацетилсалициловая кислота́ (лат. Acidum acetylsalicylicum, англ. Acetylsalicylic acid, салициловый эфир уксусной кислоты) — лекарственное средство, оказывающее анальгезирующее (обезболивающее), жаропонижающее, противовоспалительное и антиагрегационное действие. Белые мелкие игольчатые кристаллы или легкий кристаллический порошок, мало растворим в воде при комнатной температуре, растворим в горячей воде, легко растворим в спирте, растворах едких и углекислых щелочей.

Лекарственные формы: таблетки, таблетки, покрытые кишечнорастворимой оболочкой, таблетки шипучие.

Торговые названия: «АСК-кардио», «Аскопирин», «Аспиватрин», «Аспикор», «Аспинат», «Аспирин», «Аспитрин», «Аспровит», «Ацекардол», «Ацсбирин», «КардиАСК», «Кардиопирин», «Некстрим Фаст», «Таспир», «Терапин», «Тромбо АСС», «Упсарин Упса», «Флуспирин».

1. Химическое строение и свойства аспирина

А) Салициловая кислота

Эта кислота выделена из ивовой коры итальянским химиком Рафаэлем Пириа и затем синтезирована им же.

Химическая формулаC7H6O3

Молярная масса138,12 г/моль

Физические свойства

Состояние (ст. усл. )твёрдое

Плотность1,44 г/см³

Термические свойства

Температура плавления 159 °C

Температура кипения211 °C

Химические свойства

Растворимость в воде0,2 г/100 мл

Является двухосновной кислотой: pK1 = 2,7, pK2 = 7,5.

В природе встречается в растениях в виде производных — главным образом в виде гликозида метилового эфира (в частности, салициловая кислота была впервые выделена из коры ивы (Salix L. ), откуда и происходит название). Свободная салициловая кислота наряду с салициловым альдегидом в небольших количествах содержится в эфирном масле, выделяемых из цветов некоторых видов спиреи.

Б) Ацетилсалициловая кислота:

Рис. 3(Строение ацетилсалициловой кислоты)

ИЮПАК2-ацетилоксибензойная кислота

Брутто-формулаC9H8O4

Ацетилсалициловая кислота при гидролизе распадается на салициловую и уксусную кислоты. Гидролиз проводят при кипячении раствора ацетилсалициловой кислоты в воде в течение 30 с. После охлаждения салициловая кислота, плохо растворимая в воде, выпадает в осадок в виде пушистых игольчатых кристаллов.

Молекулярная масса (в а. е. м. ): 180,16

Температура плавления (в °C): 136,5

Температура разложения (в °C): 140

Салицилаты нарушают синтез АТФ, ухудшая энергетическое обеспечение воспалительного процесса (чувствительного к недостатку энергии), в частности миграции лейкоцитов.

Главная роль в реализации противовоспалительного эффекта аспирина, как и во всех нестероидный противовоспалительных препаратах, отводится способности тормозить биосинтез одних из основных медиаторов воспаления – простагландинов (ПГ). Эти эндогенные биологически активные вещества являются продуктами превращения архаидоновой кислоты и образуются в различных клетках организма под воздействием фермента циклооксигеназы (ЦОГ), которую блокирует аспирин. Архаидоновая кислота высвобождается из мембранных фосфолипидов с помощью фосфолипазы А2.

Аспирин, ковалентно связываясь с остатком аминокислоты серина в молекуле фермента, ингибирует необратимо. В результате возникают стерические препятствия присоединению субстрата (архаидоновой кислоты) к активному центру ЦОГ. В отличие от аспирина вольтарен, изобупрофен и др. НПВС связывают ЦОГ необратимо.

Установлено, что аспирин ингибирует экспрессию гена фактора некроза опухолей (ФНО-а). Он среди других эффектов активирует нейтрофилы и макрофаги, которые могут поддерживать воспаление.

Аспирин угнетает образование гранулем (воспалительные разрастания соединительной ткани в виде узелка или бугорка), особенно характерных для ревматизма.

Существенный вклад в терапевтическое действие аспирина на воспаление вносит метаболит архаидоновой кислоты липоксин (ЛХ)А4 ( тригидроэйкозотетраеновая кислота). Его генерируют разные типы клеток, в том числе активные участки воспалительного процесса нейтрофилы и макрофаги. Пусковым моментом в индукции синтеза(ЛХ)А4 является ацетилирование ЦОГ аспирином.

Аспирин защищает эндотелий это связано с усилением синтеза цитопротективного протеина ферритина, который секвестрирует из цитозоля ионы железа, главного катализатора образования кислородных радикалов.

Аспирин индуцирует образование синтазы NO и тем самым увеличивает продукцию NO,важнейшего фактора расширения сосудов и улучшения в них кровотока.

2. История создания

Аспирин, или ацетилсалициловая кислота, является производным салициловой кислоты. Он относится к мягким ненаркотическим анальгетикам, помогая при головных, мышечных и суставных болях. Аспирин действует путем подавления продукции простагландинов - веществ, необходимых для свертывания крови, которые также повышают чувствительность нервных окончаний к боли.

Отец современной медицины Гиппократ жил приблизительно между 460 и 377 г. до н. э. Он оставил исторические записи об обезболивании, в том числе с применением порошка из коры и листьев ивы, облегчающего головные боли и лихорадки.

К 1829 году ученые обнаружили, что действующим началом препарата из ивы является вещество салицин, обладающее обезболивающими свойствами.

Сначала салицин получали промышленным путем из очищенной ивовой коры, являвшейся отходом на корзиночных производствах в Бельгии, и это небольшое количество салицина какое-то время удовлетворяло текущие потребности. Однако уже в 1874 г. в Дрездене была основана первая большая фабрика по производству синтетических салицилатов, исходя из фенола, диоксида углерода и натрия.

Вот цитата из статьи "Чудесное лекарство", написанной Софи Журди для Королевского химического общества: "Незадолго до того, как был выделен активный ингредиент коры ивы, в 1828 году Иоганн Бюхнер, профессор фармации в Мюнхенском университете, получил небольшое количество горькой желтой субстанции в виде игольчатых кристаллов, которую он назвал салицин. Два итальянца, Брунателли и Фонтана, в действительности уже получали салицин в 1826 году, но в весьма неочищенном виде. В 1829 году французский химик Анри Леру улучшил процедуру экстракции и получил до 30 г вещества из 1,5 кг коры. В 1838 году итальянский химик Раффаэле Пириа, работавший тогда в Сорбонне в Париже, разделил салицин на сахар и ароматический компонент (салицилальдегид). Пириа превратил этот компонент путем гидролиза и окисления в кислоту, кристаллизующуюся в виде бесцветных игл, которую он назвал салициловой кислотой".

Итак, Анри Леру впервые выделил салицин в кристаллической форме, а Раффаэле Пириа удалось получить салициловую кислоту в чистом виде.

Проблема состояла в том, что салициловая кислота негативно воздействовала на желудок, и необходимо было искать способ "буферизации" соединения. Первый человек, сделавший это, был французский химик по имени Чарльз Фредерик Герхардт. В 1853 году Герхардт нейтрализовал салициловую кислоту натрием (салицилат натрия) и ацетилхлоридом, получив ацетилсалициловую кислоту. Продукт Герхардта действовал, но он не хотел продавать его и забросил свое открытие.

В 1899 году немецкий химик Феликс Хоффманн, работавший в немецкой компании "Байер", заново открыл формулу Герхардта. Феликс Хоффманн дал препарат отцу, который страдал от артрита. Хорошие результаты Феликса Хоффманна тогда убедили "Байер" выйти на рынок с новым чудесным препаратом. Аспирин был запатентован 27 февраля 1900 г

Сотрудники компании "Байер" придумали название "Аспирин", происходящее от "А" в ацетилхлориде, "спир" от Spiraea ulmaria (растение, из которого была выделена салициловая кислота), а "in" является обычным окончанием для названий лекарственных средств.

Аспирин вначале продавался в виде порошка. В 1915 году появились первые таблетки аспирина. Интересно, что Аспирин и Героин были когда-то торговыми марками, принадлежавшими "Байеру". После того, как Германия проиграла Первую мировую войну, "Байер" был вынужден отказаться от обоих товарных знаков в рамках Версальского договора в 1919 году.

Аспирин и чистую салициловую кислоту стали получать синтетически, ивовая кора больше не играет существенной роли в медицине как средство против высокой температуры и ревматизма. Правда осталось актуальным ее потогонное болеутоляющее и мочегонное действие теперь ее очень редко используют в чайных смесях. Чай из ивовой коры применяют при всех лихорадочных заболеваниях, прежде всего таких, для которых характерны головные боли; при ревматизме и подагре

3. Действие аспирина

Положительное воздействие.

Небольшие дозы аспирина улучшают работу сердца - такой вывод был сделан в ходе исследования немецкими специалистами. А недавно ученые обнаружили еще одно полезное свойство этого лекарства. Напомним, что небольшие дозы аспирина уменьшают риск развития болезней сердца у женщин на 25%. Еще более удивительным способом это лекарство действует на желудочно-кишечный тракт - 1 таблетка аспирина в год способна снизить риск развития рака желудка на 36%.

Эксперты из Гарвардского университета выяснили, что аспирин может оказать положительный эффект на зрение женщин. Следует отметить, что ранее ученые предполагали, что аспирин, наоборот, оказывает отрицательное воздействие на здоровье глаз. 10-летнее наблюдение за 111 женщинами показало, что те представительницы прекрасного пола, которые принимают аспирин, на 18% реже страдают заболеваниями глаз. Но все-таки принимать аспирин специально для укрепления здоровья глаз не стоит. «Если аспирин показан вам по каким-то причинам, вы можете не переживать за свое зрение», - пояснили медики.

Салициловая кислота считается щадящим средством для лечения угревой сыпи. Мягкий отшелушивающий эффект способствует удалению закупоривающего жира из кожных клеток. Салициловую кислоту можно назвать маленьким чемпионом по борьбе с прыщами - настолько широк спектр ее применения в лечебной косметологии.

Некоторые средства для удаления бородавок содержат также активный компонент - салициловую кислоту. Салициловая кислота разрушает утолщенные кожные покровы, образующие бородавку, после чего они могут быть удалены при помощи пилочки или наждачной бумаги.

Салициловый пилинг является одним из видов химического пилинга и позволяет добиться омоложения кожи, а также улучшения ее внешнего вида не прибегая к средствам пластической хирургии.

Аспирин широко используется для лечения ревматических заболеваний, при зубной боли, мигрени, невралгиях и др. патологических состояниях, сопровождающихся воспалением, болью, высокой температурой.

Отрицательное воздействие.

Стоматологи из Университета Мериленда в Балтиморе пришли к выводу, что аспирин оказывает пагубное влияние на здоровье зубов. Оказывается, долгий прием этого болеутоляющего средства ведет к разрушению зубов.

Специалисты рассказали о двух случаях, когда у пациентов возникли проблемы с зубами именно из-за приема аспирина.

Первая пациентка дантиста в течение 2 последних лет принимала по 4-8 таблеток аспирина ежедневно от головной боли. Причем она не просто их глотала, а разжевывала. Второй подобный случай наблюдался у мужчины, который также в течение 2 лет боролся с болью при помощи аспирина.

Осмотр обоих больных показал, что больше всего у них разрушились те зубы, с которыми соприкасался аспирин во время разжевывания.

Ацетил- салициловая кислота, способна вызвать ожог слизистой оболочки десен.

Эксперты настаивают, что стоматологи в обязательном порядке должны предупреждать своих пациентов о том, к чему может привести разжевывание аспирина.

Ученым удалось установить еще одно побочное действие аспирина. Оказывается, этот медицинский препарат значительно увеличивает риск возникновения мозговых микрокровотечений.

Сканирование мозга более 1000 человек показало, что те, кто регулярно принимает аспирин, на 70% больше подвержены риску возникновения микрокровоизлияний в мозг. Чем выше доза препарата, тем выше риск появления едва заметных мозговых кровотечений. Особенно риск кровотечений в мозг высок среди пожилых людей в возрасте старше 60 лет.

Многие врачи назначают аспирин пожилым людям как препарат для лечения или предотвращения болезней сердца. Однако и пациентам, и медикам следует помнить, что это лекарство может привести к неожиданным последствиям. В связи с этим перед назначением аспирина нужно взвесить все «за» и «против» и выяснить, насколько вероятно возникновение кровотечения в мозг именно у данного пациента.

Реальную угрозу представляет собой интоксикация аспирином. Ученые отмечают, что в ограниченных количествах салициловая кислота, результат распада аспирина в организме, связывается с белками крови, но при длительном применении аспирина в больших дозах она частично находится в свободном состоянии и может послужить причиной интоксикации организма. У многих людей есть выраженная гиперчувствительность к аспирину. Даже малые его дозы у таких людей могут вызвать симптомы отравления: головную боль, сонливость, заторможенность и звон в ушах. А большие дозы могут привести к нарушению работы печени, особенно у людей, страдающих ревматизмом и заболеваниями соединительной ткани, каппилярному нефриту, но, в общем, снижение мочеиспускательных функций обратимо и восстанавливается после прекращения према лекарства.

При тяжелой интоксикации наступает нарушение кислотно-щелочного баланса, гипервентиляция легких и внутренние кровотечения.

Ива(SALIX от кельского “Sal ”- близко и “Lis-вода) природный аспирин. В ивовой коре содержится целый природный комплекс биологически активных веществ(дубильные вещества, флавоны, витамины, гликозиды,различные минеральные соединения). Несмотря на горький вкус, настой ивовой коры оставался самым распространенным обезболивающим средством вплоть до конца 19в, пока в 1859 году химик Герман кольбе не определил химическую структуру главного действующего компонента. Действующее вещество получило название салициловой или спираевой кислоты-аспирина.

4. Правила приема лекарства

Аспирин надо употреблять, запивая достаточным количеством воды, после еды. Обычная доза для взрослых по 1 таблетке с интервалом в 4 часа, но не более 3г в сутки.

Не рекомендуется принимать отвар ивовой коры при язвенной болезни, гастритах с повышенной секрецией кислоты, при вирусных инфекциях т детям до 16 лет. Ведь ивовая кора очень богата всевозможными салицилатами, а они могут вызвать повреждение слизистой желудочно-кишечного тракта, повысив уровень кислотности, а у детей и подростков вызвать возникновение синтрома Рея.

Если речь идет о профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, то принимают по полтаблетки через день, предварительно проконсультировавшись со своим врачом.

Не рекомендуется запивать Аспирин напитками, содержащими кофеин (кофе, чай, кока-кола), т. к. это еще в большей степени усилит возбуждающее действие этих напитков на нервную систему. Следует это учитывать.

7. Полезные продукты

Самые богатые салицилатами продукты:

В 100 г мг

Мед 2,5-11,2

Чернослив 6,9

Изюм 5,8-7,8

Укроп 6,9

Красная смородина 5,6

Малина 5,1

Финики 4,5

Черная смородина 3,6

Миндаль 3,0

Черешня 2,8

Абрикос 2,6

Апельсин 2,4

Ананас 2,1

Кладезь этих особых веществ - специи. Не случайно всевозможные пряности так широко используют в восточной медицине.

В 100г мг

Молотый тмин 45,0

Порошок карри 218,0

Гарам масала (порошок) 66,8

Имбирь свежий 4,5

Орегано (сушеный) 66,0

Паприка (порошок) 203,0

Розмарин (сухой) 68,0

Тимьян (сухой) 183,0

Молотая куркума (шафран) 76,4

Столь многогранные способности аспирина ученые склонны объяснять тем, что мы стали получать гораздо меньше салицилатов с пищей. А между тем растения их вырабатывают именно для самозащиты. Конечно, ни один продукт не обеспечит такой же эффект, как таблетка, но благоразумное обогащение диеты однозначно полезно. Ведь даже 30 мг этого вещества в день значительно снижает риск инсульта и инфаркта, не говоря уже о доказанном его антиоксидантном действии, а значит, и способности замедлять процессы старения.

8. Интересные факты

1900г-на рынок выпущена первая в мире таблетированная форма препарата аспирин, содержащая 500 мг ацетилсалициловой кислоты. До этой даты средство выпускалось только в форме порошка, что доставляло неудобства при его продажи в аптеках.

1925г-аспирин спас множество жизней во время обширной эпидемии гриппа в Европе.

Аспирином и героином человечество обязано одному и тому же человеку. (Феликс Хоффманн— немецкий химик, первым синтезировавший лекарственные препараты аспирин и героин.

1969г. - упаковка с препаратом аспирин отправляется на луну в составе аптечки американского астронавта Нейла Армстронга на борту космического корабля “Апполон 11”.

23 июня 1971г. - Джон Вейн публикует свои работы о механизме действия ацетилсалициловой кислоты “Ингибирование синтеза простагландинов как механизм действия аспирин - подобных лекарств”

1993г - на рынок Германии выходит новый брэнд компании “Bayer” аспирин кардио.

1994 г- опубликованы результаты метаанализа более чем 300 исследований препарата аспирин с участием 140 тыс. пациентов, ставшего на тот период своеобразным рекордом. Было доказано: если бы лица в возрасте до 70 лет ежедневно получали аспирин в невысокой дозе, то смертность вследствие сердечно-сосудистых заболеваний в мире сократилась бы на 100 тыс. человек в год.

9. Рекорды Гиннеса

6 марта 1999г. административное здание компании “Bayer AG” превратилось в самую большую в мире упаковку препарата Аспирин. Огромное здание,120+65+19 м, с помощью 28 000 кв. м ткани, раскрашенной соответствующим образом, металлических каркасов и надувных труб из фольги было оформлено в огромную упаковку. Таким образом компания “Bayer AG” отпраздновала 100-летний юбилей своего самого известного детища. Это событие также отмечено в Книге рекордов Гиннеса- самая большая в мире упаковка препарата Аспирин. А новый сорт розы, выведенный в Германии в честь 100-летнего юбилея препарата, был назван аспирин.

1950г-аспирин занесен в книгу рекордов Гиннеса как анальгетик с наибольшим объемом продаж.

"И аспирина тягостный глоток дарит тебе непринужденность духа, благие преимущества недуга и смелости недобрый холодок"

(Б. Ахмадулина, "Вступление в простуду")

10. Популярность препарата.

Сейчас ежегодно употребляется более 50 миллионов упаковок аспирина. Англичане принимают его в виде порошка, американцы предпочитают таблетки, а французы - свечи.

Аспирин сразу и надолго завоевал популярность. Он и близкородственные вещества входят сегодня в состав более чем 400 препаратов, продающихся без рецептов и применяемых для лечения головной боли и артрита. В США ежегодно потребляется до 20 т аспирина.

Секрет всемирной популярности аспирина прост: этот препарат дешев, эффективен и доступен без рецептов.

Кроме чемпиона по популярности − аспирина − существуют и другие лекарства, обладающие жаропонижающими свойствами. Один из таких препаратов − пара- аминобензолсульфамид (стрептоцид) и его производные: этазол, норсульфазол и др.

Выводы по главе II:

1. Были рассмотрены химические свойства и строение аспирина.

2. Основой создания аспирина послужило открытие салицина и позднее салициловой кислоты из ивовой коры.

3. Аспирин имеет противовоспалительный эффект, защищает эндотелий, индуцирует образование синтазы NO.

4. Рассмотрены исторические данные об открытии аспирина. Рафаэлем Пириа впервые была синтезирована салициловая кислота.

5. Употреблять лекарство необходимо умеренно, перед применением аспирина нужно взвесить все «за» и «против».

III. Практическая работа.

5. Получение салициловой кислоты (ивовая кора)

Эксперимент проводился в лабораторных условиях лицея №10 г. Одинцово. Для проведения эксперимента использовалась кора ивы, собранная ранней весной в лесах Одинцовского района.

Этапы эксперимента:

1)сбор природного материала - коры ивы.

2)механическая обработка коры - измельчение.

3)отвар процедили.

4)производство отвара ивовой коры.

Для отвара использовали 15 г ивовой коры с добавлением 0,5 л воды. Смесь кипятили в течение получаса на медленном огне. В чашке остался осадок коричневато-серого цвета. Ивовая кора богата всевозможными салицилатами.

Затем, взяли небольшую часть осадка и снова развели водой. В лабораторный стакан положили небольшое количество соды. Добавили в стакан отвар ивовой коры – при этом заметили активную реакцию соды на раствор с выделением водорода - это означает наличие кислой среды в растворе (наличие салицилатов).

С помощью лакмуса фиолетового еще раз проверили наличие кислой среды в растворе. Появление характерного красного цвета в растворе означает наличие кислой среды.

V. Заключение. В данной работе мы провели исследование свойств, строения и способов получения аспирина в лабораторных условиях и в промышленности. При производстве аспирина из коры ивы нами использовались следующие приемы: измельчение коры, кипячение раствора, выпаривание. Проведенный опрос учащихся подтвердил мнение о том, что аспирин применяют достаточно часто, даже ученики младших классов.