Freitag, 28. März 2014 Naturwissenschaft Erleben Teil 3 Herstellung von 4-Acetaminophenol durch Acetylierung von 4-Aminophenol Qualitätsüberprüfung durch:

Tuesday, April 11, 2023

Naturwissenschaft Erleben Teil 3

Herstellung von 4-Acetaminophenol

durch Acetylierung von 4-Aminophenol

Qualitätsüberprüfung durch:

Bestimmung der Reinheit am Fotometer Bestimmung der Reinheit am HPLC Bestimmung des Schmelzpunktes

Tuesday, April 11, 2023 2

Allgemeines

4-Acetaminophenol (Paracetamol) wird in der Medizin wegen seiner schmerzstillenden und fiebersenkenden Wirkung verwendet. Dabei kommt es zum Beispiel unter den Handelsmarken Ben-u-ron, Treupel oder Paracetamol in den Handel.

Eine Verstärkung der schmerzstillenden Wirkung wird in Kombination mit Acetylsalicylsäure erreicht. Dieses Produkt wurde vor allem mit dem Handelsnamen Aspirin bekannt.

Eine zusätzliche hustensenkende Wirkung wird durch Zugabe von Codein erreicht.

Sämtliche Präparate können sowohl als Zäpfchen als auch als Tabletten oder Saft verabreicht werden.


Reaktionsgleichung

+

OH

NH2

OH

HNC

CH3

O

H3C-CO-O-OC-CH3CH3COOH+

4-Aminophenol Essigsäureanhydrid 4-Acetaminophenol Essigsäure


Allgemeine Sicherheitsmaßnahmen im Labor

Geschlossenen Arbeitsmantel tragen Schutzbrille tragen Wenn nötig (siehe Betriebsanweisung)

Handschuhe tragen Vor Pausen die Hände waschen Essen, Trinken oder Rauchen nur in den

dafür vorgesehenen Bereichen Verletzungen sofort bei einem Ausbilder melden Ruhige Arbeitsweise, keine Hektik


Stoffbezogene Betriebsanweisung für 4-Aminophenol

Gefahren Gesundheitsschädlich beim Einatmen und Verschlucken Kann vermutlich genetische Defekte verursachen Sehr giftig für Wasserorganismen, mit langfristiger Wirkung

Schutzmaßnahmen Persönliche Schutzausrüstung tragen Beim Einwiegen Dermatrilhandschuhe tragen Handschuhe nach eventueller Benetzung sofort wechseln Freisetzung in die Umwelt vermeiden

Erste Hilfe Maßnahmen Benetzte Augen und Haut mit viel Wasser spülen

Entsorgung Verschüttetes mit Chemikalienbinder Rotisorb aufnehmen Gebrauchtes Rotisorb wird in einem speziellen Abfallbehälter gesammelt Lösungen aus Fehlversuchen werden gesammelt


Stoffbezogene Betriebsanweisung für 4-Acetaminophenol

Gefahren Gesundheitsschädlich beim Verschlucken

Schutzmaßnahmen Umfüllarbeiten (trockenes Produkt) im Abzug durchführen Dermatrilhandschuhe tragen


Entsorgung Verschüttetes wird mit einem nassen Wischtuch aufgenommen, das anschließend

mit sehr viel Wasser ausgespült wird Anfallende Mutterlaugen werden im Waschbecken entsorgt Das hergestellte Produkt wird abschließend in einem Behälter gesammelt


Stoffbezogene Betriebsanweisung für Essigsäureanhydrid

Gefahren Flüssigkeit und Dampf entzündbar Verursacht schwere Verätzungen der Haut

und schwere Augenschäden Gesundheitsgefährlich bei Verschlucken Gesundheitsschädlich bei Einatmen Kann die Atemwege reizen

Schutzmaßnahmen Umfüllarbeiten im Abzug durchführen Bei der Handhabung Dermatrilhandschuhe tragen Handschuhe nach eventueller Benetzung sofort wechseln


Entsorgung Verschüttetes mit Chemikalienbinder Rotisorb aufnehmen Gebrauchtes Rotisorb wird in einem speziellen Abfallbehälter gesammelt Anfallende Mutterlaugen werden im Waschbecken entsorgt


Stoffbezogene Betriebsanweisung für Methanol

Gefahren Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar Giftig bei Einatmen, Hautkontakt und Verschlucken Schädigt die Organe

Schutzmaßnahmen Umfüllarbeiten im Abzug durchführen Bei der Handhabung Dermatrilhandschuhe tragen Handschuhe nach eventueller Benetzung sofort wechseln


Entsorgung Verschüttetes mit Chemikalienbinder Rotisorb aufnehmen Gebrauchtes Rotisorb wird in einem speziellen Abfallbehälter gesammelt Lösungen werden im Lösungsmittelabfallkanister gesammelt und im Reststofflager zur Entsorgung

abgegeben

Gefahr!


Arbeitsanweisung für die Umsetzung

Aufbau einer 500 ml Rührapparatur mit Rührkolben, Heizpilz mit Hebebühne, KPG-Rührer, Rührmotor, Thermometer, Kugelkühler, und Tropftrichter

In dem Rührkolben werden 33,0 g 4-Aminophenol in 100 mL dest. Wasser suspendiert.

Unter Rühren werden ohne Kühlung innerhalb von 15 min 37 mL Essigsäureanhydrid zugetropft.

Anschließend wird bei weiterem Rühren auf 90°C erhitzt und die Temperatur 15 min gehalten

Anschließend wird mit einem Eiswasserbad auf 20°C abgekühlt. Das auskristallisierte Rohprodukt wird über eine Porzellannutsche abgesaugt,

verbleibende Reste mit Mutterlauge aus dem Kolben auf die Nutsche gespült. Nun wird zweimal mit je 50 mL dest. Wasser gewaschen.


Arbeitsanweisung für die Umkristallisation

Das Rohprodukt wird in einem 600 mL-Becherglas mit 220 mL dest. Wasser versetzt und unter Rühren mit dem Magnetrührer auf 90°C erhitzt.

Dabei löst sich das 4-Acetaminophenol auf. Nun wird zur Adsorption von Verunreinigungen 5 g gekörnte

Aktivkohle zugesetzt und ca. 5 min bei 90°C - 95°C gerührt Anschließend wird die Mischung durch einen vorgewärmten Trichter

mit Faltenfilter rasch in ein sauberes 400 mL-Becherglas filtriert. Das Filtrat wird unter Rühren auf 20°C abgekühlt und die Ausfällung

abgesaugt. Das Produkt wird zweimal mit je 50 ml dest. Wasser gewaschen, gut

abgepresst, in eine tarierte Porzellanschale gefüllt und bei 120°C ca. 1.5 h bis zur Massenkonstanz getrocknet.


Auswaage und Ausbeute

Messwerte: m(4-Aminophenol) = 33.0 g, M(4-Aminophenol) = 109.1 g/mol m(Paracetamol / ist) = ................. M(Paracetamol) = 151 g/mol

Berechnung der theoretisch zu erzielenden Masse an Paracetamol

M(Paracetamol) : M(4-Aminophenol) = m(Paracetamol) : m(4-Aminophenol)

m(Paracetamol / theoretisch) = ......................

Berechnung der Ausbeute an Paracetamol

Ausbeute = m(Paracetamol / ist) : m(Paracetamol / theoretisch) · 100%


Arbeitsanweisung für die fotometrische Reinheitsbestimmung

ca. 200 mg Paracetamol werden analytisch genau abgewogen, mit 20 ml Methanol in einen 250 ml Messkolben gespült und aufgelöst.

Der Messkolben wird mit dest. Wasser aufgefüllt. Die hergestellte Lösung wird 1:100 verdünnt, indem mit einer

Kolbenhubpipette 1 ml in einen 100 ml Messkolben pipettiert und dieser mit dest. Wasser aufgefüllt wird.

Die Extinktion wird im Fotometer bei einer Wellenlänge von 242 nm gegen dest. Wasser als Blindwert gemessen.


Berechnung der Reinheit des Paracetamols bei der Fotometrie

Berechnung der Massenkonzentration

Lambert Beersches Gesetz:

E = Extinktionskoeffizient Massenkonzentration Küvettendicke

Berechnung der IST-Masse an Paracetamol

IST-Masse = Massenkonzentration FA Kolbenvolumen

Messwerte

Einwaage = ............... mgExtinktion = ................Extinktionskoeffizient = 0.06380 L/mg cmKüvettendicke = 1 cmVerdünnungsfaktor (FA) = 100Kolbenvolumen = 0.25 L

Berechnung der Reinheit des Paracetamols

% Reinheit = IST-Masse : Einwaage 100 %


Arbeitsanweisung für die Reinheitsbestimmung am HPLC

ca. 200 mg Paracetamol werden analytisch genau abgewogen, mit Methanol in einen 100 ml Messkolben gespült und aufgelöst.

Der Messkolben wird mit Methanol aufgefüllt. Die hergestellte Stammlösung wird 1:20 verdünnt, indem mit einer Vollpipette 5

ml in einen 100 ml Messkolben pipettiert und dieser mit Methanol aufgefüllt wird. Diese Lösung wird mit Hilfe einer Spritze und einer 20 l Probenschleife in das

HPLC injiziert. Die am HPLC erhaltene Peakfläche wird ausgewertet.


Berechnung der Reinheitdes Paracetamols bei der HPLC

Berechnung der Massenkonzentration

ß (Paracetamol) = Responsefaktor Peakfläche

Berechnung der IST-Masse an Paracetamol

IST-Masse = ß(Paracetamol) FA Kolbenvolumen

Messwerte

Einwaage = ............... mgPeakfläche = ...............Responsefaktor = 1.810 10-4 mg/L CountsKolbenvolumen = 0.1 LVerdünnungsfaktor (FA) = 20

Berechnung der Reinheit des Paracetamols

% Reinheit = IST-Masse : Einwaage 100 %


Arbeitsanweisung für die Schmelzpunktbestimmung

Das Schmelzpunktröhrchen wird gefüllt, indem der offene Schenkel in die Substanz eingedrückt wird. Nun klopft man vorsichtig auf eine harte Unterlage, bis die Substanz sich am Boden des Röhrchens befindet. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis sich ca. 3 – 5 mm Substanz in dem Röhrchen befinden. Zur Feststellung des ungefähren Schmelzpunktes wird nun sehr schnell aufgeheizt. Nachdem ein neues Röhrchen mit Substanz eingesetzt wurde, wird ca. 10°C unter dem vermuteten

Schmelzpunkt begonnen aufzuheizen. Die Heizrate sollte ca. 1°C / min betragen Schwankungen der Heizrate sollten vermieden werden.

Der Schmelzpunkt eines Stoffes ist erreicht, wenn die erste meniskusbildende Flüssigkeit entsteht


Ergebnisse des Versuchs

Anzugeben sind:

Die Auswaage an getrocknetem Paracetamol in Gramm und die Ausbeute in Prozent bezogen auf das eingesetzte 4-Aminophenol

Die bei der Gehaltsbestimmung am Fotometer eingesetzte Masse an Paracetamol, die gefundene Extinktion und die daraus resultierende Reinheit

Die bei der Gehaltsbestimmung am HPLC eingesetzte Masse an Paracetamol, die gefundene Peakfläche und die daraus resultierende Reinheit

Der Schmelzpunkt des Paracetamols


Ergebnissdokumentation

Ausbeute an Paracetamol: ...................%

Reinheit des Paracetamols am Fotometer: ...................%

Reinheit des Paracetamols am HPLC: ...................%

Schmelzpunkt des Paracetamols: ...................°C

Name: ...................

Sollwerte:

Ausbeute: ............%

Reinheit Fotometer: ............%

Reinheit HPLC: ............ %

Schmelzpunkt: ............°C Note:

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Freitag, 28. März 2014 Naturwissenschaft Erleben Teil 3 Herstellung von 4-Acetaminophenol durch Acetylierung von 4-Aminophenol Qualitätsüberprüfung durch: