تهیه آسپیرین (اتیل سالسیلیک اسید)

مقدمه و تئوری : در مورد آسپیرین، بازگو کردن داستان آن، به‌عنوان نمونه‌ای از تکامل مناسبات بین طب گیاهی سنتی و داروشناسی جدید، بی‌فایده نیست.منشا این دارو را باید در پوست درخت بید جستجو کرد، که درختی از خانواده salix است و معمولاً در مناطق پر‌‌آب می‌روید. و تنها هنگامی واقعا شاداب است که پایه آن در آب باشد. بنابر نظریه عوام، این به‌معنای آن‌ است که بید سرما نمی‌خورد، و به‌همین دلیل باید به کار درمان سرماخوردگی‌های همراه با تب، دردهای مفصلی، و ناراحتی‌های مشابه بخورد. و از آنجا که این، پوست درخت بید است که آن‌را در بر گرفته و گرم نگه می‌دارد پس خاصیت مورد نظر را باید در پوست بید جستجو کرد. در قرن هجدهم، متوجه شدند که پوست بید، از لحاظ تلخی شبیه به پوست درختی در پرو به نام «سینکونا» است که از آن گنه‌گنه می‌‌‌گرفتند و این دارو عالی‌ترین وسیله درمان بیماری تب‌آور مالاریا به حساب می‌آمد. به‌این‌ ترتیب، جوشانده پوست بید را برای درمان تب مورد استفاده قرار دادند. در سال ۱۸۲۹ ، «لرو» از فرانسه، موفق شد از پوست بید ماده‌ای به دست آورد که خود، آن را «سالیسین» (مشتق از اسم لاتینی این درخت) نامید. دیری نگذشت که داروسازی سوئیسی به نام«پاگن ستشر» از راه تقطیر گل اسپیره کوهی (که گیاهی است از خانواده spiraea و آن هم دوست دارد که پایه‌اش درون آب باشد)‌ ماده‌یی به دست آورد با نام شیمیایی «سالیسیلات متیل» که بسیار شبیه به سالیسین بود. دنباله این ماجرا به آلمان می‌‌کشد که درآنجا، چند سال بعد، ماده مشابه دیگری به نام «اسید سالیسیلیک» برای نخستین بار به‌طور مصنوعی تهیه شد. از این ماده نیز مشتق دیگری به نام«اسید استیل سالیسیلیک» به دست آمد که (ضمن این‌که کلمه salix که همان بید باشد در اسم آن انعکاس یافته) چیزی نیست جز اسم رسمی آسپیرین که داروی رایج ضد درد است و هجای «spir»‌ در آن، یادآور منشا گیاهی دیگر آن، یعنی اسپیره کوهی است.جریانات مشابه این، منجر به پیدایش تعداد زیادی از داروهای جدید شده است که منشا آنها را باید در گیاهانی که از دیرباز بر بشر شناخته شده بوده‌اند جستجو کرد. به‌عنوان مثال، «افدرین» که در معالجه آسم به کار می‌رود از علف «افدرا» به دست می‌آید، که دست کم از ۵ هزار سال پیش در طب چین مورد استفاده است. نام گیاهان ضد درد پرقدرتی چون سیکران، مهرگیاه، تریاک و انقوزه، در قدیمی‌ترین رساله‌های داروسازی بابل و سومر آمده است.در واقع، قابلیت برطرف کردن درد، شاید نخستین پیروزی بزرگ طب بود که خیلی پیشتر از قابلیت طب به درمان بیماری‌ها پدید آمد. در مصر باستان داروهای مسکن وجود داشت، و در «تب» در حدود سال ۱۶۰۰ (ق.م) رساله طبی نگاشته شد که حاوی فهرستی بود از هفتصد گیاه، از آن جمله گیاهان ملین مثل سنا و کرچک، و گیاهانی از قبیل گیاهان خانواده seilla که در ناراحتی‌های قلبی مورد استفاده‌اند. این، طب یونان بود که تحت تاثیر طبیبانی چون بقرات و دیوسکورید، ارزش‌درمان کنندگی گیاهان طبی را ـ‌جدا از اهمیتی که این گیاهان از لحاظ شعائر و سحر و جادو، برای انسانهای گذشته داشتند‌‌ـ‌ تثبیت کرد. اما پس از سقوط امپراطوری روم، سحر و جادو مجدداً مسلط شد، و شناخت و مطالعه گیاهان طبی مامن خود را در دیرها و صومعه‌ها حست و دانش پزشکی به دست محققان عرب شکوفا شد. ما اکنون می‌دانیم که برخی عارضه‌هایی که در آثار محققان قرون وسطی ذکر شده ـ‌‌مانند نوعی التهاب پوستی که به «آتش سن‌آنتوان» موسوم است‌ـ ناشی از قارچ‌ِ ریزی است که به جان غلات می‌افتد و وقتی عده زیادی از مردم،‌ نان حاصل از این غله آلوده را می‌خورند به مسمومیت دسته‌جمعی و نیز وهم‌زدگی ـ‌که در قرون وسطی آن را ناشی از عمل شیطان می‌دانستند‌ـ دچار می‌شوند. اما تا قرن هجدهم ـ‌ارجوت که همان قارچ مورد بحث باشد‌ـ شناخته نشد. جالب است بدانیم که امروزه ارجوت را در تهیه تعداد زیادی از داروهای مخصوص معالجه فشار خون و اختلالات خونی دیگر، مورد استفاده قرار می‌دهند.کشف امریکا توسط سیاحان اروپایی و پیدا شدن راه دریایی به هندوستان، انواع جدیدی از گیاهان را بر آن‌چه که از دوران باستان شناخته شده بود افزود و باعث غنای هر چه بیشتر فهرست عظیم گیاهانی شد که در طب جدید مورد استفاده‌اند. قرن نوزدهم، نشانگر فصل جدیدی در شیوه استفاده از گیاهان طبی و به منزله دوره گذرا از شیوه استفاده از گیاهان یا معجون‌های حاصل از آنها برای مصارف درمانی، به شیوه استفاده از مولکولهای فعال موجود در آنهاست. این در واقع دوره‌ای است که طی آن،‌ جهان‌بینی زایای جوامع نوپای صنعتی، آغاز به واژگون کردن تصور سنتی از طبیعت می‌کند. اکنون دیگر طبیعت در نظر آنها چیزی نیست، مگر منبع عظیمی از مواد خام سهل‌الوصول. منابع طبیعی برای بهره‌برداری ساخته شده‌اند و انسان جدید در واقع گاهی بیش از اندازه از آنها بهره‌برداری می‌کند. دنیای گیاهان که زمانی مرکب از «شخصیت‌ها»ی فردی گیاهان بود، اکنون تنها به منزله معدنی تلقی می‌شود که تنها وظیفه آن قراردادن مواد خود در اختیار انسان است. با این همه باید گفت که در بسیاری از موارد، این تلقی جدید نسبت به گیاهان مزایایی دارد. مثلاً وقتی‌که می‌توان از چغندر، ابتدا قند تهیه کرد و سپس به مصرف رساند، هیچ‌کس حتی فکر آن را هم نمی‌کند که برای شیرین کردن چای خود، تکه‌ای چغندر در آن بیندازد!با پیش‌رفتن این جریان، زمانی می‌رسد که شیمی‌دانان یک ماده فعال معین را مصنوعاً تهیه می‌کنند، و در آن هنگام دیگر به گیاهی که این ماده را در اصل از آن تهیه می‌کردند نیازی نیست. در مرحله بعدی، یعنی زمانی که از یک محصول مصنوعی، یک رشته مشتقات گرفته شد و پس از آزمایش به روی حیوانات،‌ به فهرست دایم‌التزاید داروهای شیمیایی افزوده می‌شود، آن‌گاه دیگر هیچ‌کس به خاطر نمی‌آورد که روزی روزگاری گیاهی بود، که همین اثرات درمانی را ایجاد می‌کرد. چه کسی امروز به خاطر می‌آورد که «آمفتامین»ها که به عنوان محرک در درمان افسردگی مورد استفاده‌اند، صرفاً اعقاب مصنوعی ماده‌ای طبیعی هستند که از گیاه «افدرا» به دست می‌آمد؟به این ترتیب قفسه داروخانه‌های امروز، پر است از محصولات مصنوعی که سر‌منشا بسیاری از آنها را باید در موارد موجود در گیاهان طبی جست. انسان به صورتی دم‌افزون مولکولهایی مصنوعی ایجاد می‌کند که در دنیای طبیعت نظیری ندارد. و سپس از این مولکولها موادی را برای مصارف درمانی تهیه می‌کند. این ترکیبات مصنوعی که هر روز به مقدار بیشتر و بیشتری و برای مصارف گوناگون تهیه می‌شوند، باعث ایجاد پدیده‌ای می‌گردند که می‌توان آن را «آلودگی دارویی» نامید. با عوارض جدی ناشی از مصرف روزانه مقدار فراوانی دارو توسط مردمی که فی‌الواقع بیمار نیستند: داروهای محرک، داروهای مسکن، انواع داروهای اعصاب، قرص‌های ضد حاملگی و غیره. تمام این داروهای آرام‌بخش که به مقدار فراوان مورد مصرف تعداد زیادی از افرادِ اساساً تندرست قرار می‌گیرند، که به اعتقاد خود،‌ با مصرف این داروها وضع و حالشان بهتر می‌شود. واین جز خیالی باطل نیست، چراکه هیچ تضمینی نیست که اثر این داروها، در درازمدت به نفع شخص باشد.این است که عده زیادی از خود می‌پرسند که اگر توسعه افسارگسیخته صنعتیِ مبتنی بر تولید و مصرف مقادیر دم‌افزونی از کالاها ادامه پیدا کند، چه پیش‌خواهد آمد؟اکنون بسیاری خواهان آنند که پژوهش‌هایی در زمینه ابداع شیوه‌های درمانی ملایم‌تر و نرم‌تر که برای بدن انسان عوارض کمتری داشته باشد انجام گیرد و همراه با آن، تولید و مصرف گیاهان طبی در سطح جهان افزایش چشمگیر یابد. اما پیش از بریدن از افراط‌کاری‌های تمدن شیمی‌زده‌مان و ابداع یا احیای روش‌های درمانی‌ایی که مناسبات انسان و محیط زیستش را بر پایه بهتری قرار دهد، معقول آن است که یک بار برای همیشه، رابطه بین پزشکی علمی و طب سنتی اطبا و حکیمان را روشن سازیم. ‌چراکه این شبیه رابطه زن و شوهری است که از زندگی با یکدیگر خسته شده‌اند، اما در عین حال توانایی تنها زیستن را ندارند! آنچه به سرعت لازم است انجام گیرد، آشتی بین این دو است. و این چیزی است که در پژوهشی که از سوی «سازمان جهانی بهداشت» به عمل می‌‌آمد، مد نظر قرارگرفت. این سازمان از کشورهای عضو خواست که فهرست کاملاً تازه‌ای از منابع درمانی خود، که گیاهان طبی در آن، هنوز جای مهمی دارند، تهیه کنند.بدون تردید چنین تحقیقاتی منجر به کشف داروهای جدید، و ایجاد و تکامل نظریات جدید نسبت به درمان بیماری خواهد شد. نیازی به توضیح نیست که خردمندی و حس عمیق تجربه‌گرایی پیشینیان، غالباً منجر به آن می‌شد که علی‌رغم سکونت در قاره‌های مختلف،‌ برای معالجه فلان عارضه، از داروی طبیعی یکسانی استفاده کنند. چنان‌‌که ساکنان منطقه حاره، برای چاره کردن بیماری جذام، از مواد حاصل از خانواده نباتیِ یکسانی به نام «فلاکورتاسئا» استفاده می‌کرده‌اند. به عبارت دیگر معالجه‌گرانی که هزاران کیلومتر دور از یکدیگر می‌زیستند، بدون آن‌که از وجود دیگری خبر داشته باشند، از گیاهان مشابهی که گیاه‌شناسان امروزی در یک طبقه جای می‌دهند، داروهای یکسانی تهیه می‌کردند. به عنوان مثال هم «اینکا»ها و هم چینی‌ها، متوجه شده بودند که زنبق آبی برای تسکین درد و نقصان قوه باء خاصیت دارد.برخورد به چنین تشابهاتی توجه انسان را به سودمندی داروهایی که در زمانهای مختلف توسط جوامع مختلف کشف شده‌اند جلب می‌کند. امروزه تعدادی از کشورها متابع قابل توجهی را صرف ارزیابی مجدد و بررسی علمی سنتهای درمانی خود می‌کنند. انجام اقداماتی از این قبیل در سراسر جهان، نه تنها باعث غنای میراث فرهنگی هر یک از ملتها و جوامع و تمدنها خواهد شد، بلکه همچنین، منابع بیشتری را در اختیار طب جدید خواهد گذاشت. با این همه چنین پیشرفتی مستلزم برخوردی کاملاً نو به گیاهان طبی است. پس از ده‌ها سال پژوهش‌های تحلیلی به منظور استخراج مواد خاص فعال موجود در گیاهان، اکنون باید تاکید را در بهره‌برداری از کل گیاه قرار داد. از این لحاظ برخی از اطلاعات کاملاً جدید بوم‌شناختی (اکولوژیک) ممکن است به کار آید. برای یک بوم شناس (اکولوژیست) یک معلول معین، به هیچ‌وجه محصول یک علت واحد نیست، بلکه حاصل برخورد یک رشته پدیده‌های هم‌زمان است. بنابراین در یک نظام پیچیده، کل آن نظام از حاصل جمع اجزای آن فراتر است و درک اولی تنها با شناخت دومی به دست نمی‌آید. کار کردن ماشین طبیعت حاصل جمع عمل اجزای آن که به طور هم‌زمان و در کنار یکدیگر باشند نیست، بلکه برآیند کنشهای متقابل فراوان بین آنها است. درست به همان‌گونه که ماده و حیات، با فراگذشتن از درجه معینی از پیچیدگی، خواص نوینی کسب می‌کنند. حال اگر گیاهان طبی را در نظر گیریم، نظریه فوق به طریق استقرایی، نظریه‌های سنتی را که مطابق آنها یک گیاه در تمامیت خود واجد خواصی است که از خواص اجزای متشکله آن متفاوت است، تایید می‌کند. نمونه‌هایی که بیش از همه در تایید این نظر ذکر می‌شود، خواص کلی ارجوت، تریاک یا دیژیتال است که با خواص تک تک مواد موجود در آنها آشکارا متفاوت است. اما این نمونه‌ها آن‌چنان منجز هم نیستند، چه با اندکی توجه به منطق دکارتی، روشن می‌شود که خواص یک مخلوط عبارت است از جمع جبری خواص مواد تشکیل دهنده آن. حال آنکه آزمایش با انگنار، در این مورد نتایج بهتری به دست می‌دهد. بنا بر نظریه علایم، با مصرف این گیاه تلخ‌مزه، عمل کبد باید بهتر انجام گیرد، و در واقع چنین نیز هست. در ابتدا خاصیت مورد بحث به یک ماده واحد موجود در این گیاه نسبت داده می‌شد، و سپس کشف شد که مواد دیگری نیز در این قضیه سهم دارند. با این حال وقتی که این مواد به طور جداگانه بر روی موش آزمایش شد، معلوم شد که اکثر آنها به صورت تنها کاملا بی‌اثر هستند. از سوی دیگر، آزمایش مخلوط این مواد، به مقدار مساوی نشان داد که هر چه تعداد مواد در مخلوط بیشتر باشد، اثر آنها قاطع‌تر است. به عبارت دیگر این امر به خوبی نشان می‌دهد که چگونه با امتزاج موادی که به صورت تنها بی‌اثرند، خواص فعال جدیدی بروز می‌کند. بدون شک چنین پدیده‌ای در مورد سایر گیاهان، مثل خفچه و سنبل‌الطیب نیز صادق است. هرچند که ماهیت دقیق اجزای متشکلة آنها هنوز به درستی تعیین نشده است. درست به همان‌گونه که نفع عمومی چیزی متفاوت از حاصل‌جمع منافع فردی افراد جامعه است، خواص یک داروی معین نیز از حاصل جمع خواص تمام مواد تشکیل‌دهنده آن متفاوت است. این به آن معنا است که لازم است برخورد کاملاًجدیدی نسیت به مطالعه گیاهان طبی پدید آید و نیز داروشناسی خاص، آن‌چنان پیش برود که تمام ماهیت و خواص آنها به نحو مقنع‌تری دانسته شود.چنین است که به عنوان مثال، مطالعات پروفسور ماسکلیه از دانشگاه بوردو، درباره کف یک جنگل کاج، منجر به کشف داروی مهمی شد که در معالجه اختلالات دستگاه گردش خون به کار می‌رود. ماسکلیه با دریافتن این نکته که در کف چنین جنگل‌هایی سبزه نمی‌روید به این فکر افتاد که شاید، علت آن باشد که سوزن‌برگ‌های مرده کاج، محتوی ماده‌ای است که از جوانه‌زدن دانه‌های سبزه جلوگیری می‌کند. آزمایشهایی که به روی جوشانده سوزن‌برگ‌های مرده انجام شد، نشان داد که چنین چیزی واقعاً وجود دارد و اثر آن بسیار قوی است. پروفسور ماسکلیه توانست آن ماده را استخراج کرده و مورد آزمایش قرار دهد، که در نتیجه آن معلوم شد که این ماده دارای اثر بسیار نیرومندی است که فعل و انفعالات هورمونی حاکم بر طویل شدن و تقسیم سلول‌های سبزه را مختل می‌کند. همچنین معلوم شد که همین ماده از رشد جنبه‌های مضر در سلول‌های انسان جلوگیری می‌کند. به هر حال هنگامی که برای تولید آن از طریق مصنوعی کوشش به عمل آمد، معلوم شد که تنها پلی‌مرها واجد چنین خاصیتی هستند، (پلی‌مرها موادی مرکب از مولکول‌های بسیار بزرگند که از ترکیب واحدهای شیمیایی ساده‌تر به نام مونومر حاصل می‌شوند). و اما هنگامی که این مواد را به دیمرها تجزیه کردند‌ (دیمر حاصل ترکیب دو مولکول است) معلوم شد که تحت تاثیر آنها، مقاومت مویرگ‌های خونی افزایش می‌یابد و نتیجتاً سیستم قلب و عروق تقویت می‌شود. به این ترتیب مطالعه علت عدم رشد سبزه در جنگل کاج، همراه با جستجوی ترکیبات درمانی جدید، ‌منجر به کشف درمان جدیدی برای بیماری‌های دستگاه گردش خون با استفاده از ماده موجود در سوزن‌برگ‌های کاج شد. این قضیه نشان می‌دهد که چگونه پژوهش‌های علمی،‌ برای رسیدن به نتایج مثبت، گاهی باید از راه‌های کاملاً بدیع و پرپیچ و خم بگذرد. جریاناتی ساده‌تر از این هم هست و آن، آزمایش‌هایی است که به منظور یافتن خواص گیاهان به طور منظم به روی آنها انجام می‌گیرد. همه ساله‌ چنین آزمایش‌هایی در آزمایشگاه‌های موسسات صنعتی و دانشگاهی در مورد هزاران نوع گیاه، توسط محققان داروهای گیاهی در چهار‌گوشه جهان صورت می‌گیرد.امور طبیعت علی‌ رغم ظواهر آن از نظم برخوردار است و فراگردهای شیمیایی گیاهان نیز به هیچ‌وجه بی‌حساب نیست. در میان گیاهان یک «روح خانوادگی» موجود است و هر خانواده‌ای نوع خاصی از فعل و انفعالات شیمیایی را به بار می‌آورد، درست به همان‌گونه که نوع خاصی از گل را به‌وجود می‌آورد.به هر حال، صرف‌نظر از هر مسیری که در پژوهش‌ها اتخاذ شود، در سراسر دنیا نسبت به مطالعه گیاهان دارویی اقبال جدیدی دیده می‌شود و نشانه‌های امیدوارکننده‌‌ای دال بر توجه کشورهای در حال توسعه به داروهای سنتی خود به چشم می‌خورد. این کشورها به تشویق سازمان جهانی بهداشت مبنی بر این‌که احتیاجات درمانی مردم خود را از منابع خود تامین کنند و با استفاده از مکاتب طب سنتی، تمدن خود از اتکا به واردات سنگین داروهای خارجی ـ‌‌که برتری آنها نیز همواره قطعی نیست‌ـ بکاهند به این سو روی آورده‌اند. امروزه نیز همچون گذشته،‌ دنیای گیاهان طبی دنیای وسیعی است که افق‌های دوردستی را در برابر پژوهش‌ها و پیشرفت‌های پزشکی گسترده است.

آسپرین داروی معجزه آسا

چند رشته مطالعات تازه نشان می دهد که آسپیرین می تواند در برابر سرطان دهان، حلق و مری و همچنین روده از بدن محافظت کند.از یک سو محققان ایتالیایی می گویند که مصرف مرتب آسپیرین برای مدت پنج سال خطر ابتلا به سرطان دهان، حلق و مری را به میزان دو سوم کاهش می دهد و دو گروه دیگر در آمریکا از تاثیر مثبت آسپیرین در پیشگیری از سرطان روده خبر می دهند.این یافته ها بر شواهد قبلی که نشان می دهد آسپیرین یک داروی معجزه آساست می افزاید.مطالعات قبلی نشان داده است که این قرص، که بیش از یک قرن پیش ساخته شد، می تواند به پیشگیری از سرطان ریه کمک کند.اکثر مردم این دارو را برای تسکین درد به کار می برند، اما استفاده از آن برای حفاظت در برابر بیماری های قلبی و حتی آرتروز نیز رایج است

تاریخچه وقتى نخستین بار در سال ۱۷۶۳ از پودر پوست درخت بید براى تسکین بیمارى که از تب رنج مى برد استفاده کردند کسى فکرش را نمى کرد که سال ها بعد دارویى را از آن کشف کنند که جان میلیون ها نفر را از خطر مرگ نجات دهد. در آن سال یک کشیش انگلیسی به نام ادوارد استون مقاله‌ای در جلسه سلطنتی انگلستان ارائه دادکه در آن استفاده از برگ درخت بید را حتی در درمان مالاریا نیز موثر معرفی کرده بود. ۱۰۰ سال پس از مقاله استون، یک پزشک اسکاتلندی دریافت که با استفاده از ماده‌ای که از برگ درخت بید بدست می‌آید، عوارض ناشی از رماتیسم به طرز معجزه آسایی کاهش می‌یابد.

 آسپیرین را چه کسی کشف کرد؟  

فردریک بایر (Fredrich Bayer) در سال ۱۸۲۵ بدنیا آمد. پدر او یک نساج و رنگرز پارچه بود و طبق عادت آن زمان وی در ابتدا شغل و حرفه پدر را برای کار انتخاب کرد و پس از مدتی فعالیت با پدر، در سال ۱۸۴۸ تشکیلاتی مشابه برای خود راه اندازی کرد و در آن حرفه بسیار هم موفق شد.

تا قبل از ۱۸۵۶ برای رنگرزی از مواد رنگی طبیعی استفاده می شد اما با کشف و صنعتی شدن ساخت رنگهای حاصل از مواد نفتی، بایر که پتانسیل موجود در این کشف را بخوبی احساس کرده بود با کمک شخصی بنام فردریک وسکوت (Friedrich Weskott) کمپانی Bayer را راه اندازی کرد.

بایر در ماه می سال ۱۸۸۰ در گذشت و تا آن زمان کمپانی هنوز در فعالیت رنگرزی مشغول بود، اما شرکت تصمیم گرفت با استخدام تعدادی شیمیدان نوآوری هایی در این صنعت بوجود آورد و این اتفاق هم افتاد اما نه در صنعت رنگرزی.

هنگامی که فلیکس هوفمن (Felix Hoffmann) در حال انجام آزمایش با یکسری از ضایعات رنگی بود تا شاید بتواند دارویی برای درمان درد ناشی از بیماری پدرش بدست آورد توانست به پودری دسترسی پیدا کند که امروزه شما آنرا به نام آسپرین می شناسید. هوفمن آسپرین را کشف نکرد:  

آسپرین چهل سال قبل توسط یک شیمیدان فرانسوی کشف شده بود، این شیمیدان بخوبی می دانست که پودر اسید استیل سالیسیلیک (acetylsalicylic acid) دارای خاصیت شفا بخشی بسیار می باشد. در واقع بیش از ۳۵۰۰ سال بود که بشر این پودر را می شناخت چرا که در سال ۱۸۰۰ یک باستان شناس آلمانی که در مصر تحقیق می کرد، با ترجمه یکی از پاپیروس های مصری متوجه شد که بیش از ۸۷۷ نوع مواد دارویی برای مصارف مختلف در مصر باستان شناخته شده بود که یکی از آنها همین پودر اسید بود که برای برطرف کردن درد از آن استفاده می شد.

در برخی از شواهد و نوشته های دیگری که در یونان بدست آمده است نیز مشخص شده که بشر حدود ۴۰۰ سال پیش از میلاد از شیره پوست درخت بید برای درمان تب و درد استفاده می کرده است. همچنین آنها هنگام زایمان زنان از این ماده برای کاهش درد استفاده می کردند. امروزه مشخص شده که ماده موجود در این شیره چیزی جز اسید سالیسیلیک نیست. ثبت رسمی کشف آسپرین:  

ماه مارچ ۱۸۹۹ کمپانی بایر رسما” محصول خود بنام آسپرین را به ثبت رساند و به دنبال آن در سایر کشورهای جهان نیز تحقیقاتی گسترده راجع به این دارو انجام گرفت بگونه ای که هنگام بازنشستگی هوفمن در سال ۱۹۲۸، آسپرین در تمام دنیا شناخته شده بود. سپس شیمی‌دانان آلی بر آن شدند که این ماده را شناسایی و جداسازی کنند. و پس از تلاش فراوان یک کربوکسیلیک اسید همراه با یک عامل فنلی را شناسایی کردند و به مناسبت منبع آن که درخت بید یا سایدکس بوده آن را سالیسیلیک اسید نامیدند.

سنتز استیل سالیسیلیک اسید (آسپرین) :  

بوسیله استیله کردن عامل OH در سالیسیلیک اسید براحتی میتوان آسپرین تهیه کرد. این کار به روشهای متفاوتی امکان پذیر است. یکی از این روشها استفاده از استیک انیدرید در محیط اسیدی می باشد که با توجه به نقش کاتالیستی اسید معمولا در حضور استیک اسید یا سولفوریک اسید انجام می شود.

روش مورد بحث دیگر استفاده از استیل کلرید در حضور پیریدین می باشد.

شرح کار : در ابتدا یک ارلن خشک را برداشته و gr3 سالسیلیک اسید و cc5 انیدریک استیک و ۲ الی ۳ قطره اسید سولفوریک غلیظ را مخلوط کرده و آن را به طور کامل تکان می دهیم و روی بن ماری ۶۰ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰ دقیقه حرارت می دهیم ، بعد از سرد شدن cc30 آب معمولی را کم کم به ارلن اضافه می کنیم و آنقدر هم می زنیم تا رسوب تشکیل شود و بع آن را توسط کاغذ صافی ، صاف می کنیم 

تعیین جرم مولکولی اسید آلی مجهول

مقدمه

قبل از تلاش برای تعیین ساختمان یک ماده آلی مجهول از طریق طیف گیری ، می‌توان مشکل را با تعیین فرمول مولکولی ماده قدری ساده‌تر کرد. در این مقاله این موضوع را بررسی می‌کنیم چگونه فرمول مولکولی یک ترکیب ، تعیین گردیده و چطور می‌توان از آن فرمول ، اطلاعاتی برای ساختمان ماده بدست آورد.

تجزیه عنصری و طرز محاسبات

روش قدیمی تعیین فرمول مولکولی یک ماده مستلزم سه مرحله است. اولین مرحله ، انجام آنالیز (تجزیه کیفی عنصری برای یافتن نوع اتمهای موجود در مولکول است. مرحله دوم ، انجام آنالیز کمی عنصری برای یافتن تعداد نسبی انواع مختلف اتمها در مولکول است. این عمل منجر به یافتن فرمول تجربی می‌گردد. مرحله سوم ، شامل تعیین جرم مولکولی یا تعیین وزن مولکولی است که وقتی آن را با فرمول تجربی در هم آمیزیم، تعداد واقعی اتمهای موجود در مولکول را نشان خواهد داد و نتیجه حاصل ، فرمول مولکولی خواهد بود.

تعیین فرمول تجربی

تقریبا تمام مواد آلی ، دارای کربن و هیدروژن هستند. در اکثر حالتها ، تعیین این که آیا این عناصر موجودند یا خیر ، واجب و لازم نیست. ولی اگر ضرورت ایجاب کند که وجود آن دو را به اثبات رسانیم، می‌توان ماده مجهول را در حضور اکسیژن سوزاند. اگر احتراق ماده ، انیدریک ایجاد کند، پس در ماده مجهول کربن موجود بوده است و اگر آب ایجاد شد، می‌بایست اتمهای هیدروژن در ماده وجود داشته باشند.

یادآوری این نکته ضروری است که هیچ روش مستقیم مناسبی برای تعیین وجود اکسیژن در یک ماده وجود ندارد، به این دلیل است که در آنالیز کیفی از اکسیژن نامی برده نمی‌شود. نیتروژن ، کلر ، برم ، ید و گوگرد را می‌توان به آزمایشی مشابه آزمون ذوب سدیم شناسایی کرد.

برای تعیین دقیق کربن و هیدروژن موجود در یک ماده مجهول ، به یک آنالیز کمی نیاز است. در عملیات آزمایشگاهی تجاری مکررا این تجزیه را انجام می‌دهند. روش تعیین مقادیر کربن و هیدروژن در یک ماده ، مبتنی بر احتراق آن برای تولید انیدریک کربنیک و آب است. در تجزیه کمی ، انیدریک کربنیک و آب را جمع‌آوری کرده و سپس وزن می‌کنیم. روش‌هایی نیز برای تعیین مقادیر گوگرد ، نیتروژن و هالوژنهای موجود در ترکیب در دسترس هستند.

تعیین جرم مولکولی

یک مرحله در تعیین فرمول مولکولی یک ماده ، تعیین وزن یک مول از آن ماده است. این عمل به طرق مختلفی صورت می‌گیرد. بدون در دست داشتن جرم مولکولی یک مجهول ، کسی قادر نیست بگوید فرمول تجربی که مستقیم از تجزیه عنصری تعیین گشته ، آیا فرمول حقیقی ماده بوده یا این که این فرمول باید در عددی ضرب شود تا فرمول مولکولی واقعی جسم مجهول مشخص گردد.

استفاده از طیف سنج جرمی

در یک آزمایشگاه جدید ، جرم مولکولی با استفاده از طیف سنج جرمی تعیین می‌گردد. یک روش قدیمی جهت تعیین جرم مولکولی ماده ( بر اساس اصول شیمی عمومی ) ، روش چگالی بخار است. در این روش ، حجم مشخصی از گاز در دمای مشخص توزین می‌گردد. پس از تبدیل حجم گاز در دما و فشار استاندارد ، می‌توان تعیین نمود که آن حجم چه کسری از یک مول را نشان می‌دهد. از این طریق می‌توان جرم مولکولی ماده را بسادگی تعیین کرد.

اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال

روش دیگر تعیین جرم مولکولی یک ماده ، اندازه‌گیری نزول نقطه انجماد یک حلال است که به مقدار مشخصی از ماده مورد آزمایش اضافه شده باشد. این روش به نام روش انجماد سنجی خوانده می‌شود.

اسمومتری فشار بخار

روش دیگر که فقط گاهی اوقات مورد استفاده قرار می‌گیرد، اسمومتری فشار بخار است. در این روش ، ماده مورد آزمایش را در یک حلال حل کرده و تغییر فشار بخار حلال را اندازه می‌گیرند.

تیتراسیون

اگر ماده مجهول یک اسید کربوکسیلیک باشد، می‌توان آن را با محلول استاندارد هیدروکسید تیتر کرد. با بهره گیری از این روش می‌توان اکی‌والان خنثی را تعیین نمود. اکی‌والان خنثی معادل وزن اکی‌والان آن اسید است. اگر آن اسید فقط حاوی یک گروه کربوکسیل باشد، در آن صورت اکی‌والان خنثی و جرم مولکولی معادل خواهند بود. اگر آن اسید دارای بیش از یک گروه کربوکسیل باشد، آنگاه اکی‌والان خنثی برابر جرم مولکولی اسید تقسیم بر تعداد گروههای کربوکسیل خواهد بود. بسیاری از فنلها (بویژه آنهایی که توسط گروههای الکترون کشنده استخلاف شده‌اند) آنقدر اسیدی‌اند که می‌توان آنها را با روشی مشابه اسیدهای کربوکسیلیک تیتر کرد. این روش را می‌توان برای اسیدهای سولفونیک نیز بکار برد.

فرمول مولکولی

هنگامی که جرم مولکولی و فرمول تجربی تعیین گردیدند، می‌توان مستقیما فرمولی مولکولی جسم را تعیین کرد. اغلب ، وزن فرمول تجربی و جرم مولکولی یکسان است. در چنین حالتی ، فرمول تجربی ، همان فرمول مولکولی است. در بسیاری از حالتها وزن فرمول تجربی کمتر از جرم مولکولی است. در چنینی حالتهایی ضروری است که تعیین گردد چند بار وزن مولکولی را باید به وزن فرمول تجربی تقسیم کرد و سپس رقم بدست آمده را در فرمو ل تجربی ضرب کرد تا فرمول مولکولی بدست آید.

مثال ساده در این مورد ، اتان است. بعد از تجزیه کمی عنصری ، فرمول تجربی CH3 برای اتان تعیین گردید. محاسبات نشان داد که جرم مولکولی اتان ۳۰ است. پس از تقسیم وزن مولکولی اتان (۳۰) بر وزن فرمول تجربی (۱۵) رقم ۲ بدست آمد. بنابراین ، باید فرمول مولکولی اتان ، ۲(CH3) یا C2H6 باشد.

برای مثال ، مجهولی که پیشتر در این فصل معرفی گشت، فرمول تجربی C7H14O2 بوده و وزن فرمولی آن ۱۳۰ است. اگر فرض کنیم که جرم مولکولی این ماده ۱۳۰ تعیین شده است، می‌توان نتیجه گرفت فرمول تجربی و فرمول مولکولی معادلند و ضمنا فرمول مولکولی باید C7H14O2 باشد.

روش کار : ۰٫۰۲g  اسید مجهول وزنی را وزن می کنیم و بعد آن را در ۱۰^cc  الکل سفید حل می کنیم و بعد به آن ۴۰^cc  آب مقطر می افزاییم و در قسمت آخر به آن ، به مقدار ۲ قطره شناساگر فنل فتالئین می افزاییم فنل فتالئین در محیط اسیدی بی رنگ است و در محیط بازی به بنفش است .

بعد از تهیه آن محلول به مرحله تهیه ی ۱۰۰^cc  محلول NaOH 0.1M تهیه می کنیم و در داخل بورت می ریزیم و مرحله ی بعدی مرحله ی انجام تیتراسیون است که آن را نیز انجام می دهیم و به محض اینکه رنگ محلول به رنگ بنفش می رسد شیر بورت را می بندیم و بعد جرم مولکولی اسید مجهول را  به دست می آوریم

استری شدن “تهیه اتیل استات”

مقدمه و تئوری :

استری کردن نمونه ای از یک واکنش تراکمی است که با حذف درون مولکولی و یا بین مولکولی یک مولکول کوچک تقطیر H₂O  از واکنش گرما همراه است در طی این واکنش استر از اجزای سازنده خود یعنی اسید و الکل یا استوکیومتری زیر به وجود می آید :

R COOH + HOR^/ + H₂O

 استر ها معمولا از واکنش الکل ها و یا فنل ها با اسید های کربوکسیلیک و یا مشتقات آنه تهیه می گردند .

حضور گروههای حجیم در نزدیکی محل انجام واکنش خواه در اسید ها یا الکل استری شدن را آهسته می سازد . در زیر فعالیت الکلها و اسید ها  را در استری شدن مشاهده می نمایید این مطلب در آبکافت استرها نیز صدق می نماید .

الکل ها           CH₃OCH > 1⁰ > 2⁰ > 3⁰

HCOOH > CH₃COOH > RCH₂COOH > R₂OH COOH > R₃CCOOH

چون این فرایند برگشت پذیر است حذف فراورده های جانبی (آب ) به تولید محصول بیشتر و کامل شدن واکنش کمک می کند . در استری کردن به روش فیشری از گاز HCL  به عنوان کاتالیزگر استفاده می شود . اما استری شدن اسیدهای کلرید آروماتیک ArCOCl  معمولاً در حضور باز انجام می گیرد .

در هیروکسی اسید ها که دارای هم عامل ایدی و هم عامل الکلی هستند اگر یک حلقه پنج یا شش ضلعی تشکیل شود استری شدن درون مولکولی اتفاق می افتد . بنابراین یک گاما و یا آلفا هیدروکسی اسید خود به خود آب از دست می دهد و یک استخر حلقوی را (ن کتون ) تولید می کند

 شرح کار :

ابتدا یک بالن ۱۰۰ سی سی را برداشته و مقدار cc15 اتانول مطلق ، cc30 استیک اسید و cc1 اسید سولفوریک غلیظ و چند عدد سنگ جوش را باهم مخلوط کرده و به مدت نیم ساعت رفلاکس می کنیم . بعد از سرد شدن به محتویات بالن cc5 آب نمک اشباع اضافه می کنیم و درون قیف جدا کننده  جداسازی دو              انجام می دهیم . فلز روی حاوی اتیل استات ( استر ) خواهد بود .

تهیه صابون

به نمک  اسید های چرب صابون گفته می شود.صابون ها ر از چربیها (چربی های حیوانی یا روغن های گیاهی یعنی دانه ها و میوه های گیاهی مانند بادام .نارگیل و خرما و…) تهیه می کنند.چربیها یک نوع استر می باشند و وقتی آنها را در حضور سود یا پتاس هیدرولیز می کند به اکل (گلیسرول)و نمک اسید مربوطه (صابون) هیدرولیز می شوند.به این عمل صابونی شدن گفته می شود در صابون ها گروه R شامل بیش از ۱۰ کربن است.

در صنعت دنبه مذاب (چربی گاو یا گوسفند) را با مقدار زیاد قلیا در یک ظرف بزرگ مخلوط کرده و آنرا حرارت می دهند و در این حال بخار آب بدان  وارد می کنند پس از کامل شدن هیدرولیز با افزایش سدیم کلراید صابون رسوب می نماید.گلیسیرین که محصول دیگر هیدرولیز است از محلول آبی بازیابی می شود.

معمولا نمک های سدیم اسید های چرب اشباع شده یا اشباع نشده سفت تر از نمک های پتاسیم مربوطه می باشند و حلالیت آنها نیزدر آب کمتر است.صابون پتاسیم بعلت نرم بودنش بیشتر در خمیر ریش یا شامپو استفاده می گردد.نمک های کلسیم .منیزیم و آهن اسیدهای چرب غیر محلول بوده و این امر سبب عدم کاربرد آنها به عنوان یک صابون می گردد .همچنین آب سخت که محتوی مقدار قابل ملاحظه ای از یون های ۳ لز یاد شده است مانع پاک کنندگی صابون می شوند.

صابون با گلیسیرین به طور مخلوط تولید می شود.برای جدا کردن آنها به مخلوط آب نمک غلیظ اضافه می شود.صابون در آب نمک حل نمی شود و چون از آب سبکتر است روی مخلوط بصورت خمیر جمع می شود.در صنعت آن را جدا کرده و به آن اسانس و رنگ دلخواه افزوده و در قالبهایی ریخته و خشک می کنند.

واکنش صابونی شدن بر خلاف هیدرولیز تعادلی نیست و بخوبی در جهت تشکیل محصولات پیشرفت می کند.صابون معمولی سدیم استئارات است که از ترکیب چربی استئارین با سود تولید می شود.

صابون در وهله ی اول بخاطر توانایی اش در شیرگون کردن چربیها .روغن ها.گریسها و سایر مولکول های آلی می تواند آنها را از پارچه و یا وسایل آلوده بزداید .تعلیق قطرات کوچکی از روغن ذر آب را شیرگون یا امولسیون می گویند.اگر روغن و آب را با هم برای مدت کوتاهی به آهستگی تکان دهیم و صبر کنیم تا مدتی بی حرکت باقی بمانند می بینیم که دو لایه دوباره نمایان می شود.حال اگر قبل از تکان دادن یک قطعه کوچک صابون به مخلوط اضافه کنیم و آنگاه به هم بزنیم یک شیرگون پدیدار می شود و ذرات روغن به صورت قطرات کوچکی در آب پخش می شوند.این شیرگون بسیار پایدار بوده و تمایلی برای جدا شدن به دو لایه آب و روغن از خود نشان نمی دهد.

علت پاک کنندگی صابون

صابون نمک قلیاییاسید چرب سیر شده یا سیر نشده با زنجیر بلند است که دارای دو قسمت است .سمت قطبی آن با آب و قسمت زنجیری دهیدرو کربنی صابون با ذرات چرک و چربی پیوند می دهد بدین ترتیب لکه چربی از روی الیاف پارچه به آب کشیده می شود و شناور می ماند.

توانایی برجسته صابون به عنوان یک امولسیون کننده در این است که دارای دو قسمت می باشد یکی گروه R  که چربی دوست بوده و در آب نامحلول است (لیپوفیل) و دیگری گروه COO – که آب دوست بوده و کشنده آب به سوی خود می باشد (هیدروفیل) و توسط حلال های آلی دفع می شود.

تشکیل یک لایه از صابون بر روی آب باعث ایجاد سطحی میان فاز محلول آبی و فازهای دیگر مانند هوا یا یک ذره چربی می نماید و سبب کف کردن صابون می گردد.اگر روغن به صورت قطرات کوچکی در اثر تکان دادن در آب پخش شده باشد مولکولهای صابون خود را در اطراف قطره می آرایند و در محلول مجموعه ای موسوم به مایسل تشکیل می دهند چون سطح هر قطره دارای بار منفی است قطرات یکدیگر را دفع نموده و در نتیجه لایه های روغن بهم آمیخته نمی گردند و بدین ترتیب روغن در آب شیرگون می شود.هرگاه مقدار کمی صابون در آب حل شود انتهای کربوکسیلات آن که آب دوست است در آب حل شده ولی انتهای هیدروکربنی آن که آب گریز است در آب حل نمی شود.در نتیجه صابون به صورت یک لایه به ضخامت یک مولکول سطح آب را می پوشاند.به علت تشکیل این لایه کشش سطحی آب به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد به همین سبب آب محتوی مقدار اندکی صابون با سرعت بیشتری لیوان را تر می کند تا آب خالص. این دوگانگی به انیون اسیدهای چرب خاصیت  Tension-Activity  یعنی موثر روی کشش سطحی مایعات می دهد.

شرح آزمایش

۱۲گرم روغن مایع را برداشته و درون یک بشر ۲۰۰میلی لیتری می ریزیم و سپس درون یک بالن ژوژه ۵گرم NaOH را در ۱۵ میلی لیتر آب به اضافه ۱۰ میلی لیتر اتانول حل می کنیم و به بشر محتوی روغن می افزائیم .

سپس در این لحظه بشر را درون یک حمام آب گرم به مدت زمان ۲۰ الی ۳۰ دقیقه می گذاریم تا روغن درون محلول اتانول و آب و هیدروکسید سدیم حل شود.

بعد از گذشت این مدت زمان بشر را از حمام آب گرم بیرون می آوریم و آن را مشاهده می کنیم تا ببینیم که آیا روغن درون محلول فوق حل شده است یا نه؟

در این هنگام که روغن درون حمام آب گرم است ، مقدار ۵۰ گرم Nacl را درون ۱۵۰ میلی لیتر آب حل می کنیم .

بعد از اینکه بشر حاوی روغن است را بیرون آوردیم محلول اشباع شده Nacl را به آن می افزائیم.

بعد از چند لحظه کوتاه که مقداری رسوب در محلول ظاهر شد محلول را توسط یک کاغذ صافی صاف می کنیم .

کاغذ صافی را در یک محیط قرار می دهیم تا رسوب درون آن خشک شود ، سپس حجم بدست آمده را اندازه گیری می کنیم و مقدار آن را گزارش می کنیم. مقدار بدست آمده رسوب صابون ۱۰٫۳۵ گرم می باشد.(بدون احتساب کاغذ صافی) 

تهیه سیکلوهگزانون

مقدمه:

اکسایش یک الکل به معنای حذف یک یا چند هیدروژن افزایش اکسیژن به سوبسترا و گزلتن که از کربن حاصل گروه  OH  می باشد.یک الکل نوع اول دارای ۲ هیدروژن α می باشد و می تواند یکی از آنها را از دست داده و به یک آلدئید تبدیل شود و یا هر دو هیدروژن را از دست داده و به یک کربوکسیلیک اسید تبدیل شود.

برای جلوگیری از تشکیل اسید کربوکسیلیک که محصول نامطلوب است کرومیک اسید را به الکل اضافه می کنند تا عامل اکسنده اضافی در مخلوط واکنش نباشد و آلدئید تشکیل شده را تقطیر می کنند.

یک الکل نوع ۲ می تواند تنها هیدروژن α خود را از دست داده و به یک کتون تبدیل شود.

یک الکل نوع ۳ فاقد هیدروژن α می باشد ولی یک عامل اکسید کننده ی اسیدی می تواند الکل را آبگیری نموده و به یک الکن تبدیل کرده و سپس آن را اکسید کند.

اکسایش الکلها بخش بزرگی را در سنتز ترکیات آلی تشکیل می دهند.از میان واکنش گرهایی که می توان برای اکسایش الکلها استفاده کرد می توان به ترکیبات Mn(VII) ,Cr(VI) اشاره نمود.اینها اکسنده های مناسبی هستند چون نمی توانند به آسانی کتون حاصل را اکسید کنند.

واکنش اکسایش سیکلوهگزانون به سیکلو هگزانول به صورت زیر است:

در این واکنش Cr(VI) به Cr(III) تبدیل می گردد که تغییر رنگ نارنجی به سبز تیره را به همراه دارد.

سرعت اکسایش الکلها با کرومیک اسید بسیار است و اگر اجسامی در محیط اسیدی قوی تجزیه شونده کرومیک ایندرید را در پیریدین حل می کنند یا KMNO4 بازی را به عنوان اکسنده به کار میبرند.

سیکلوهگزانون را میتوان از اکسایش سیکلوهگزانول توسط اسید کرومیک تهیه کرد. بدلیل اینکه کرومیک اسید نمی تواند به مدت طولانی پایدار بماند باید آنرا به مقدار لازم و تازه تهیه کرد. برای این کار از مخلوط سدیم بی کرومات یا پتاسیم بی کرومات و اسید سولفوریک استفاده می شود.

روش کار

۱۰ سی سی سولفوریک اسید غلیظ را به ۵۰ سی سی آب سرد در یک ارلن ۲۵۰ سی سی اضافه کنید. سپس ۱۰ گرم سیکلوهگزانول به آن اضافه کرده و کاملا به هم بزنید. در یک بشر کوچک محلولی از ۱۰٫۵ (ده و نیم) گرم سدیم دی کرومات دو آبه در ۲۰ سی سی آب تهیه کرده وآنرا به قیف جدا کننده منتقل کنید. دمای محلول اسید و الکل را در حدود ۳۰ درجه سانتیگراد تنظیم کرده و محلول دی کرومات را ضمن به هم زدن قطره قطره همراه به هم زدن شدید به آن اضافه کنید. واکنش گرمازا بوده و دمای مخلوط واکنش به سرعت زیاد خواهد شد. سرعت افزایش معرف را به گونه ای تنظیم کنید که دما از ۵۰ درجه سانتیگراد بالاتر نرود. در صورت افزایش بیش از حد دما، ارلن محتوی مخلوط واکنش را در حمام آب سرد بگذارید و دما را تا حدود ۵۰ درجه سانتیگراد پایین بیاورید. بعد از افزایش تمام دی کرومات، مخلوط واکنش را تا هنگامی به هم بزنید که دیگر افزایش دما مشاهده نشود. پس از آن محتوی ارلن را به مدت ۴۰ دقیقه ضمن به همزدن ملایم در دمای آزمایشگاه به حال خود بگذارید.

مخلوط واکنش را به یک بالن تقطیر ۲۵۰ سی سی منتقل کرده و حدود ۷۰ سی سی آب به آن اضافه کنید. مبرد را برای تقطیر ساده وصل کرده و با افزایش دو تکه سنگ جوش تقطیر مخلوط را تا به دست آوردن ۶۰ سی سی مایع تقطیر شده ادامه دهید.

 لایه آبی جمع آوری شده را با (نمک خوراکی) NaCl اشباع نموده (حدود ۱۰ گرم) و لایه آلی (بالایی) که سیکلوهگزانون میباشد را توسط قیف جداکننده جدا کنید. در صورت تمایل به راندمان گیری دقیق، فاز آبی را با کمی اتر و یا دی‌کلرو متان استخراج کرده و پس از تبخیر حلال، باقیمانده را به سیکلوهگزانون قبلی اضافه کنید. سیکلوهگزانون ناخالص حاصل را با کمی منیزیم سولفات انیدر (MgSO₄) خشک کنید و سپس آنرا در یک بالن تقطیر کوچک ریخته و تقطیر کنید. مایع جمع آوری شده در محدوده دمایی ۱۵۵ – ۱۵۱ درجه سانتیگراد، سیکلوهگزانون خالص میباشد.

تهیه بنزوئیک اسید از تولوئن

تئوری:

بنزوئیک اسید، (C₇H₆O₂ (C₆H₅COOH، یک ترکیب بلوری بی رنگ (سفید دیده می‌شود) است. بنزوئیک اسید ساده‌ترین کربوکسیلیک اسید آروماتیک نیز می‌باشد. این ماده یک اسید ضعیف محسوب می‌شود. از نمک‌های آن به عنوان نگهدارنده‌های غذایی استفاده می‌شود، همچنین در ساخت بسیاری از ترکیبات آلی دیگر از بنزوئیک اسید استفاده می‌شود.

تاریخچه

بنزوئیک اسید در قرن شانزدهم میلادی کشف شد. اولین بار شخصی به نام Nostradamus از تقطیر خشک ماده‌ای سنتی به نام gum benzoin بدست آورد. در سال ۱۸۷۵ شخصی به نام Salkowski نیز پی به خواص ضد قارچ بنزوئیک اسید برد.

روشهای تهیه

روش تجاری

یکی از روشهای تجاری ساخت بنزوئیک اسید، اکسایش جزئی تولوئن با گاز [

[اکسیژن]] در مجاورت کاتالیزور کبالت یا منگنز نفتنا

ت است که با بازده

بالا و رعایت اصول محیط زیستی (شیمی سبز) انجام می‌شود که تصویر واکنش مربوطه را در زیر می‌بینید  

روش آزمایشگاهی

بنزوئیک اسید مادهٔ ارزان قیمت و در دسترسی است، در نتیجه در صورت نیاز به آن لازم نیست زحمت سنتز آن را متقبل شویم و فقط کافی است نمونهٔ تجاری آن را خریداری کرده و متناسب با کارمان آن را خالص سازی کنیم. که برای اینکار استفاده از روش تبلور مجدد با دو حلال با حلال‌های اتانول و آب بسیار مناسب می‌باشد. ولی در هر صورت می‌توان آن را به روش‌های

زیر نیز سنتز کرد:

با هیدرولیز

از هیدرولیز بنزونیتریل، بنزآمید در محیط‌های اسیدی و یا بازی شدید می‌توان بنزوئیک اسید یا آنیون آن را بدست آورد

از بنزالدهید

همچنین می‌توان با استفاده از واکنش کانیزارو ی تقاطعی بنزوئیک اسید را از بنزالدهید ساخت که واکنش مربوط به آن را در زیر می‌بینید:

از بنزیل الکل

همچنین می‌توان از اکسایش بنزیل الکل در حضور محلول پتاسیم پرمنگنات داغ نیز استفاده کرد. در این روش بلافاصله بعد از واکنش باید محلول در حالت داغ فیلتر شود تا منگنز دی اکسید تشکیل شده جدا شود و سپس محلول به حال خود رها می‌شود تا بلورهای بنزوئیک اسید تشکیل شود.

مصارف 

به عنوان خوراک واحدهای صنعتی

برای تهیهٔ بنزیل کلرید

بنزیل کلرید (C₆H₅COCl) از واکنش تیونیل کلرید (یا پنتاکلرید فسفر یا تری کلرید فسفر یا فسژن) با بنزوئیک اسید به دست می‌آید. با استفاده از بنزیل کلرید می‌توان بسیاری از مشتقات بنزوئیک اسید را ساخت از جمله بنزیل بنزوآت که یک طعم دهندهٔ مصنوعی می‌باشد.

برای تهیهٔ فنول

فنول (C₆H₅OH) از کربوکسیل زدایی همراه با اکسایش در دمای ۳۰۰^oC الی ۴۰۰^oC بدست می‌آید. البته این فرایند می‌تواند در حضور کاتالیزور نمک کبالتII در ۲۰۰^oC هم انجام پذیرد. فنول (Phenol) نیز استفاده‌های بسیاری دارد، که مهمترین آنها تبدیل فنول به سیکلوهگزانول می‌باشد که سرآغازی برای تولید نایلون است.

وبرای ساخت بسیاری مواد دیگر

نگهدارندهٔ غذا

بنزوئیک اسید و نمک‌هایش به عنوان نگهدارندهٔ غذا مصرف دارند که به نام‌های E۲۱۲، E۲۱۱، E۲۱۰ و E۲۱۳ شناخته می‌شوند. هر کدام از این نمک‌ها از واکنش مستقیم یا واکنش با نمک‌های سدیم، پتاسیم یا کلسیم تهیه می‌شوند. در اصل بنزوئیک اسید از رشد قارچها، مخمرها و بعضی باکتریها جلوگیری می‌کند. نحوهٔ اثر بنزوئیک اسید اینگونه‌است که در ابتدا بنزوئیک اسید جذب سلول می‌شود، اگر pH درون سلولی به ۵ یا کمتر تغییر کند، تخمیر ناهوازی گلوکز از طریق Phosphofructokinase به میزان ۹۵٪ کاهش می‌یابد و این خود باعث نابودی آنها می‌شود. مقدار معمول استفاده از بنزوئیک اسید و نمک‌هایش به عنوان نگه دارنده بین ٪۰٫۰۵-٪۰٫۱ می‌باشد. البته در بعضی غذاها باید از سطوح بالاتری از بنزوئیک اسید استفاده شود که مقادیر ماکسیمم آن در قوانین بین المللی غذا موجود است. البته نگرانی‌هایی وجود دارد مبنی بر اینکه بنزوئیک اسید با آسکوربیک اسید (ویتامین C) موجود در نوشابه‌ها واکنش داده و مقادیر بسیار کم (ولی در دراز مدت خطرناک) بنزن تولید می‌شود.

دارو

اسید بنزوئیک جزئی از پماد Whitfield است که برای درمان بیماری‌های قارچی پوست و مو استفاده می‌شود.

خطرات بنزوئیک اسید

بنزوئیک اسید یک محرک پوست و چشم است. پس باید از تماس آن با پوست و چشم احتراز شود

شرح آزمایش

یک بالن ته گرد فاقد شاخه ی جانبی را برداشته ۳g پرمنگنات پتاسیم .۵۰cc  آب مقطر . ۲ml سود غلیظ و ۴cc  تولوئن را در آن ریخته چند گرم سنگ جوش به آن اضافه کرده به مدت ۶۰ دقیقه تقطیر برگشتی را انجام داده سپس محتوی را در یک بشر ریخته و با اسید سولفوریک اسیدی کرده و سپس به آن سولفیت سدیم جامد اضافه کرده تا رنگ محلول زایل گردد.روی بن ماری قرار داده تا حجم نصف شود سپس بشر را به کناری گذاشته تا سرد شود و اسیدبنزوئیک متبلور شود.سپس بوسیله ی قیف بوخنر و پمپ خلا صاف کرده و با آب مقطر کم حل کرده و مجددا کریستاله نموده آنگاه پس از خشک شدن مقدار آن را به دست آورید

تهیه سیکلوهگزانون اکسیم

مقدمه:

اکسیمها ترکیباتی هستند که دارای گروه عاملی زیرهستند و اتم کربن برای تکمیل هشت تایی خود به دو گروه دیگر نیز متصل می شود.

OH-N=C

یکی از مهمترین مشتقاتی که برای شناسایی آلدهیدها و کتون ها ساخته می شود مشتق اکسیم است.اکسیم ها از واکنش هیدروکسیل آمین هیدروکلراید با آلدئیدها و کتونها بدست می آید .کلیه کتون ها مخصوصا کتونهای حلقوی و مایع به سرعت به اکسیم تبدیل می شوند.اکسیم ها غالبا جامداند و برای شناسایی آلدئید و کتون ها بکار می روند.

 برخی از ترکیبات مرتبط با آمونیاک می توانند در محیط اسیدی به گروه کربونیل افزوده شوند و مشتقهایی تشکیل دهد که بیشتر برای مشخص کردن و شناسایی آلدهیدها و کتونها اهمیت دارند. فرآورده که همان اکسیم است ، دارای پیوند دوگانه ی کربن- نیتروژن است. ترکیبات اکسیم در پزشکی کاربرد دارند به عنوان مثال به عنوان پادزهر برای عوامل عصبیnerve agent مورد استفاده قرار می گیرند. nerve agent ، مولکولهای acetylcholinesterase را بوسیله ی فرآیند phosphonylation غیرفعال می کند. ترکیبات اکسیم می توانند مولکولهای acetylcholinesterase را دوباره فعال نمایند. اکسیم perillaldehyde به عنوان شیرین کننده ی ساختگی در زاپن مورد استفاده قرار می گیرد که ۲۰۰۰ مرتبه شیرین تر از ساکارز می باشد. سیکلوهگزانون را میتوان از اکسایش سیکلوهگزانول توسط اسید کرومیک تهیه کرد. بدلیل اینکه کرومیک اسید نمی تواند به مدت طولانی پایدار بماند باید آنرا به مقدار لازم و تازه تهیه کرد. برای این کار از مخلوط سدیم بی کرومات یا پتاسیم بی کرومات و اسید سولفوریک استفاده می شود.

 روش انجام ازمایش:

۲ گرم هیدروکسیل امین هیدرو کلرید را در ۲۰ میلی لیتر اب مقطر حل می کنیم .سپس به ان ۱۲ میلی لیتر هیدروکسید سدیم ۳ نرمال اضافه نمایید و پس از ان ۲ گرم سیکلو هگزانون به ان بیافزایید به محلول حاصل انقدر قطره قطره سود اضافه نمایید  تا محلول خنثی شود . محلول را با هم زن انقدر بهم میزنیم تا رسوب زیادی تشکیل شود و تمام نوکلیوفیل با سیکلو هگزانون واکنش دهد.

عوامل خطا:

هیدروکسیل امین مایع در مجاورت هوا اکسیده می شود به دلیل نا پایدار بودن این ترکیب از نمک هیدروکسیل امین هیدرو کلرید استفاده می شود برای ازاد کردن نوکلئوفیل از نمک به باز نیاز داریم تا محلول خنثی شود اما اگر محیط قلیایی شود گروه   به عنوان نوکلئوفیل رقابت می کند.اگر محیط   اسیدی باشد موجب پروتونه شدنه سیکلو هگزانون شده و این ترکیب تمایلی به واکنش با نوکلئوفیل ندارد.

تهیه بنزیلیک اسید

مقدمه:

بنزیلیک اسید (α_هیدروکسی دی فنیل استیک اسید )جامد سفید رنگی است با نقطه ذوب ۱۵۱ درجه سانتی گراد و جرم مولکولی ۲۲۸ می باشد.

هیدرولیز به معنای شکسته شدن توسط آب می باشد.در محیط اسیدی H2O و در محیط بازی OH به عنوان نوکلئوفیل با مولکول آلی وارد واکنش می گردد.

بنزیل در محیط قلیایی به بنزیلیک اسید تبدیل می گردد:

از هیدرولیز دی کتونها کربوکسیلیک اسیدها حاصل می شوند.اگر بنزیل را با یک باز قوی حرارت دهند به نمک α-هیدروکسی دی فنیل استات تبدیل می گردد.این نوآرایی درون مولکول با افزایش یون هیدروکسید به دی کتون شروع شده و با انتقال گروه آریل با الکترونهای پیوندش (نوآرایی کربانیون) به اتم کربن مجاور ادامه می یابد.همزمان با آن پروتون مولکول تغییر مکان داده و آنیون پایدار تشکیل می گردد.

شرح کار:

۵/۲ گرم هیدروکسید پتاسیم را در ۱۰ میلی لیتر آب در یک بالن حل کنید و سپس ۶ میلی لیتر اتانول و ۵/۲ گرم بنزیل به آن اضافه کنید و به همراه چند عدد سنگ جوش به مدت ۳۰-۲۰ دقیقه رفلاکس کنید سپس سیستم را خاموش کرده و محتوی بالن را در داخل یک بشر ۱۰۰ میلی لیتر ریخته اجازه دهید سرد شود و آن را در داخل حمام یخ بگذارید و به آرامی حدود ۱۰ میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ اضافه کنید تا محلول اسیدی شود (با کاغذ تورنسل امتحان کنید زیرا اگر اسید زیاد بریزید امکان دارد مولکول ها بشکند.) بلورهای اسید بنزیلیک به دست آمده را روی قیف بوخنر صاف کنید و آن را مقدار کمی آب مقطر کاملا سرد بشویید تا عاری از کلریدها گردد و بگذارید تا خشک شود رنگ محصول به دست آمده و وزن آن را گزارش نمایید

رنگ های آزو _ تهیه متیل اورانژ

ین گروه از رنگها شامل بزرگترین و مهمترین دسته رنگها بوده ، بطور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخص‌ترین ویژگی این رنگها داشتن یک یا چند گروه آزو N≡N- است که بین دو قسمت آلی رنگ به عنوان پل عمل می‌کنند و حداقل یکی از این گروه‌ها آروماتیک هستند. توسط گروه کرموفوری (رنگزای) آزو ، می‌توان طیف وسیعی از رنگها مثل زرد ، قرمز ، نارنجی ، آبی ، سبز ، بنفش و سیاه را سنتز کرد.

فرایند تهیه رنگهای آزو

روشهای مختلفی برای تهیه این نوع رنگها وجود دارد، ولی عموما آنها را از کوپلاسیون مواد دی‌آزونیوم تولید می‌کنند. این مواد از واکنش دی آزوتاسیون آمینهای آروماتیک نوع اول حاصل می‌شوند. واکنش دی‌آزوتاسیون در سال ۱۸۶۲ توسط “گریس” کشف شد و باعث تحول در صنایع رنگسازی گردید.

در این واکنش ، فنلها ، نفتلها و آریل آمینها به عنوان مواد کوپلاسیون بکار برده می‌شوند. در رنگهای حاصله گرده آزو بعنوان رنگزا و گروه‌های هیدروکسی یا آمینو به عنوان آکسوکروم ( تشدید کننده قدرت نفوذ رنگ ) شناخته می‌شوند.

طبقه بندی رنگهای آزو

این رنگها را برحسب تعداد گروه‌های آزو بصورت رنگهای مونو آزو ، دی آزو و پلی‌آزو طبقه‌بندی می‌کنند.

رنگهای منو آزو

این رنگها دارای یک گروه آزو بوده و از پر استفاده‌ترین گروه‌های آزو هستند. این رنگها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• رنگهای فاقد گروه‌های کربوکسیلیک و سولنونیک : این گروه از رنگها با توجه به کاربردشان به شکل زیر دسته‌بندی می‌شوند:

1. رنگهای حلال : مانند زرد آنیلین یا نارنجی سودان G که به عنوان حلال سایر رنگها بکار می‌روند.
2. رنگهای بازی یا کاتیونی : از قدیمی‌ترین رنگهای سنتزی هستند و موارد استعمال فراوانی در رنگرزی الیاف طبیعی دارند، اما دارای ثبات کافی نیستند.
3. رنگهای دندانه‌ای : این رنگها دارای گروه‌های هیدروکسی ارتو نسبت به گروه آزو هستند که تشکیل کمپلکس فلزی با نمکهای مختلف از جمله بی‌کرومات می‌دهند. از این گروه می‌توان مردانت قرمز ۲۸ و مردانت قهوه ای ۵۴ را نام برد.

• رنگهای دارای گرده اسیدی : چهار رنگ معروف نارنجی (نارنجی ، نارنجی ، نارنجی ، (متیل اورانژ و نارنجی) جز این گروه هستند و از دی‌آزوتاسیون آمینهای حلقوی و سولفانیلیک اسید ، سنتز می‌شوند.

رنگهای دی‌آزو

• رنگهایی که دو گروه آزو دارند : در ساختمان این رنگها ، ماده کوپلاسیون از دو طرف توسط دو گروه دی‌آزونیوم جفت می‌شوند. Z : ماده کوپلاسیون و A و ’A :ترکیبات دی آزونیومتعداد این رنگها محدود و اغلب غیر قابل حل در آب است که از لحاظ کاربردی جز رنگهای اسیدی دندانه‌ای و مستقیم محسوب می‌شوند. یکی از مهم‌ترین این رنگها ، اسید بلک است.

رنگهای تترا آزونیوم

در این رنگها ماده کوپلاسون با یک ترکیب تترا آزونیوم جفت می‌شود. از مهمترین این رنگها قرمز کنگو بوده که از جفت شدن بنزیدین با دو گروه نفیتونیک اسید تهیه می‌شود. این رنگها از فراوان‌ترین رنگهای دسیس آزو هستند و در بر گیرنده پیگمانها ، رنگهای مستقیم و همچنین تعدادی از رنگهای اسیدی و دندانه‌ای هستند. ماده D در ترکیب این رنگها معین کننده نوع رنگ اسیدی یا دندانه‌ای است. دی آمینها مانند بنزیدین نمونه‌ای از این ترکیب هستند.

قرمز کنگو به عنوان یکی از رنگهای این گروه جزو رنگهای مستقیم محسوب شده و برای رنگرزی الیاف پلی‌آمید ، پشم و سلولز

 بکار می‌رود. همچنین به علت نداشتن ثبات کافی بیشتر در تیتراسیون‌ها بعنوان معرف استفاده می‌شود.

رنگهای مستقیم

رنگهایی هستند که بدون افزودن نمک یا افزودنیهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

شرح آزمایش:

آزمایش در ۳ مرحله انجام میگیرد:

۱-در یک بشر ۲ گرم سدیم نیتریت را در حدود ۱۰ میلی لیتر آب مقطر حل می کنیم و در حمام آب یخ قرار می دهیم.

۲-در یک بشر دیگر ۳ گرم سولفانیلیک اسید را در حدود ۱۰ میلی لیتر سود دو نرمال حل نموده و محتویات بشر اول را به این بشر اضافه می کنیم.این بشر را در حمام آب و یخ قرار می دهیم و به آرامی و همراه با همزدن حدود ۲۵ میلی لیتر اسید کلریدریک چهار نرمال به آن اضافه می کنیم.دما را در حدود ۵ درجه سانتی گراد نگه می داریم.

۳-محلولی از انحلال ۴ گرم دی متیل آنیلین را در ۵۰ میلی لیتر سود دو نرمال تهیه کرده و به آهستگی و به دفعات به محتویات بشر قبلی می افزاییم.بلورهای قرمز متیل اورانژ حاصل می گردد.جهت جداسازی محصول محلول اشباع کلراید سدیم به آن افزوده و در حمام آب و یخ قرار می دهیم.سپس رسوب را صاف نموده و پس از خشک کردن توزین نموده و راندمان را تعیین می کنیم.

واکنش دیلز – آلدر

مقدمه:

واکنش دیلز –آلدر واکنشی است که در آن یک آلکن با یک دی ان مزدوج (۱و۳-دی ان) واکنش می دهد و مشتقی از سیکلو هگزن ایجاد می کند.به آلکن معمولا دی ان دوست یا دی انوفیل می گویند.واکنش اتیلن با بوتا دی ان منجر به تشکیل سیکلو هگزن می شود.

واکنش دیلز – آلدر یکی از مهمترین روش های سنتزی است که در دسترس شیمیدانان آلی است.چنانچه بجای آلکن از یک آلکین استفاده شود مشتقی از ۱ و ۴- سیکلوهگزا دی ان بدست می آید.

واکنش دیلز – آلدر روشی بسیار مناسب برای تشکیل پیوند کربن – کربن و ترکیبات حلقوی شش ضلعی می باشد.در این واکنش پیوندهای کربن –کربن دارای پیوند π در دی انوفیل ازیک طرف و کربنهای ۱ و ۴ – دی ان از طرف دیگر تشکیل می شود بنابراین روی هم رفته دی انوفیل به صورت ۱ و ۴ به دی ان افزایش می یابد.بنابراین پیوندهای دوگانه مزدوج علاوه بر واکنش های معمولی آلکنها مانند افزایش الکترون دوستی در واکنشی دیگر یعنی واکنش دیلز – آلدر نیز شرکت می کنند.این تبدیل که به حلقه افزایی دیلز –آلدر معروف است پیوندهای جدید همزمان و به صورت فضا ویژه تشکیل می شوند. با توجه به اینکه ایجاد کربنهای کایرال امری نه چندان آسان در سنتزهای آلی می باشند، توانایی این واکنش در تشکیل راحت ترکیبات با مراکز نامتقارن اهمیت این دسته از واکنش ها را دو چندان می نماید. از جمله دی انهای مورد استفاده در کاربردهای واکنش دیلز – آلدر ترکیبات حلقوی سولفوردار می باشد. در سالهای اخیر مطالعات زیادی روی ترکیبات حلقوی سولفوردار جهت سنتز ترکیبات مختلف شده است. در این میان ترکیبات حلقوی سولفوردار H 2- تیوپیران -۴- ا‌ًُن از اهمیت خاصی برخوردار می باشند. اهمیت این ترکیبات از آنجا ناشی می شود که با استفاده از واکنش دیلز – آلدر این ترکیبات می توان بر محدودیت اساسی واکنش های دیلز – آلدر یعنی واکنش پذیری کم یا عدم واکنش پذیری دی انهای سیس غلبه نمود. دی انهای سیس اغلب هیچ محصول افزایشی در واکنش با دی انوفیلها تولید نمی کنند ولی در عوض دی انهای ترانس هزار برابر فعالتر از دی انهای مشابه سیس می باشند. این عدم واکنش پذیری مربوط به ازدحام فضایی موجود در دی انهای سیس می باشد. یک استراتژی مناسب جهت فائق آمدن بر این مشکل، استفاده ازH 2- تیوپیران -۴- ان می باشد. اولین بار گروه پروفسور Ward و همکارانش از کانادا موفق به انجام واکنش های دیلز – آلدر با استفاده از این ترکیبات به عنوان جانشینان مناسب دی انهای سیس شدند.

این گروه با انجام واکنش دیلز – آلدر بین دی هیدروتیوپیران -۴-ان با دی انوفیلهای خاص و در ادامه سولفورزدایی محصولات، موفق به شناسایی محصولاتی شدند که هم ارز با محصولات دیلز – آلدر حاصل از دی انهای سیس که توانایی شرکت در واکنش دیلز – آلدر را نداشتند، می باشند.  با توجه به اهمیت این واکنشها، بر آن شدیم که در این پژوهش به ادامه مطالعات بپردازیم و سنتز ترکیبات جدیدی از این نوع را انجام دهیم.

شرح آزمایش:

در یک بالن تقطیر کاملا خشک حدود ۳ گرم آنتراسن .۲ گرم مالئیک انهایدراید و ۲۰ میلی لیتر تولوئن می ریزیم و ۲ عدد سنگ جوش اضافه کرده ۴۰ دقیقه رلکس می کنیم.پس از خنک شدن محتویات بالن رسوب حاصل را صاف می کنیم بعد از خشک شدن رسوب راندمان را محاسبه می کنیم