실험 : 아스피린 만들기

실험 목적: 가장 성공적인 의약품의 하나인 아스피린의 합성을 통하여 유기합성의 의미를 배운다.

[배경]

합성 의약품 중에서 가장 성공적인 것으로 알려진 아스피린(aspirin)은 아세틸살리실산(acetylsalicylic acid)이라는 화합물로 방향족 벤젠 분자에 카복실기와 에스터기가 결합된 비교적 간단한 구조로 되어있다.

[반응]

아스피린은 유기산의 일종으로 값이 싼 화합물인 살리실산에 결합 되어 있는 작용기(functional group) -OH 를 에스터화 반응(esterification)으로 변환시켜서 합성할 수 있다. 에스터화 반응은 카복실산과 알코올이 반응하여 에스터가 생성되는 반응으로 산성용약에서 매우 빠르게 일어난다. 카복실산 대신 카복실무수물 (carboxyl anhydride)를 이용하기도 한다.

아스피린 합성에서는 카복실 무수물로 아세트산 무수물을 이용하고, 촉매로 소량의 인산을 사용한다.

[실험방법]

1. 살리실산 2.5g을 50ml 삼각플라스크에 넣고 아세트산 무수물 3ml을 넣는다. 이때 용기 벽에 묻은 살리실산을 모두 씻어낼 수 있도록 용기벽을 따라 무수물이 흘러내리도록 하는 것이 좋다.

2. 물중탕장치를 준비하여 삼각플라스크를 고정시킨다.

3. 85%인산 3~4방울을 촉매로 넣어 주고 70~85℃로 유지하여 10분간 가열하면 반응이 완결된다.

4. 이 용액에 증류수 2ml를 조심스럽게 넣어서 반응하지 않고 남아있는 아세트산 무수물을 분해시킨다.

5. 아세트산 증기가 더 이상 발생하지 않으면 플라스크를 물중탕에서 꺼내 증류수20ml를 넣어주고 실온에서 냉각시킨다. 냉각시켜도 결정이 생성되지 않을 경우 유리막대로 플라스크 안쪽을 긁어준다.

6. 생성된 결정을 감압 여과기로 걸러낸 후, 다른 거름종이로 옮겨 공기중에서 10~20분동안 말려서 무게를 잰다.

[생각해 볼 점]

1. 예상되는 아스피린 생성량과 자신이 만든 아스피린 양의 비율을 수득률이라고 한다. 자신의 실험 결과 수득률은? 수득률이 100% 이상으로 나올 수도 있을까? 그렇다면 그 이유는?

2. 만들어진 아스피린에는 다른 물질이 섞여 있을 수 있다. 이를 분리할 수 있는 방법이 있을까?

3. 만들어진 아스피린이 아스피린임을 어떻게 확인할 수 있을까?

[아스피린이야기]

1890년에 처음 합성되어 사용하기 시작한 아스피린은 가장 오래된 합성의약품으로 지금까지 가장 널리 사용되고 있는 해열진통제이다. 사람에 따라서 아스피린에 대한 알러지 현상을 보이거나 소화불량 등의 부작용이 있으며, 2~16세 어린이에게는 심각한 간 질환이나 중추신경계 이상을 일으키는 것으로 알려졌다. 그러나 최근에는 진통 효과 이외에도 혈전을 만들어내는 프로스타그란딘(oristaglandin)의 생성을 막아주는 효과가 있는 것으로 밝혀져서 뇌졸중과 심장질환의 예방 및 치료제로 다시 관심을 모으고 있다.

영국의 외과의사였던 죠셉 리스터 (Joseph Lister,1827~1912)가 처음으로 페놀(C6H5OH)을 외과용 살균제로 사용하였다. 그 후 1870년대에 처음으로 합성된 살리실산을 복용하면 체내에서 살균력이 있는 페놀로 변한다는 사실이 알려졌다. 그러나 살리실산을 내복용 살균제로 효과가 없었고, 오히려 해열 효과가 있다는 사실이 밝혀졌다. 더욱이 살리실산은 대부분의 경우에 심한 구역질을 일으켜서 의약품으로 사용할 수 없었다.

마침내 독일의 제약회사 바이엘의 하학자 페린스 호프만(Felix Hoffmann)이 살리실산의 아세틸 유도체를 합성하고, 해열과 관절염 통증 억제에 뛰어난 효능이 있다는 사실을 알아냄으로써 아스피린이 상용화되기 시작하였다. 아스피린 이라는 이름을 조팝나무(Spirea)의 식물에서 처음으로 살리실산을 얻었기 때문에 붙혀졌다.

경희대학교 응용화학과 2008.10.