Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.

Rechtzeitig zur Maibowle
Bunte Farben aus weißen Pulvern
Aspirin und Paracetamol im chemischen Vergleich

Es ist wieder so weit: Nach extensivem Genuss des Naturprodukts Maibowle hat man Kopfschmerzen. Da hilft nur die "Chemie": Man greift nach dem Schächtelchen mit dem Aspirin. Und wenn man im kühlen Maienlüftchen zu lange draußen gesessen ist und sich dabei eine kräftige Erkältung zugezogen hat, reicht es nicht aus, eifrig Vitamin C zu schlucken oder heißen Zitronensaft zu trinken: Dann ist Paracetamol als Fiebersenker gefragt.

Und gefragt hat auch ein Schüler - erst sich und dann mich: Er habe in seiner Facharbeit folgende Aufgabe zu lösen: "Was ist der chemische Unterschied zwischen Aspirin und Paracetamol?"

Was sind das für Substanzen? Zeichnen wir einmal die beiden Strukturformeln nebeneinander.

Aus den Strukturformeln leiten wir zunächst die chemischen Namen her:

Aspirin ist Acetylsalicylsäure (abgekürzt: ASS).
Paracetamol ist 4-Hydroxy-N-acetyl-amino-benzol oder 4-Hydroxy-acetyl-anilid.

(Zur Herkunft der Bezeichnung Aspirin klicke hier.)

Beim Betrachten der beiden Formeln sehen wir, wie wir zur vergleichenden Untersuchung experimentell vorgehen müssen.

Eine Vorbemerkung
Die Medikamente werden in unterschiedlichen Zubereitungen angeboten. Am besten ist es, wenn man Tabletten nimmt, die keinen Lacküberzug haben. Auch Zäpfchen sind ungeeignet. Natürlich verwendet man für die folgenden Versuche auch keine stofflichen Mischungen wie Aspirin Plus (Ascorbinsäure).

Befassen wir uns zunächst mit den freien funktionellen Gruppen
Beim Aspirin handelt es sich um eine Carbonsäure, beim Paracetamol um ein Phenol. Erste wirkt stärker sauer als letzteres.

Versuch 1: Messen des pH-Werts der Lösungen Wir schlämmen je eine Tablette Paracetamol und die gleiche Menge an Aspirin in 30 ml destilliertem Wasser auf, filtrieren und messen den pH-Wert.

Aspirin reagiert in Lösung mit pH = 2,75 stärker sauer, Paracetamol mit pH = 6,80 fast neutral.

Nun geht es um die phenolischen Funktionen
Beim Aspirin handelt es sich um ein verdecktes Phenol, bei Paracetamol um ein offenes. Eisen(III) reagiert mit Phenolen zu blau bis violetten komplexen Farbstoffen. (Was Komplexverbindungen sind und alles Wichtige über ihren Aufbau erfahren Sie auf unserer Spezial-Webseiten-Gruppe zur Komplexchemie.)

Versuch 2: Nachweis des phenolischen Charakters Zu einer Probe der in Versuch 1 nach Filtration erhaltenen Lösung geben wir einige Tropfen einer 5%igen Eisen(III)-chlorid-Lösung.

Wie erwartet bildet Aspirin mit Eisen(III)-Ionen keinen Komplex. Eventuell ist eine geringe Farbvertiefung der gelben Lösung zu erkennen. Mit Paracetamol erhalten wir einen tiefblauen Komplex.

Komplex des Paracetamols mit FeCl₃ (Foto: Daggi)

In beiden Stoffen ist Essigsäure gebunden
Einmal als Phenolester und das andere Mal als Säureamid, genau als Anilid. (Zur Synthese von Aspirin klicke hier.) In unserer Webseite zur Untersuchung von Aspirin haben wir die Essigsäure mit 10%iger Natronlauge abgespalten. Wenn wir die Reaktionsmischung dann kräftig mit Salzsäure ansäuern, muss es nach Essigsäure riechen. Das versuchen wir hier auch.

Versuch 3: Alkalische Hydrolyse der beiden Medikamente Wir kochen zur Hydrolyse je eine halbe Tablette von Aspirin und getrennt davon in einem anderen Gefäß eine halbe von Paracetamol 10 min mit Natronlauge (w = 10 %) (C), lassen abkühlen und geben Salzsäure zu (c = 2 mol/l) (Xi). Mit Indikatorpapier prüfen wir nach, ob die Mischungen wirklich sauer sind! Dann machen wir eine Geruchsprobe.

In diesem Zusammenhang ist auch zu verstehen, warum Schmerztabletten mit Acetylsalicylsäure, die nach Essig riechen, nicht mehr verwendet werden sollten. Die waren offensichtlich großer Wärme und Feuchtigkeit ausgesetzt gewesen. Es wird nicht nur die Wirkung beeinträchtigt, sondern es entstehen auch den Magen schädigende phenolischen Abbauprodukte. Betroffen davon sind vor allem die im Ausland oftmals erhältlichen Tabletten in Glasflaschen. Haltbarer sind die Tabletten, die in Folien ("Blister") eingeschweißt worden sind.

Der deutliche Geruch nach Essigsäure zeigt, dass beide Medikamente gebundene Essigsäure tragen. Aus Aspirin entsteht Salicylsäure. Aus Paracetamol sollte p-Aminophenol entstehen.

Leider ist bei der alkalischen Hydrolyse von Paracetamol die Lösung dunkelbraun, ja fast schwarz geworden. Grund: Es entsteht nicht das gewünschte p-Aminophenol, sondern in diesem Milieu durch Oxidation mit Luftsauerstoff sofort eine gelbbraune Verbindung mit chinoider Struktur.

Oxidation von p-Aminophenol

Diese Verbindung bildet dunkelfarbige Polymere. Es resultiert insgesamt eine schwarzbraune Brühe, mit der man nicht weiter experimentieren kann.

Produkt der alkalischen Hydrolyse von Paracetamol (Foto: Daggi)

Deshalb kann man den folgenden Versuch nur mit Salicylsäure machen.

Versuch 4: Nachweis des phenolischen Charakters der Hydrolyseprodukte Wir neutralisieren eine Probe von der Produktlösung der Aspirinhydrolyse aus Versuch 3. Dann tropfen wir etwas Eisen(III)-chlorid-Lösung zu und vermischen.

Es gibt einen rotvioletten Farbkomplex, weil jetzt ein Phenol entstanden ist. Wenn die Lösungen zu dunkel gefärbt sind, muss man sie mit destilliertem Wasser verdünnen.

Komplex des hydrolysierten Aspirins mit FeCl₃ (Foto: Daggi)

Um auch die Untersuchung von Paracetamol zu ermöglichen, wenden wir die saure Hydrolyse an.

Versuch 5: Saure Hydrolyse der Medikamente Wir kochen je eine halbe Tablette der beiden Medikamente für 10 min in 10 ml Salzsäure (c = 2 mol/l) (Xi). Nach Abkühlen filtrieren wir ab. Dann machen wir die Geruchsprobe. Anschließend wird neutralisiert (pH-Wert prüfen!). Die Lösungen werden mit Eisen(III)-chlorid-Lösung versetzt.

Es riecht in beiden Fällen deutlich nach Essigsäure. Diesmal findet keine Oxidation statt, weil das p-Aminophenol im sauren Bereich gegenüber Sauerstoff stabil ist. Außerdem ist die Lösung des Paracetamols hellgelb geworden, die des Aspirins ist dagegen farblos geblieben. Zu der Eisen(III)-chlorid-Probe: Beim Hydrolyseprodukt des Aspirins wird die Lösung wie bei Versuch 4 wieder rotviolett, bei dem Hydrolyseprodukt von Paracetamol diesmal lilafarben.

Mit p-Aminophenol kann man Farbstoffe synthetisieren
Das aus dem Paracetamol entstandene p-Aminophenol ist ein reizvoller Stoff. Mit dem können wir zum Beispiel eine Azokupplung versuchen. Wir verwenden das Reaktionssystem des Nitrit- bzw. NO_x-Nachweises mit Saltzmanns Reagenz. p-Aminophenol ersetzt hier die Sulfanilsäure. Die Hydrolyselösung aus Versuch 5 ist dazu sauer genug, muss also (wie in der Vorschrift angegeben) nicht mit Essigsäure angesäuert werden.

Versuch 6: Azosynthese mit dem Hydrolyseprodukt von Paracetamol Zu der hellgelben Lösung des Hydrolyseprodukts aus Versuch 5 geben wir das gleiche Volumen einer Lösung von N-(1-Naphthyl)-ethylendiamin-hydrochlorid (Xn) (0,005 g/100 ml destilliertem Wasser). Dann werfen wir ein-zwei Kristalle von Natriumnitrit ein, lösen sie und vermischen gut.

Es bildet sich wie beim Nitritnachweis rasch ein roter Farbstoff. Das spricht dafür, dass es sich bei dem Hydrolyseprodukt von Paracetamol tatsächlich um ein aromatisches Amin handelt. Wir können p-Aminophenol auch als ein Anilinderivat auffassen: p-Hydroxyanilin. Anilin ist seit Runges Untersuchungen ein wichtiger Stoff für Farbensynthesen.
Ein Hinweis: Es handelt sich um den gleichen Reaktionsablauf wie bei Saltzmanns Reagenz, nur dass die Sulfanilsäure hier durch p-Aminophenol ersetzt wird.

p-Aminophenol ist ein Reduktionsmittel
Wir erinnern uns daran, dass in Versuch 3 bei der alkalischen Hydrolyse von Paracetamol statt des p-Aminophenols durch Oxidation chinonartige Substanzen entstanden. Kann man die reduzierende Wirkung von p-Aminophenol in einem "sauberen" Versuch zeigen?

Versuch 7: Reduzierende Eigenschaften von p-Aminophenol Zu einer Probe der Hydrolyselösung aus Versuch 5 geben wir etwas Silbernitratlösung (w = 5 %) (Xi). Es fällt zunächst (wegen der bei der Hydrolyse genutzten Salzsäure) nur weißes Silberchlorid aus. Dann geben wir etwas Ammoniaklösung (c) zu.

Es bildet sich rasch ein feiner schwarzer Niederschlag von Silber. Das kennen wir - von den Entwicklern im photographischen Prozess. Und tatsächlich gehört p-Aminophenol zu den Entwicklern. Sein weichzeichnendes Derivat p-N-Methyl-aminophenol ist zum Beispiel unter dem Handelsnamen Metol bekannt.

Hier sind noch einmal alle Farben, die man mit Paracetamol zaubern kann.

Reaktionsergebnisse mit Paracetamol und seinem Hydrolyseprodukt
Von links: (1) Saure Hydrolyselösung, (2) Farbbildung nach Diazotierung, (3) Paracetamol + FeCl₃-Lösung,
(4) p-Aminophenol + FeCl₃-Lösung, (5) Zusatz von Silbernitratlösung/Ammoniak
(Foto: Daggi)

Toll, was für chemische Experimente man mit diesen beiden Medikamenten aus dem häuslichen Apothekenschrank machen kann. Stimmt's?

Rüdiger Blume

Weitere Tipps des Monats