एस्पिरिन का संश्लेषण — वह अभिक्रिया जिसने आधुनिक औषधि उद्योग की नींव रखी

धुएं की अलमारी (fume hood) या अच्छी तरह हवादार क्षेत्र में काम करें। केमिकल स्प्लैश गॉगल्स, नाइट्राइल दस्ताने और लैब कोट पहनें। एसिटिक एनहाइड्राइड की वाष्प आंखों और श्वसन पथ के लिए तीव्र रूप से जलन पैदा करने वाली होती है — नम श्लेष्मा झिल्ली के संपर्क में आने पर यह एसिटिक अम्ल में हाइड्रोलाइज़ हो जाती है। किसी भी छलकाव को तुरंत धोने के लिए पास में पानी का एक बीकर रखें। उपयोग में न होने पर एसिटिक एनहाइड्राइड की बोतल को ढक्कन लगाकर रखें।

एक सूखे 125 ml एर्लेनमेयर फ्लास्क में 2.0 g सैलिसिलिक अम्ल (2-हाइड्रॉक्सीबेंज़ोइक अम्ल, C₇H₆O₃) तौलें। सैलिसिलिक अम्ल एक सफ़ेद क्रिस्टलीय पाउडर है जिसमें हल्की फ़ेनोलिक गंध होती है। इसे सबसे पहले हरमन कोल्बे ने 1859 में दाब के तहत सोडियम फ़ीनॉक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया कराकर संश्लेषित किया था — कोल्बे-श्मिट अभिक्रिया, जो सबसे शुरुआती औद्योगिक कार्बनिक संश्लेषणों में से एक है। बेंज़ीन वलय पर स्थित हाइड्रॉक्सिल समूह एसिटाइलीकरण का लक्ष्य है।

एक मापन सिलेंडर का उपयोग करके 3 ml एसिटिक एनहाइड्राइड (C₄H₆O₃) मापें और फ्लास्क में सैलिसिलिक अम्ल में मिलाएँ। एसिटिक एनहाइड्राइड एक रंगहीन द्रव है जिसमें तीखी, सिरके जैसी गंध होती है — यह दो एसिटिक अम्ल अणुओं के एक साथ जुड़कर निर्जलित रूप है। यह स्वयं एसिटिक अम्ल की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील एसिटिलीकरण कारक है क्योंकि अभिक्रिया में जल की बजाय एसिटिक अम्ल (एक अच्छा लीविंग ग्रुप) मुक्त होता है। जल्दी काम करें और बोतल को ढक्कन से बंद कर दें — इसकी वाष्प एक शक्तिशाली लैक्रिमेटर है।

मिश्रण में सांद्र फॉस्फोरिक एसिड (H₃PO₄, 85%) की 5 बूंदें मिलाएँ। यह अम्ल एक उत्प्रेरक का काम करता है — यह एसिटिक एनहाइड्राइड के कार्बोनिल ऑक्सीजन को प्रोटोनित करता है, जिससे कार्बोनिल कार्बन अधिक इलेक्ट्रोफिलिक हो जाता है और सैलिसिलिक एसिड के हाइड्रॉक्सिल समूह द्वारा न्यूक्लियोफिलिक आक्रमण तेज़ होता है। मिश्रण को धीरे से हिलाकर अच्छी तरह मिलाएँ। ऐतिहासिक रूप से सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग किया जाता था, लेकिन फॉस्फोरिक एसिड को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि इससे चारिंग या साइड रिएक्शन होने की संभावना कम होती है।

फ्लास्क को 75–85 °C तक गरम किए गए जल स्नान में रखें। फ्लास्क को इस तरह क्लैंप करें कि वह न गिरे। 15 मिनट तक गरम करें, बीच-बीच में धीरे-धीरे घुमाते रहें। जैसे-जैसे अभिक्रिया आगे बढ़ती है, सैलिसिलिक अम्ल घुल जाता है और मिश्रण एक स्वच्छ विलयन बन जाता है। एस्टरीकरण अभिक्रिया है: C₇H₆O₃ + (CH₃CO)₂O → C₉H₈O₄ + CH₃COOH. एसिटिक एनहाइड्राइड का एसिटिल समूह फीनोलिक हाइड्रॉक्सिल पर हाइड्रोजन का स्थान लेता है, जिससे वह एस्टर बंध बनता है जो एस्पिरिन को परिभाषित करता है। उप-उत्पाद एसिटिक अम्ल आंशिक रूप से सिरके जैसी गंध के साथ वाष्पित हो जाता है।

फ्लास्क को जल स्नान से हटाएँ और सावधानी से 20 ml ठंडा आसुत जल मिलाएँ। पानी अतिरिक्त एसिटिक एनहाइड्राइड के साथ अभिक्रिया करता है: (CH₃CO)₂O + H₂O → 2 CH₃COOH. यह ऊष्माक्षेपी है — फ्लास्क उल्लेखनीय रूप से गर्म हो जाता है। तब तक हिलाएँ जब तक और ऊष्मा उत्पन्न न हो। यह चरण अनभिक्रिया वाले एसिटिक एनहाइड्राइड को नष्ट कर देता है ताकि वह उत्पाद को दूषित न करे। विलयन अब घुले हुए एस्पिरिन, एसिटिक अम्ल, फॉस्फोरिक अम्ल और जल का मिश्रण है।

फ्लास्क को बर्फ़ के स्नान में रखें और 10–15 मिनट तक ठंडा होने दें। जैसे-जैसे घोल ठंडा होता है, एसिटाइलसैलिसिलिक अम्ल सफ़ेद, सुई जैसे क्रिस्टलों के समूह के रूप में अलग होने लगता है — एस्पिरिन ठंडे पानी में गर्म पानी की तुलना में बहुत कम घुलनशील होती है। यदि क्रिस्टल दिखाई न दें, तो न्यूक्लिएशन स्थल बनाने के लिए फ्लास्क की भीतरी सतह को काँच की छड़ से खुरचें। न्यूक्लिएशन शुरू होने के बाद क्रिस्टल तेज़ी से बनते हैं, और अक्सर कुछ ही मिनटों में फ्लास्क को सघन सफ़ेद द्रव्यमान से भर देते हैं।

एक फनल और फिल्टर पेपर के साथ एक निस्यंदन उपकरण स्थापित करें। क्रिस्टल निलंबन को फिल्टर के माध्यम से डालें। सफेद क्रिस्टल कागज़ पर जमा होते हैं जबकि एसिटिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड और पानी गुजर जाते हैं। अवशिष्ट अम्ल हटाने के लिए क्रिस्टल को 10 ml ठंडे आसुत जल से दो बार धोएं। अतिरिक्त पानी हटाने के लिए स्पैटुला से क्रिस्टल को धीरे से दबाएं। कच्चा एस्पिरिन एक सफेद, क्रिस्टलीय ठोस होना चाहिए जिसमें एसिटिक एसिड के अंशों से सिरके जैसी हल्की गंध हो।

क्रिस्टलों को एक साफ वॉच ग्लास या वाष्पन डिश में स्थानांतरित करें और 30 मिनट तक हवा में सूखने दें। सूखा उत्पाद शुद्ध सफेद, क्रिस्टलीय एसिटाइलसैलिसिलिक अम्ल — एस्पिरिन है। उत्पाद का वजन करें: 2.0 g सैलिसिलिक अम्ल से सैद्धांतिक उपज 2.6 g एस्पिरिन है (एसिटाइल समूह द्रव्यमान जोड़ता है)। सामान्य प्रयोगशाला उपज 1.5–2.2 g (60–85%) होती है। क्रिस्टलों की विशिष्ट सुई-जैसी आकृति और 135 °C का गलनांक होता है — शिक्षण प्रयोगशालाओं में गलनांक का परीक्षण शुद्धता की मानक जाँच है।

कुछ क्रिस्टल 5 ml पानी में घोलें और फेरिक क्लोराइड विलयन (FeCl₃) की 1–2 बूँदें डालें। शुद्ध एस्पिरिन में कोई रंग परिवर्तन नहीं होता या बहुत हल्का पीला रंग आता है। यदि गहरा बैंगनी रंग दिखाई दे, तो इसका अर्थ है कि अप्रतिक्रियित सैलिसिलिक अम्ल मौजूद है — मुक्त फीनोलिक हाइड्रॉक्सिल आयरन(III) के साथ अभिक्रिया करके एक रंगीन संकुल बनाता है। शुद्ध एस्पिरिन में वह हाइड्रॉक्सिल एसिटिल समूह द्वारा अवरुद्ध होता है, जिससे रंग अभिक्रिया नहीं होती। यह कार्बनिक रसायन विज्ञान की सबसे सरल और सुंदर शुद्धता जाँच परीक्षणों में से एक है।

सूखी एस्पिरिन को एक छोटी कांच की शीशी में स्थानांतरित करें और लेबल लगाएं: ACETYLSALICYLIC ACID (ASPIRIN) — LAB SYNTHESIS — NOT FOR CONSUMPTION। इसे ठंडी, सूखी जगह पर संग्रहित करें। समय के साथ, एस्पिरिन धीरे-धीरे हाइड्रोलाइज़ होकर वापस सैलिसिलिक अम्ल और एसिटिक अम्ल में बदल जाती है — इसी कारण पुरानी एस्पिरिन की गोलियों में सिरके जैसी गंध आती है। हॉफमैन के 1897 के संश्लेषण ने केवल एक दवा नहीं, बल्कि एक उद्योग भी बनाया: बेयर की एस्पिरिन पहली ब्रांडेड फार्मास्यूटिकल थी, गोलियों के रूप में बिकने वाली पहली दवा थी, और आज भी इतिहास की सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल होने वाली दवा बनी हुई है — विश्व भर में हर साल 100 अरब से अधिक गोलियाँ खाई जाती हैं।