Einheitliche prüfungsanforderungen

Leistungskurs: Sulfasalazin
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Sulfasalazin (M1) ist ein Medikament, dass auf Grund seiner besonderen Verträglichkeit beiRheumaerkrankungen (auch bei Jugendlichen und Kindern) und auf Grund seiner spezifischlokalen Wirkung bei Entzündungen des Dickdarms (z.B. morbus crohn - eine besondersschwer zu behandelnde und tückische Krankheit) zum Einsatz kommt.
Im RÖMPP CHEMIE LEXIKON findet man: Sulfasalazin: Internat. Freiname für die 2-Hydroxy-5-[4-(2-pyridylsulfamoyl)-phenylazo]-
benzoesäure, C18H14N4O5S, MG. 398,39, die früher Salazosulfopyridin genannt wurde. S.
bildet braun-gelbe Kristalle, Schmp. 240–245° (Zers.), unlöslich in Wasser, Benzol, Ether,
wenig in Alkohol. Lagerung: vor Licht u. Luft geschützt. Im Verdauungstrakt wird S.
enzymatisch in seine Komponenten Sulfapyridin (M2) und Mesalazin (M3) gespalten. Auf
letzteres führt man die entzündungshemmende Wirkung von S. bei schweren
Dickdarmentzündungen zurück. Über Infertilität bei S.-Langzeittherapien . .
Das Präparat ist ein prodrug, es wird als Dragee oral verabreicht.
In der Patentschrift von 1942 und in verschiedenen weiteren Quellen werden für die SyntheseSulfapyridin und Salicylsäure (M4) als Ausgangsstoffe angegeben.
Zusatzangaben:
1. Der Name des Medikaments setzt sich aus verschiedenen Silben zusammen, die auf die unterschiedlichen Baugruppen des Moleküls schließen lassen. Zeigen Sie die Baugruppenauf und begründen Sie das auffällige Lösungsverhalten des Wirkstoffes.
2. Begründen Sie die Freisetzung der Wirkstoffe im Darm und bewerten Sie die pharmakokinetische Problematik der oralen Darreichung. Ziehen Sie hierbei Vergleichezu bekannten Präparaten.
3. Entwickeln Sie ein Laborexperiment, das die Spaltung des Präparates ohne Enzym nachbildet, und stellen Sie die Reaktionsführung begründet vor (Mechanismus,experimentelle Bedingungen).
4. Schlagen Sie eine Reaktionsführung für die Synthese begründet vor (Mechanismus, Die molekularen Bausteine sind aus der Diskussion aromatischer Systeme in den Themen"Parmaka und Drogen" und "Farbstoffe" bekannt. Die Sulfa-Gruppe ist unbekannt.
Aufgabe 1: Löseeigenschaften wurden im Zusammenhang mit der Besprechung der ASSund der Sulfonierung von Aromaten besprochen. Hier wurden auchSubstituenten-, sterische und elektrische Einflüsse auf die Löslichkeit vonRingsystemen und Farbstoffen diskutiert, der im Arbeitsauftrag hergestellteGesamtzusammenhang ist neu.
Galenikprobleme und die Steuerung von Wirkstofffreisetzungen über den pH-Wert wurden an ASS und Abkömmlingen behandelt. Argumentationsmusterüber das chemische Gleichgewicht wurden in Vertiefung der Aussagen zumMassenwirkungsgesetz im 2-Kompartimentmodell geübt. Die Konkurrenz zwischen Wirkstofffreisetzung und Ausscheidung wurde überdie Diskussion der minimalen therapeutisch wirksamen Konzentration mitgrafisch unterstützten Simulationsmodellen erarbeitet. Die Zusammenführungder Betrachtungen ist für die Prüflinge neu.
Die Stabilität der Azo-Gruppe wurde an verschiedenen Beispielen diskutiert(z.B. Kongorot). Die Bildung von Aminen aus Nitro-Verbindungen ist bekannt.
Die Spaltung der Azo-Gruppe zur Darstellung der beiden Amine ist neu. DieEntwicklung eigener Versuchsvorschriften wurde in der Qualifikationsphasedurchgängig eingeübt Azokupplungen wurden an verschiedenen Beispielen (auch imSchülerexperiment) bearbeitet (z.B. Methylorange). Der Synthesemechanismusist bekannt. Orientierung auf Grund von Substituenteneinflüssen wurdeninsbesondere bezogen auf die OH-Gruppe untersucht.
Medikamente mit Azo-Gruppe wurden nicht besprochen.
Erkennen und Benennen der Gruppen: Sulfa-, Azo- undSalicyl- mit fachsprachlich korrekter Darstellung vonStruktur-Eigenschaft-Beziehungen (Eine Anmerkung zur Sulfa-Gruppe im Vergleich zurSulfonyl-Gruppe ist erwünscht, auch ohne diese Anmerkungist die Aufgabe argumentativ lösbar.)Sulfa-, Carbonsäure- und OH-Bausteine/-Substituenten weisen auf gute Wasserlöslichkeit hin, die Ringsystemeauf Löslichkeit in unpolaren Lösemitteln. Der Sulfa-Baustein ist durch die Anbindung des heterocyclischen Rings in seiner polaren Wirkung gehemmt / abgeschirmt.
Carbonsäure- und OH-Substituent können auf Grund der+I-Effekte des tragenden Ringsystems nicht protolysieren.
Sachgerechte Klärung und Darstellung komplexerFragestellungen mit Reorganisation bekannter Gegenstände;begründetes Bewerten von Sachproblemen. Notwendig ist eine säureresistente Ummantelung desDragees. Wegbeschreibung des Dragees über Magen (sauer)in den Darm (basisch). Im Darm ist die Löslichkeit erhöht(Salzbildung). Argumentation über Gleichgewichtslagen undKompartimentmodell.
Enzymatische Spaltung → Konkurrenz zwischenWirkstofffreisetzung und AusscheidungZeit- und Konzentrationsproblem bei der Applikation derWirkstoffe im Darm → Langzeittherapeutikum, 10 Dosierungsproblematik (LD50)Vergleich mit z.B. mit ASS (Ester wird im Darm gespalten, Selbstständige Erarbeitung von Experimenten zurProblemlösung; Wissen reorganisieren und argumentativgestützt vernetzen; Beiträge durch grafische Darstellungenunterstützen. Stabilitätsbetrachtung: Azo-Gruppe „verträgt” keine hohenTemperaturen, N2-AbspaltungVariante 1: Oxidative Spaltung der Azo-Gruppe undanschließende Hydrierung über Katalysator in geringerWärmeOder• Variante 2: Direkte Hydrierung mit Katalysator Darstellung mechanistischer Überlegungen mit Ladungsverteilung, Angriffslokalisierung, Umlagerungender Bindungen Kompetenzen:Anwenden von Kenntnissen über chemischeReaktionsführungen in neuen Problemsituationen Herstellung des Diazoniumsalzes aus M2 durch Umsetzungmit Natriumnitrit in salzsaurer Lösung in der Kälte →DiazoniumionUmsetzung mit M4 → Produkt fällt aus (Löseverhalten) (Ladungsverteilung), der dirigierende Einfluss der OH- Gruppe muss deutlich und begründet herausgearbeitetwerden.
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Aufgabenbeispiele für das Grundkursfach
1.2.1 Chemische Reinigung
Grundkurs: Chemische Reinigung
ca. 60 Minuten
Viele chemische Reinigungen benutzen für die sogenannte “Trockenreinigung”(wasserfreies Reinigungsbad) empfindlicher Kleidungsstücke das unpolareorganische Lösungsmittel PER, das aber als potenziel umweltschädlich angesehenwird. Als Alternative entwickelte der amerikanische Chemiker J. M. DeSimone einReinigungsverfahren, bei dem flüssiges Kohlenstoffdioxid als Lösungsmittel zumEinsatz kommt (Kohlenstoffdioxid liegt z. B. bei 20°C und einem Druck größer odergleich 55,4 x 103 hPa flüssig vor). Das Kohlenstoffdioxidmolekül ist unpolar, dasLösungsvermögen für unpolare Schmutzpartikel ist bei flüssigem Kohlenstoffdioxidjedoch schlechter als das von PER. Wasserlösliche Verunreinigungen (z. B. Salzeaus Schweißabsonderungen oder Zucker aus Getränken) lassen sich naturgemäßnur schlecht mit reinem flüssigem Kohlenstoffdioxid entfernen. J.M. DeSimone ist esgelungen, Polymere zu entwickeln, die als Zusatz zu flüssigem Kohlenstoffdioxid dieLöslichkeit sowohl von hydrophilen als auch von hydrophoben Verunreinigungen inflüssigem Kohlenstoffdioxid verbessern. Im Gemisch und Zusammenspiel mit diesenneuen chemischen Hilfsstoffen wurde Kohlenstoffdioxid zu einem effizientenLösungsmittel für die chemische Reinigung.
2 – phobes” Segment “CO2 – philes” Segment

Source: http://www.chemieunterricht.info/Sulfasalazinaus_EPA-Chemie-4.pdf