乙酰水楊酸（阿司匹林）的合成

[b]乙酰水楊酸[/b][b]（阿司匹林）[/b]的合成 一、教學(xué)要求： 1、通過本實(shí)驗(yàn)了解乙酰水楊酸（阿斯匹林）的制備原理和方法。 2、進(jìn)一步熟悉重結(jié)晶、熔點(diǎn)測定、抽濾等基本操作。 [p]3、了解乙酰水楊酸的應(yīng)用價(jià)值。[/p] 二、預(yù)習(xí)內(nèi)容： 1、 重結(jié)晶操作 2、抽慮操作 三、實(shí)驗(yàn)操作流程： [align=center][align=center][/align][/align] 三、實(shí)驗(yàn)原理： 乙酰水楊酸即阿斯匹林（aspirin），是19世紀(jì)末合成成功的，作為一個(gè)有效的解熱止痛、治療感冒的藥物，至今仍廣泛使用，有關(guān)報(bào)道表明，人們正在發(fā)現(xiàn)它的某些新功能。水楊酸可以止痛，常用于治療風(fēng)濕病和關(guān)節(jié)炎。它是一種具有雙官能團(tuán)的化合物，一個(gè)是酚羥基，一個(gè)是羧基，羧基和羥基都可以發(fā)生酯化，而且還可以形成分子內(nèi)氫鍵，阻礙�；�和酯化反應(yīng)的發(fā)生。 [p]阿斯匹林是由水楊酸（鄰羥基苯甲酸）與醋酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)而得的。水楊酸可由水楊酸甲酯，即冬青油（由冬青樹提取而得）水解制得。本實(shí)驗(yàn)就是用鄰羥基苯甲酸（水楊酸）與乙酸酐反應(yīng)制備乙酰水楊酸。反應(yīng)式為：[/p] [p]副反應(yīng)：[/p] 表1 主要試劑和產(chǎn)品的物理常數(shù) 名 稱 分子量 m.p.或b.p. 水 醇 醚 水楊酸 [align=center][align=center]138[/align][/align] [align=center][align=center]158(s)[/align][/align] 微 易 易 醋酐 [align=center][align=center]102.09[/align][/align] [align=center][align=center]139.35(l)[/align][/align] 易 溶 ∞ 乙酰水楊酸 [align=center][align=center]180.17[/align][/align] [align=center][align=center]135(s)[/align][/align] 溶、熱 溶 微 四、實(shí)驗(yàn)步驟： 在50mL圓底燒瓶中，加入干燥的水楊酸7.0g（0.050mol）和新蒸的乙酸酐10ml（0.100mol）(思考題1)，再加10滴濃硫酸，充分搖動(dòng)（思考題2）。水浴加熱，水楊酸全部溶解，保持瓶內(nèi)溫度在70℃左右（思考題3），維持20min，并經(jīng)常搖動(dòng)。稍冷后，在不斷攪拌下倒入100ml冷水中，并用冰水浴冷卻15min，抽濾，冰水洗滌（思考題4），得乙酰水楊酸粗產(chǎn)品。 將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)至250ml圓底燒瓶中，裝好回流裝置，向燒瓶內(nèi)加入100ml乙酸乙酯和2粒沸石，加熱回流，進(jìn)行熱溶解（思考題5）。然后趁熱過濾，冷卻至室溫，抽濾，用少許乙酸乙酯洗滌，干燥，得無色晶體狀乙酰水楊酸，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。測熔點(diǎn)（思考題6）。 乙酰水楊酸熔點(diǎn)：136℃。 六、存在的問題與注意事項(xiàng)： 1、 熱過濾時(shí)，應(yīng)該避免明火，以防著火。 2、為了檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否還有水楊酸，利用水楊酸屬酚類物質(zhì)可與三氯化鐵發(fā)生顏色反應(yīng)的特點(diǎn)，用幾粒結(jié)晶加入盛有3mL 水的試管中，加入1～2滴1% FeCl3溶液，觀察有無顏色反應(yīng)（紫色）。 3、產(chǎn)品乙酰水楊酸易受熱分解，因此熔點(diǎn)不明顯，它的分解溫度為128~135℃。因此重結(jié)晶時(shí)不宜長時(shí)間加熱，控制水溫，產(chǎn)品采取自然晾干。用毛細(xì)管測熔點(diǎn)時(shí)宜先將溶液加熱至120℃左右，再放入樣品管測定。 4、儀器要全部干燥，藥品也要實(shí)現(xiàn)經(jīng)干燥處理，醋酐要使用新蒸餾的，收集139~140℃的餾分。 5、本實(shí)驗(yàn)中要注意控制好溫度（水溫90℃） 6、產(chǎn)品用乙醇-水或苯-石油醚（60~90℃）重結(jié)晶。 七、深入討論： [p][b][color=windowtext]1[/color][/b][b][color=windowtext]、[/color][/b][b]乙酰水楊酸的應(yīng)用價(jià)值[/b][b][color=windowtext][/color][/b][/p] 阿司匹林 英文名稱： aspirin 其他名稱：乙酰水楊酸，醋柳酸。 適應(yīng)癥： 阿司匹林是使用最多、使用時(shí)間長的解熱、鎮(zhèn)痛和消炎藥物，能抑制體溫調(diào)節(jié)中樞的前列腺素合成酶，使前列腺素（pge1）合成、釋放減少，從而恢復(fù)體溫中樞的正常反應(yīng)性，使外周血管擴(kuò)張并排汗，使體溫恢復(fù)正常。本品尚具抗炎、抗風(fēng)濕作用，并促進(jìn)人體內(nèi)所合成的尿酸的排泄，對抗血小板的聚集。適用于解熱，減輕中度疼痛如關(guān)節(jié)炎、神經(jīng)痛、肌肉痛、頭痛、偏頭痛、痛經(jīng)、牙痛、咽喉痛、感冒及流感癥狀。 [b]2[/b]、乙酰水楊酸其它制備方法 在干燥的錐形瓶中放入稱量好的水楊酸(2g 0.045mol)、乙酐(5ml 5.4g 0.053mol)，滴入5滴濃硫酸，輕輕搖蕩錐形瓶使溶解，在80~90℃水浴中加熱約15min，從水浴中移出錐形瓶，當(dāng)內(nèi)容物溫?zé)釙r(shí)慢慢滴入3~5mL冰水，此時(shí)反應(yīng)放熱，甚至沸騰。反應(yīng)平穩(wěn)后，再加入40mL水，用冰水浴冷卻，并用玻棒不停攪拌，使結(jié)晶完全析出。抽濾，用少量冰水洗滌兩次，得阿斯匹林粗產(chǎn)物。 將阿斯匹林的粗產(chǎn)物移至另一錐形瓶中，加入25mL飽和NaHCO3溶液，攪拌，直至無CO2氣泡產(chǎn)生，抽濾，用少量水洗滌，將洗滌液與濾液合并，棄去濾渣(為何物?)。 先在燒杯中放大約5mL濃鹽酸并加入l0mL水，配好鹽酸溶液，再將上述濾液倒入燒杯中，阿斯匹林復(fù)沉淀析出，冰水冷卻令結(jié)晶完全析出，抽濾，冷水洗滌，壓干濾餅，干燥。 3、 阿斯匹林的鑒定 ① 外觀及熔點(diǎn) 純乙酰水楊酸為白色針狀或片狀晶體，m.p．135~136℃，但由于它受熱易分解，因此熔點(diǎn)難測準(zhǔn)。 ②各種譜圖[b][color=windowtext][/color][/b] [align=center][align=center][/align][/align] 乙酰水楊酸的紅外光譜圖 [align=center][align=center][/align][/align] 乙酰水楊酸的核磁共振碳譜圖 乙酰水楊酸的質(zhì)譜圖[color=windowtext][/color] [align=center][align=center][/align][/align] 八、思考題和測試題 思考題1：為什么使用新蒸餾的乙酸酐？ 思考題2：加入濃硫酸的目的是什么？ 思考題3：為什么控制反應(yīng)溫度在70℃左右？ 思考題4：怎樣洗滌產(chǎn)品？ 思考題5：乙酰水楊酸還可以使用溶劑進(jìn)行重結(jié)晶？重結(jié)晶時(shí)需要注意什么？ 思考題6：熔點(diǎn)測定時(shí)需要注意什么問題？ [p][/p] 思考題1答：長時(shí)間放置的乙酸酐遇空氣中的水，容易分解成乙酸，所以在使用前必須重新蒸餾，收集139-140℃餾分。 思考題2答：濃硫酸作為催化劑。 思考題3答：反應(yīng)溫度不宜過高，否則將增加副產(chǎn)物（如水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酰水楊酸酯）的生成。 思考題4答：洗滌時(shí)，應(yīng)先撥開吸濾瓶上的橡皮管，加少量溶劑在濾餅上，溶劑用量以使晶體剛好濕潤為宜，再接上橡皮管將溶劑抽干。 思考題5答：還可以用乙醇-水、乙酸、苯、石油醚（30-60℃）等溶劑進(jìn)行重結(jié)晶。重結(jié)晶時(shí)，溶液不能加熱過久，以免乙酰水楊酸分解。 當(dāng)用有機(jī)溶劑重結(jié)晶時(shí)，不能用燒杯等敞口容器進(jìn)行，而應(yīng)用回流裝置，以免溶劑的蒸氣的散發(fā)或火災(zāi)事故的發(fā)生。熱過濾時(shí)，應(yīng)避免明火，以防著火。 思考題6答：產(chǎn)品乙酰水楊酸易受熱分解，因此熔點(diǎn)不明顯，它的分解溫度為128~135℃。因此重結(jié)晶時(shí)不宜長時(shí)間加熱，控制水溫，產(chǎn)品采取自然晾干。用毛細(xì)管測熔點(diǎn)時(shí)宜先將溶液加熱至120℃左右，再放入樣品管測定。 [p][/p] 測試題1、水楊酸與醋酐的反應(yīng)過程中，濃硫酸的作用是什么？ 測試題2、若在硫酸的存在下，水楊酸于乙醇作用將得到什么產(chǎn)物？寫出反應(yīng)方程式。 測試題3、本實(shí)驗(yàn)中可產(chǎn)生什么副產(chǎn)物？ 測試題4、通過什么樣的簡便方法可以鑒定出阿斯匹林是否變質(zhì)？ 測試題5、混合溶劑重結(jié)晶的方法是什么？ 測試題6、本實(shí)驗(yàn)是否可以使用乙酸代替乙酸酐？ [p][/p] [p][/p] 測試題1答：濃硫酸作為催化劑。 測試題2答：將得到水楊酸乙酯，反應(yīng)式如下： 測試題3答：本實(shí)驗(yàn)的副產(chǎn)物包括水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酰水楊酸酯和聚合物。 測試題4答：為了檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否還有水楊酸，利用水楊酸屬酚類物質(zhì)可與三氯化鐵發(fā)生顏色反應(yīng)的特點(diǎn)，用幾粒結(jié)晶加入盛有3mL 水的試管中，加入1～2滴1% FeCl3溶液，觀察有無顏色反應(yīng)（紫色）。 測試題5答：當(dāng)一種物質(zhì)在一些溶劑中的溶解度太大，而在另一些溶劑中的溶劑度又太小，不能選擇到一種合適的溶劑時(shí)，常可使用混合溶劑而得到滿意的結(jié)果。所謂混合溶劑，就是把對此物質(zhì)溶解度很大的和溶解度很小的而又能互溶的兩種溶劑（例如水和乙醇）混合起來，這樣可以獲得新的良好的溶解性能。用混合溶劑重結(jié)晶時(shí)，可以先將待純化的物質(zhì)在接近良溶劑的沸點(diǎn)時(shí)溶于良溶劑中（在此溶劑中極易溶解）。不有不溶物，趁熱濾去；若有色，則用適量（如1-2%）活性炭煮沸脫色后趁熱過濾。于此熱溶液中小心地加入熱的不良溶劑（物質(zhì)在此溶劑中溶解度很小），直至所出現(xiàn)的渾濁不再消失為止，再加入少量溶劑或稍熱使恰好透明。然后將混合液冷卻至室溫，使結(jié)晶從溶液中析出。 有時(shí)也可以將兩種溶劑先進(jìn)行混合，如1：1（體積比）的乙醇和水，則其操作和使用單一溶劑時(shí)相同。 測試題7答：不可以。于酚存在共軛體系，氧原子上的電子云向苯環(huán)移動(dòng)，使羥基氧上的電子云密度降低，導(dǎo)致酚羥基親核能力較弱，進(jìn)攻乙酸羰基碳的能力較弱，所以反應(yīng)很難發(fā)生。 [p] [/p]