5、实验四：阿司匹林的合成、鉴定

实验四实验四 阿司匹林的合成阿司匹林的合成 Synthesis and Analysis of Aspirin 阿司匹林最初发现于 1763 年 当时人们发现柳树皮可减缓疟疾 的发烧症状 一个世纪后 化学家们从柳树皮中分离和鉴定了其中的 活性成分 称之为水杨酸 Salicylic acid 但是 水杨酸作为药物来说 酸性太强 会严重刺激口腔 食道和胃壁的粘膜 为此 科学家采用 酸性较小的钠盐 水杨酸钠 但水杨酸钠的刺激性虽然小些 对胃 内壁仍有刺激性影响 且有令人不悦的甜味 以至大多数病人不愿服 用 直到 1893 年 拜耳 Bayer 公司发明了合成乙酰水杨酸的路线 乙酰水杨酸经过胃时不起变化 但可以被肠液中的碱性介质水解生成 水杨酸 拜耳公司将其命名为阿司匹林 Aspirin 阿司匹林的作用机理为阻碍体内合成前列腺素 人体内的前列腺 素与身体的免疫反应有关 当身体功能的正常运行受到外来物质的刺 激时会激发前列腺素的合成 而使人疼痛 发烧和局部发炎 因而 能减弱身体的不舒服的感觉 一 一 实验目的实验目的 Purpose 1 掌握乙酰水杨酸的合成方法 2 了解酰化反应的要求及其应用 3 进一步熟练重结晶 混合溶剂 及熔点 易分解物质 测定 等基本操作 二 二 实验原理实验原理 Principle 阿司匹林的合成 通常用水杨酸与乙酸酐作用 水杨酸分子中酚 羟基的氢被乙酰基取代 水杨酸既含有羟基 又含有羧基 属于双功能基化合物 它即可 以与羧酸及其衍生物作用 又可以与醇作用成酯 分子间还可以形成 氢键 为了加速反应进行 破坏水杨酸分子间的氢键 常加入浓硫酸 作催化剂 反应式 COOH OH CH3CO 2O COOH OCCH3 O CH3COOH 在生成乙酰水杨酸的同时 水杨酸分子之间可以发生酯化反应 生成少量的聚合酯 COOH OCCH3 O 阿司匹林 Aspirin or Acetylsalicylic acid 是现代生活中最常用的药物之一 它是一种强效的 副作用较小的止 痛 退烧和消炎药 阿司匹林还是复方解痛片A P C 的 主要成分之一 A P C 是由阿司匹林 Aspirin 非那西汀 Phenacetin 咖 啡因 Caffeine 复合而成 安全防护 Safety First 乙酸酐是个催泪剂 反应应在通风柜中 进行 COOH OH n H O CO O C O O C O C O O O H2O 乙酰水杨酸能与 NaHCO3反应生成水溶性钠盐 而副产物聚合酯 不能溶于 NaHCO3 这种性质上的差别可用于阿司匹林的纯化 乙酰化反应可能会不够完全 在产物中就会混有水杨酸 这可以 通过重结晶的方法除去 FeCl3溶液是鉴定酚羟基的特征试剂 当含 有酚羟基的化合物加入 FeCl3溶液时 会形成紫色的络合物 若结晶 中含有未反应的水杨酸 会有颜色变化 也就很容易被检出 为了测定产物中阿司匹林的含量 可以用稀 NaOH 溶液溶解 乙 酰水杨酸水解成水杨酸二钠 COOH OCCH3 O NaOH H2O COONa ONa 该溶液在 296 5nm 左右有个吸收峰 测定稀释成一定浓度阿司匹 林的 NaOH 水溶液的吸光度值 并用已知浓度的水杨酸的 NaOH 水溶 液作一条标准曲线 则可从标准曲线上求出相当于阿司匹林的含量 根据两者的相对分子质量 即可求出产物中阿司匹林的含量 阿司匹林的浓度 水杨酸浓度 180 15 138 12 三 三 仪器与药品仪器与药品 Instrument and Drug 1 仪器 电热套 圆底烧瓶 烧杯 球型冷凝器 量筒 温度计 抽滤瓶 布氏漏斗 容量瓶 吸量管 吸滤装置 滴管 锥形 瓶 2 药品 水杨酸 乙酸酐 无水乙醇 浓 H2SO4 浓 HCl 0 1 FeCl3溶液 NaHCO3饱和水溶液 0 1mol L NaOH CDCl3 图 回流装置 Figure 1 Reflux apparatus 四 四 操作步骤操作步骤 Procedure 1 阿司匹林的合成 称取 3 0g 水杨酸 加入 50ml 干燥的圆底烧瓶中 1 再加入 5ml 乙 酸酐 摇匀后 加入 5 滴浓硫酸 装一球形冷凝器 见图 1 待水杨 酸全部溶解后 将圆底烧瓶电热套中加热 温度控制在 80 85 C 恒温 15 20 分钟 其间不断振摇 反应结束后 稍微冷却 倒入盛 有 30ml 冷水的烧杯中 并用 10ml 水洗涤圆底烧瓶 将洗涤液也倒入 烧杯中 很快析出白色结晶 将烧杯置于冷水浴中 并不断搅拌 促 其结晶完全 抽滤 并用少量水洗涤结晶 抽干 得粗品阿司匹林 将粗品转移至 150 ml 烧杯中 在搅拌下加入 30 ml 饱和碳酸氢钠 溶液 加完后继续搅拌几分钟 直至无二氧化碳气泡产生 抽滤除去 聚合物 用 5 10 ml 水冲洗漏斗 合并滤液 缓慢倒入预先盛有 4 5 ml 浓盐酸和 10 ml 水配成溶液的烧杯中 搅拌均匀 即有乙酰水杨酸沉 淀析出 冰浴下静置至结晶完全 减压抽滤 少量水淋洗得到白色固 体 干燥 15 分钟 取极少量粗品阿司匹林 溶于几滴乙醇中 加入 0 1 FeCl3溶液 1 2 滴 观察颜色变化 将粗品阿司匹林放入 50ml 圆底烧瓶中 加入 4 5ml 无水乙醇 装 上球形冷凝器 通入冷凝水 置于 60 70 C 电热套中加热片刻 5 粗品 还有少量未溶 可补加少量乙醇 直到其全部溶解 用滴管向溶液 中滴加水至微浑 再加热溶解 冷却 溶液析出白色晶体 抽滤 红 外灯烘干 并计算收率 五五 思考题思考题 Problem 1 酰化反应加入浓硫酸的目的是什么 2 反应仪器为何要求干燥 3 重结晶前后做 FeCl3实验的目的是什么 4 反应收率如何计算 何物过量 为什么 注释注释 Notes 1 仪器必须干燥 否则会影响反应进行 反应比较快 反应物混合后 很快会 出现白色沉淀 并非水杨酸未溶 反应温度不宜超过90 C 否则将有副 产物产生 将晶体上多洗几次 否则重结晶时 附 着的酸会加速阿司匹林的水解 阿司匹林易分解 重结晶