浓磷酸催化下阿司匹林的制备

1、浓磷酸催化下的乙酰水杨酸的制备 应用化学系 0902班任晓娟 2009080240指导教师：韩秋萍摘要：乙酰水杨酸，通常称为阿司匹林，是由水杨酸和乙酸酐酯化反应合成的。这反应涉及到水杨酸的酚基在浓磷酸为催化剂条件下的乙酰化。回流后的粗产物通过后处理重结晶纯化，得较纯净的产品。而未反应的水杨酸用三氯化铁的稀溶液来检验，三氯化铁和酚基反应形成深紫色。乙酰水杨酸则可以通过熔点、红外光谱图等鉴定。通过本实验学习醋酐和水杨酸在酸催化下制备乙酰水杨酸（阿斯匹林）的原理和方法；并进一步熟悉和巩固重结晶、熔点测定、抽滤等基本操作；进而了解乙酰水杨酸的应用价值。关键词：乙酰水杨酸、阿司匹林、重结晶、催化、浓磷酸

2、 .引言阿司匹林是尽人皆知的解热和镇痛的一种片剂药品，它是德文Aspirin的音译，学名叫“乙酰水杨酸”或“醋柳酸”白色针状或板结状晶体或粉末。熔点135.无气味，微带酸味。在干燥空气中稳定，在潮湿空气中缓缓水解成水杨酸和乙酸。能溶于乙醇，乙醚和氯仿，微溶于水，在氢氧化钠碱溶液或碳酸钠碱溶液中能溶解，但同时分解。它被用于治疗感冒、发热、头痛、关节病、风湿病和心脑血管等病症，较之于吗啡等镇痛药物，阿司匹林具有副作用小、价格便宜等好处。今天，阿司匹林已经成为最常见的特效药，为世界上成百万的人所使用。每年全球阿司匹林的产量多达5万吨；如呆将它们都制成500毫克一片的药片，其数量可达1000亿片，把这

3、1000亿片排列起来，其长度可达100万公里，足以在地球和月球之间架起两条通道。事实上，阿司匹林已经到达过月球，1969年7月ZI日，美国宇航员阿姆斯特朗来阿波罗11号飞往月球，所携带的医疗用品中，唯一的止痛药就是阿司匹林。阿司匹林发明不过100年，然而，它的历史实际上可以追溯到公元前约300年前。古希腊人发现柳树皮有止痛功效，咀嚼柳树皮可治疗分娩疼痛和产后发热。当时，被称为医学之父的古希腊医生希波克拉底用柳树皮配制一种止痛液。这种液体中含有大量的水杨政，它是阿司匹林的化学成份之一。此外，美洲的印第安人屯发现用柳树皮泡制的饮料可治发热，非洲霍屯督人也用柳树皮煮成的扬医治风湿病。1853年，法国

4、化学家弗雷德里克·热拉尔，使水杨酸和乙酰基氯发生化学反应合成了乙酰水杨酸。到1897年，德国化学家费利克斯·霍夫曼对其进行合成，并为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好，次年，拜尔公司改进了生产手段，并开始在临床使用，取名为阿司匹林（aspirin）。于同年3月6日正式获得了商标注册保护，并在世界80多个国家有专利权。于是阿司匹林成为家喻户晓、家庭必备的解热止痛药，而进入鼎盛时代。后来出现的非那西汀、氦基比林、安乃近及其制剂复方阿司匹林（APC）安痛定、索密痛等，由于副作用严重，被摒弃不用。阿司匹林因更多药效的发现被一直沿用至今，且堪称为防止心脑血管疾病老药新用的“楷模”。随着研

5、究的深入，其用武之地越来越宽广。而它也将会长期伴随我们的日常生活，并且在日后的学习使用中有待我们对其进行更加深入的研究和探索，使其更好的用于生活。.实验部分1、实验目的：(1).学习酰化反应的原理和方法，掌握阿司匹林的制备方法。(2).进一步掌握重结晶的操作技术，抽滤装置的安装与操作(3).了解乙酰水杨酸的应用价值。2、实验原理：乙酰水杨酸即阿斯匹林（aspirin），是19世纪末合成成功的，作为一个有效的解热止痛、治疗感冒的药物，至今仍广泛使用，有关报道表明，人们正在发现它的某些新功能。水杨酸可以止痛，常用于治疗风湿病和关节炎。它是一种具有双官能团的化合物，一个是酚羟基，一个是羧基，羧基和羟

6、基都可以发生酯化，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。阿斯匹林是由水杨酸（邻羟基苯甲酸）与醋酸酐进行酯化反应而得的。水杨酸可由水杨酸甲酯，即冬青油（由冬青树提取而得）水解制得。本实验就是用邻羟基苯甲酸（水杨酸）与乙酸酐反应制备乙酰水杨酸。反应式为： COOH H3PO4 COOH + (CH3CO)2O + CH3COOH OH OCOCH3 反应温度应控制在90以下，温度过高易发生下列副反应，同时水杨酸在酸性条件下受热，还可发生缩合反应，生成少量聚合物。产物与副产物分离：产物由于具有一个羧酸，因此可以与碱反应成盐，从而溶于水；而副产物无羧酸，因此本实验后处理时用饱和碳酸氢钠水

7、溶液进行处理。副产物由于不溶解，因此通过过滤即可分离。分离后的乙酰水杨酸钠水溶液通过盐酸酸化即可得到产物。3 主要试剂及产品的物理性质试剂：水杨酸，乙酸酐，碳酸氢钠，三氯化铁，乙醇-水，浓磷酸，浓盐酸等4.实验装置图： 5实验步骤： 流程图： 实验名称实验步骤实验现象原因解释1.粗产品制备：（1）.在50mL圆底烧瓶中，加入干燥的水杨酸7.0g（0.050mol）和新蒸的乙酸酐10ml（0.100mol），再加10滴浓磷酸，充分摇动。（2）.水浴加热，水杨酸全部溶解，保持瓶内温度在70左右，维持20min，并经常摇动。（3）.稍微冷却后，在不断搅拌下倒入100ml冷水中，并用冰水浴冷却15mi

8、n，抽滤，冰水洗涤两次，每次10ml，得乙酰水杨酸粗产品；（4）.将粗产品转至250ml圆底烧瓶中，装好回流装置，向烧瓶内加入用95%乙醇37ml和63ml水配成的混合液100ml和2粒沸石，加热回流，进行热溶解；（5）.趁热过滤，冷却至室温，抽滤，用少许冰水洗涤，干燥；a.随着温度升高，反应器中的固体不断溶解；b.冰水冷却下很快有晶体析出；c.加热回流过程中，看到蒸汽不断上升，经回流柱液滴回流a.一是因为溶解度增大，二是因为固体与醋酐发生反应。b.冰水洗涤粗产品作用是洗去反应生成的乙酸及反应中的硫酸；加快晶体析出效果；c.回流使得反应物接触更充分，另外为避免有机溶剂的蒸气的散发或火灾事故的发

9、生。2.产品精制：（1）.将阿司匹林粗产品放在烧杯中，加入饱和NaHCO3 125ml,搅拌至没有CO2放出，其不溶物不再减少，如有不溶的固体存在，抽滤，除去不溶物，并用少量冰水洗涤，取母液。（2）.另取一只烧杯，放入浓HCl 17.5ml和水50ml，将得到的滤液慢慢分多次倒入烧杯中，边加边搅拌，此时阿司匹林析出。（3）. 将烧杯放在冰水浴中冷却，尽可能多地析出晶体，然后抽滤固体，并用冷水洗涤。加入碳酸氢钠溶液后，有气体冒出，并有不溶物；加入盐酸后，看到气体放出；因为酸等杂质与碱溶液发生反应，放出二氧化碳气体；瓶底有不溶的杂质存在；加入盐酸，由于有过量的碱存在，故有气体释放；3.重结晶将最后

10、得到的阿司匹林粗产品放如反应瓶中，加入适量之前配好的乙醇和水混合液，在水浴中缓缓不断加热之固体溶解，自然冷却至室温，或接近室温后用冰水冷却，然后产品渐渐析出，抽滤。干燥，得无色晶体状乙酰水杨酸。抽滤过程中，看到布什漏斗上有白色晶体析出抽滤，下瓶中气压不断减小，使得液体流下，固体留在滤纸上4.产物分析产量： 5.3g 熔点:129.3132.5产率：59.4%红外光谱测定.结果及讨论：1.实验结果： 外观及熔点产物状态：片状晶体 颜色：白色 产量：5.3g 收率：59.4%熔点：129.3132.5 2.红外光谱图及讨论：乙酰水杨酸的红外光谱图 图谱分析：红外光谱显示在1738.65cm处有C=

11、O吸收峰，在1198.87cm处有COC吸收峰，可见酯基已经形成；O-酰化反应得到了阿司匹林。3.结果讨论：（1）、实验产率不高，其原因可能为： 实验过程中，反应物未充分反应。 将乙酸酐水解时，由于其水解不充分，采用再加热回流促使其水解的方法，温度过高，导致部分产物水解。 实验经过多次抽滤，可能由于操作不当，导致产物损失。（2）、取少量所得产物（绿豆大小），溶于乙醇（1ml），滴加适量三氯化铁溶液，发现溶液呈淡淡的黄色，说明产物中不存在或极少量存在水杨酸（杂质），产品纯度较高。（3）、由于产率偏低，提出以下改进方法：经查阅资料，不同催化剂（如：浓H2SO4、浓H3PO4、吡啶、乙酸钠等）对阿司

12、匹林的合成(酰化反应)的催化作用不同。乙酸钠的的催化效果最好，吡啶次之，浓硫酸、浓磷酸催化效果相较而言较差，则可知：碱性催化剂比酸性催化剂的催化效果好。为改进实验方案，提高实验产率，我们可以改用必定作为催化剂来制备。磷酸催化剂下，为了促使反应向右进行，通常采用增加酸与醇的浓度， 或连续的移去产物酯和水（通常是借形成共沸混合物来进行）的方式来达到。至于是否醇过量和酸过量，则取决于原料来源的难易及操作上是否方便等因素。在实验过程中，可以两者兼用来提高产率。尽量规范操作，以避免造成产物不必要的流失。（4）、注意事项： 乙酸酐具有强腐蚀性，使用时须小心。另外，实验时需使用新蒸馏的乙酸酐是因为长时间放置

13、的乙酸酐遇空气中的水，容易分解成乙酸，所以在使用前必须重新蒸馏，收集139-140馏分。 反应过程中应严格控制好温度，以减少副反应的发生，同时减少产物的损耗。 将反应液转移到水中时，要充分搅拌，将大的固体颗粒搅碎，以防重结晶时不易溶解。（5）、产品乙酰水杨酸易受热分解，因此熔点不明显，它的分解温度为128135。因此重结晶时不宜长时间加热，控制水温，产品采取自然晾干。用毛细管测熔点时宜先将溶液加热至120左右，再放入样品管测定。(6).用化学方法快速检测产品中夹杂的未反应的水杨酸:为了检验产品中是否还有水杨酸，利用水杨酸属酚类物质可与三氯化铁发生颜色反应的特点，用几粒结晶加入盛有3mL 水的试管中，加入12滴1% FeCl3溶液，观察有无颜色反应（紫色）。(7).本实验不可以使用乙酸代替乙酸酐，是由于酚存在共轭体系，氧原子上的电子云向苯环移动，使羟基氧上的电子云密度降低，导致酚羟基亲核能力较弱，进攻乙酸羰基碳的能力较弱，所以反应很难发生。.参考文献：1. 黄小红，李碧峰. 阿司匹林抵抗的临床意义J