乙酰水楊酸的制備與純化.doc

設計性實驗報告題 目： 乙酰水楊酸的制備與純化課程名稱： 有機化學實驗姓 名： 學 號： 2009122112系 別： 化學系專 業(yè)： 應用化學班 級： 093班實驗學期： 2011 至 2012 學年 第一 學期乙酰水楊酸的制備與純化化學系, 應用化學，093班，學號2009122112摘要 本次實驗的目的是熟悉酰化反應的原理和實驗操作方法，并且學會用重結晶的方法提純有機物。實驗中，將水楊酸與乙酐作用，以濃硫酸作催化劑，通過乙?；磻频玫揭阴Ｋ畻钏?，再分別加入飽和碳酸鈉水溶液和20%的鹽酸進行粗產品的純化。該實驗方法簡便易行且實驗原料容易得到，得到的產品純度較高，基本符合制備要求。關鍵詞 ?；磻?，乙酰水楊酸，制備，純化1 引言乙酰水楊酸, 通常稱為阿斯匹林(aspirin)，是由水楊酸(鄰羥基苯甲酸)和乙酸酐合成的。早在十八世紀，人們已從柳樹皮中提取了水楊酸，注意到它可以作為止痛、退熱和抗炎藥，不過對腸胃刺激作用較大。水楊酸是1838年第一次由強堿作用于相應的醛后經酸化得到的一種化合物。1859年Kolbe使用干燥的苯酚鈉鹽粉末和二氧化碳在47atm(1atm101.325kPa)下進行反應，制備成水楊酸，現在工業(yè)上都用Kolbe合成法生產。直到目前，阿斯匹靈仍然是一個廣泛使用的具有解熱止痛作用、用于治療感冒的藥物。常用于治療風濕病和關節(jié)炎。近年來還發(fā)現阿斯匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的形成。水楊酸是一種具有雙官能團的化合物，一個是酚羥基，一個是羧基。能進行兩種不同的酯化反應，而且還可以形成分子內氫鍵，阻礙?；王セ磻陌l(fā)生。當與乙酸酐反應時，可以得到乙酰水楊酸，即阿斯匹林；如與過量的甲醇反應，生成水楊酸甲酯，它是第一個作為冬青樹的香味成分被發(fā)現的，因此通稱為冬青油。阿斯匹林又名乙酰水楊酸，分子式：C9H8O4，分子量為：180.16，是白色針狀結晶或結晶性粉末。熔點：135，PKa=2.98，其酸性比苯甲酸強，微溶于水，易溶于乙醇、氯仿、乙醚及堿液等。其分子內的羥基和羧基都可以進行酯化反應。本實驗用乙酸酐對水楊酸的酚羥基進行?；苽湟阴Ｋ畻钏幔窗⑺蛊チ?。乙酰水楊酸（阿斯匹林）的相關光譜圖：乙酰水楊酸的紅外光譜圖乙酰水楊酸的核磁共振碳譜圖 乙酰水楊酸的質譜圖乙酰水楊酸（阿斯匹林）的應用價值：阿司匹林英文名稱：aspirin 其他名稱：乙酰水楊酸，醋柳酸。適應癥：阿司匹林是使用最多、使用時間長的解熱、鎮(zhèn)痛和消炎藥物，能抑制體溫調節(jié)中樞的前列腺素合成酶，使前列腺素（pge1）合成、釋放減少，從而恢復體溫中樞的正常反應性，使外周血管擴張并排汗，使體溫恢復正常。本品尚具抗炎、抗風濕作用，并促進人體內所合成的尿酸的排泄，對抗血小板的聚集。適用于解熱，減輕中度疼痛如關節(jié)炎、神經痛、肌肉痛、頭痛、偏頭痛、痛經、牙痛、咽喉痛、感冒及流感癥狀經過查閱資料，可知利用不同的催化劑均可以制備乙酰水楊酸。總結如下：1.1 方案一：苯甲酸鈉催化法溫熱條件下，使水楊酸、乙酸酐和苯甲酸鈉混合物全部溶解后，低速勻速攪拌，在適當水浴加熱反應一定時間。反應結束后，加入冰水，并置于冰水浴中冷卻。晶體析出完全后抽濾得乙酰水楊酸粗產品。加入飽和碳酸氫鈉溶液，攪拌，過濾，將得到的濾液緩慢倒入盛有濃鹽酸的燒杯中，把燒杯置冰水浴中充分冷卻得到乙酰水楊酸產品。2反應式如下：1.2 方案二：對甲苯磺酸催化法在干燥的錐形瓶中依次加入定量的水楊酸，乙酸酐和對甲苯磺酸，充分搖動。水浴上加熱，待水楊酸溶解后，保持瓶內溫度在8185(或熱水浴水溫在85左右)，磁力攪拌。反應結束后，加入定量的蒸餾水，并用冰水冷卻，抽濾得乙酰水楊酸粗品。粗產品用乙醇水混合溶劑重結晶，得到白色晶體即為純乙酰水楊酸。3反應方程式：1.3 方案三：濃硫酸（或濃磷酸）催化法將水楊酸、乙酸酐和濃硫酸混合物置于熱水浴中加熱。反應結束后，加入水，放在冷水浴中冷卻，抽濾得乙酰水楊酸粗產品。在粗產品中加入飽和碳酸氫鈉水溶液，向抽濾得到的濾液中加入20鹽酸，并置于冰水浴中，抽濾。取少量乙酰水楊酸，用1三氯化鐵溶液鑒定水楊酸是否存在。如存在，產物可用乙醇水混合溶劑重結晶得到純的乙酰水楊酸。 4反應方程式：方案選擇：這三種方案都較簡單，本次試驗采用方案三，原因如下：方案一所采用的為有機催化劑，且濃鹽酸具有揮發(fā)性，對人體有害；方案二也是采用有機催化劑，并且須用水浴保持溫度，操作稍顯復雜；方案三仍需采用水浴加熱，但采用無機催化劑，對人體危害較小，且步驟較少，實驗原料容易得到。因此本次實驗采用方案三制備乙酰水楊酸。2 實驗原理水楊酸是一種具有雙官能團的化合物，一個是酚羥基，個是酸酸基。羥基和羧酸基都會發(fā)生酯化，而且還可以形成分子內氫鍵，阻礙?；王セ磻陌l(fā)生。將水楊酸與乙酐作用，通過乙?；磻?，使水楊酸分子中酚羥基上的氫原子被乙?；〈梢阴Ｋ畻钏?。加入少量濃硫酸作催化劑，其作用是破壞水楊酸分子中羧基與酚羥基間形成的氫鍵，從而使?；磻菀淄瓿?。反應方程式為：副反應方程式為：此實驗可能的副產物：乙酰水楊酸酐，水楊酸，乙酰苯脂，水楊酸苯脂，乙酰水楊酸苯脂。 物理常數藥品名稱分子量(mol wt)用量(ml、g、mol)熔點()沸點()比重(d420)水溶解度(g/100ml)水楊酸138.122g（0.014mol）159211/2.66kpa1.443微溶于冷水易溶于熱水乙酸酐102.095ml（5.4g,0.05mol）-731391.082在水中逐漸分解乙酰水楊酸180.16-135138-1.350微溶于水濃硫酸985d-1.84易溶于水濃鹽酸36.4645ml-1.187易溶于水乙酸乙酯88.1223ml-83.677.10.9005微溶于水其它藥品飽和碳酸鈉溶液、1%三氯化鐵溶液3 實驗用品3.1 儀器：三角燒瓶（100mL）、溫度計(250)、燒杯(100mL)、布氏漏斗、吸濾瓶、水泵、量筒、臺秤、安全瓶、表面皿、試管、玻璃棒3.2 液體試劑：乙酐5mL(約0.05mol)、濃硫酸、飽和碳酸鈉水溶液、20%鹽酸10mL、95乙醇、0.06mol/L三氯化鐵溶液3.3 固體藥品：水楊酸2g(約0.016mol)3.4 材料：水，濾紙4 實驗步驟4.1 乙酰水楊酸的制備在錐形瓶中依次加入2g干燥的水楊酸、5 mL乙酐、10滴濃硫酸，充分振蕩使水楊酸溶解，在80水浴加熱20分鐘，并且不斷振蕩。在室溫中冷卻后，加入5 mL水，且邊加邊振搖。注意：此過程反應放熱，操作時應小心。將上述錐形瓶放在冷水浴中冷卻，使晶體完全析出（約需5min），抽濾，并用少量冷水洗滌，抽干，即可得到乙酰水楊酸粗產品。4.2 乙酰水楊酸的純化將制得的粗產品轉入到100mL燒杯中，加入飽和碳酸氫鈉水溶液，邊加邊攪拌，直到不再有二氧化碳產生為止。抽濾，除去不溶性聚合物(水楊酸自身聚合)。再將濾液倒入100mL燒杯中，緩緩加入10mL20鹽酸，邊加邊攪拌，這時會有晶體逐漸析出。將此反應混合物置于冰水浴中，使晶體盡量析出。抽濾，用少量冷水洗滌23次。抽干后，取少量乙酰水楊酸, 加幾滴乙醇使其溶解，再滴加12滴1三氯化鐵溶液，觀察是否發(fā)生顯色反應。如果發(fā)生顯色反應，則說明仍有水楊酸存在。此時產物可用乙醇水混合溶劑重結晶。即先將粗產品溶于少量沸騰的乙醇中，向乙醇溶液中添加熱水，直至溶液變混濁。加熱至溶液澄清透明。注意：加熱不能太久，以防乙酰水楊酸分解。靜置慢慢冷卻，晶體析出完全后過濾、干燥、稱重、并計算產率。5 實驗數據記錄與處理 0.047 mol 0.047molm理論=0.047180.16=8.47g5.1 固體的量取水楊酸乙酐物質的量/mol0.0140.05用量情況不足過量5.2 數據的處理表面皿質量/g表面皿+粗產品質量/g粗產品質量/g表面皿+純產品質量/g純產品質量/g乙酸水楊酸的理論產量/g乙酸水楊酸的產率/%6 實驗結果與討論6.1 實驗結果本實驗采用濃硫酸催化法制備乙酰水楊酸，其中制得粗產品的質量為_g，純產品的質量為_g，本次實驗的產率為_%。6.2 誤差分析6.2.1 系統誤差：使用臺秤、量筒、量取藥品時產生誤差；6.2.2 隨機誤差：反應未進行完全，有副反應發(fā)生；結晶、純化及過濾時，有部分產品損失。6.3 注意事項6.3.1 由于分子內氫鍵的作用，水楊酸與醋酸酐直接反應需在150160才能生成乙酰水楊酸，而加入酸的目的主要是破壞氫鍵的存在，使反應在較低的溫度下(90)就可以進行，而且可以大大減少副產物，因此實驗中要注意控制好溫度；6.3.2 此反應開始時，儀器應經過于燥處理，藥品也要事先經過干燥處理；6.3.3 如粗產品中混有水楊酸，用1三氯化鐵檢驗時會顯紫色。6.3.4 粗產品可用乙醇水，或1：1(體積比)的稀鹽酸，或苯和石油醚(3060)的混合溶劑進行重結晶。6.3.4 乙酰水楊酸受熱后易發(fā)生分解，分解溫度為126135oC，因此在烘干、重結晶、熔點測定時均不宜長時間加熱；6.4 收獲體會在本次實驗中，我了解了如何設計一個實驗，學會了用?；磻迫∫阴Ｋ畻钏?，掌握了利用重結晶的方法提純有機物。在實驗中，我感受到了設計并完成一個實驗的辛苦與喜悅。參考文獻1 /question/1406090908746.html 2 田旭，林沛和苯甲酸鈉催化合成乙酰水楊酸的研究J延邊大學學報，32(3)3 李繼忠對甲苯磺酸催化合成乙酰水楊酸的研究J化學世界,2005(6)：3653674 /boya123000/blog/item/7ecdcf9564133f4ed0135e30.html；7/jpkc/yjhx/needs/jxzy/實驗Preparation and purification of acetyl salicylic acidFan Qianfeng(Chemistry department, Applied chemistry,class094, Learning numbers 2009122210)The abstract The purpose of this experiment are familiar with the principle of Acylation and experimental methods of operation, and learn to use the method of purification of organic compounds by recrystallization. Experiments, will be the role of salicylic acid and acetic anhydride to concentrated sulfuric acid as catalyst, through the acetylation reaction are acetyl salicylic acid, and then saturated sodium carbonate aqueous solution were added and 20% hydrochloric acid for purification of crude products. Through this experiment results we can see