實驗一 乙酰水楊酸的合成

1、.實驗一、乙酰水楊酸(阿司匹林)的合成、鑒定與含量的測定一、實驗目的(1) 學習O-?；セ﹩卧磻奶攸c和基本知識。(2) 了解阿司匹林的性質(zhì)和工業(yè)制法，掌握O-?；苽浒⑺酒チ值膶嶒灧椒?。(3) 掌握水楊酸?；磻脑砑皩嶒灢僮饕约耙阴Ｋ畻钏岬蔫b定、提純及含量測定的方法。(4)了解紫外光譜法、紅外光譜法、核磁共振法在有機合成中的應用，掌握紫外-可見分光光度法定量分析的基本原理和實驗技術。(5) 進一步熟悉基礎化學實驗的重結晶及熔點測定等基本操作。二、實驗原理 乙酰水楊酸（acetyl Salicylic acid），通常也稱為阿司匹林(aspirin)，是由水楊酸(鄰羥基苯甲酸)和乙

2、酸酐合成的。早在18世紀，人們已從柳樹皮中提取了水楊酸，并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。19世紀末，人們成功地合成了乙酰水楊酸，直到目前，阿司匹林仍然是一個廣泛的具有解熱鎮(zhèn)痛作用的藥物。水楊酸是一個具有酚羥基和羧基雙官能團化合物，能進行兩種不同的酯化反應，當與乙酸酐作用時，可以得到乙酰水楊酸（即阿司匹林）；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(xiàn)的，因此通稱為冬青油。本實驗將進行前一個反應的試驗。 反應式: 在生成乙酰水楊酸的同時，水楊酸分子之間可以發(fā)生酯化反應，生成少量的聚合酯:乙酰水楊酸能與NaHCO3反應生成水溶性鈉鹽，而副產(chǎn)

3、物聚合酯不能溶于NaHCO3，這種性質(zhì)上的差別可用于阿司匹林的純化。 可能存在于最終產(chǎn)物中的雜質(zhì)是水楊酸本身，這是由于乙?；磻煌耆蛴捎诋a(chǎn)物在分離步驟中發(fā)生水解造成的。它可以在各步純化過程和產(chǎn)物的重結晶過程中被除去，與大多數(shù)酚類化合物一樣，水楊酸可與FeCl3，形成深色配（絡）合物，而阿司匹林因酚羥基已被?；?，不再與FeCl3發(fā)生顏色反應，因而未作用的水楊酸很容易被檢出。 乙酰水楊酸的紅外光譜特征如圖2-21所示:圖2-21 乙酰水楊酸的紅外光譜圖乙酰水楊酸的核磁共振譜特征如圖2-22所示?？捎蒊R，1H NMR鑒定產(chǎn)物為乙酰水楊酸。為了測定產(chǎn)品中乙酰水楊酸的含量。產(chǎn)物用稀NaOH溶液溶解

4、， 乙酰水楊酸水解生成水楊酸二鈉。圖2-22 乙酰水楊酸的核磁共振譜圖該溶液在296.5nm左右有個吸收峰，測定稀釋成一定濃度乙酰水楊酸的NaOH水溶液的吸光度值，并用已知濃度的水楊酸的NaOH水溶液作一條標準曲線，可以從標準曲線上求出相當于水楊酸的含量。根據(jù)兩者的相對分子質(zhì)量，即可求出產(chǎn)物中乙酰水楊酸的含量，溶劑和其他成分不干擾測定。阿司匹靈乃是現(xiàn)代生活中最大眾化的萬應藥（治百病的藥）之一，而且，盡管它的奇妙歷史開始于200年前，關于這個不可思議的藥我們?nèi)杂性S多東西該學。雖然至今仍然無人確切知道它究竟怎樣或為什么會起作用，美國每年消耗的阿司匹靈量卻在二千萬磅以上。阿司匹靈藥片通常由約0.32

5、克乙酰水楊酸與少量淀粉混合并壓緊而成。淀粉的作用在于使其粘合成片。加過緩沖劑的阿司匹靈通常含有一種堿性緩沖劑，以減少對胃壁粘膜的酸性刺激作用，因為乙酰化后的產(chǎn)物并非毫無刺激性。一種稱為Bufferin的藥片含阿司匹靈谷、二羥胺基乙酸鋁0.75谷和碳酸鎂1.5谷。復合解痛片通常含阿司匹靈，非那西汀和咖啡因。例如，Empirin即是一號一種典型的APC（取Aspirin,Phenactin和Caffein三者之字首并合而成），它含有阿司匹靈0.233克，非那西汀0.166克，咖啡因0.03克。三、 實驗儀器和藥品UV-1201(或UV2600)紫外-可見分光光度計，電熱數(shù)顯熔點儀，抽濾裝置（玻璃砂

6、芯漏斗），循環(huán)水式真空泵，電熱熔點儀，吸量管，容量瓶(100mL)，錐形瓶(100mL)，石英比色皿，圓底燒瓶（250mL，磨口），溫度計，天平。水楊酸，濃硫酸，NaHCO3飽和水溶液，濃HCl，醋酸酐，1%FeCl3溶液，NaOH 0.1mol/L，氯仿。四、實驗步驟4.1 乙酰水楊酸的合成在干燥的100mL錐形瓶中加入7.0g干燥的水楊酸，10mL新蒸餾的醋酸酐和10滴濃硫酸，不斷旋搖錐形瓶，在水浴上加熱5-10min，使水楊酸全部溶解（若不全溶解，則需補加濃硫酸和乙酸酐）后，。控制水浴溫度在80-85，維持反應20min，并經(jīng)常搖動。冷卻至室溫，即有乙酰水楊酸結晶析出，如果無結晶，可用玻

7、璃棒摩擦瓶壁并將反應物置于冰水浴中冷卻使結晶產(chǎn)生。加入50mL冷H2O，混合物繼續(xù)在冰水中冷卻15min使結晶完全。減壓過濾，用濾液反復淋洗錐形瓶，直至所有晶體被收集到布氏漏斗中，用少量冷水洗滌結晶，繼續(xù)抽氣將溶劑盡量抽干，稱重，得乙酰水楊酸粗產(chǎn)品，呈白色雪花狀。將上述粗產(chǎn)品轉移到250mL圓底燒瓶中，在攪拌下加入25mLNaHCO3飽和溶液，加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘，直至無CO2氣泡產(chǎn)生，減壓抽濾，副產(chǎn)物聚合物應被濾出。用5-10mL水沖洗漏斗，合并濾液，倒入預先盛有5mL濃HCl和10mL水配成溶液的燒瓶中，攪拌均勻，即有乙酰水楊酸沉淀析出。將燒杯置于冰水浴中冷卻，使結晶完全，抽濾，并用玻璃塞

8、壓干晶體，再用少量冷水洗滌2次，壓干，將結晶移到表面皿上，干燥后重約2g。4.2 阿司匹林的鑒定(1)在電熱熔點儀上測定熔點，文獻值133-135， 乙酰水楊酸易受熱分解，因此熔點不很明顯，它的分解溫度為128-138，測定熔點時，應將熱載體加熱至120左右，然后放入樣品測定。（2）用KBr壓片法錄制產(chǎn)物的紅外光譜圖，指出各主要吸收特征峰的歸屬，并與乙酰水楊酸的標準圖譜比較，（3）以CHCl3為溶劑，測定1H NMR譜圖，解析譜圖進一步證實產(chǎn)物為乙酰水楊酸。4.3 產(chǎn)物中乙酰水楊酸含量的測定(1) 準確稱量0.1000g(準確至0.1mg)水楊酸(分析純)溶于少量0.1mol/L NaOH（4

9、0mL）溶液中，搖勻，然后用蒸餾水定容于100mL容量瓶中，標記為”原始標準貯備液” 。用5.00mL吸量管分別吸取0.00mL，1.00mL ，2.00mL，3.00mL，4.00mL，5.00mL原始標準貯備液置于六只100mL容量瓶中，標記每只容量瓶，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，并計算出每只標準溶液的濃度(單位為mg/mL)。在UV-1201紫外分光光度計上掃描每一標準溶液在250-350nm范圍的紫外吸收光譜，記錄最大吸收波長max和最大吸光度Amax。然后在max處測定五個標準溶液的吸光度。（注：應該在296.5nm左右有一個吸收峰）。(2)準確稱量0.1000g本實驗合成的乙酰水楊酸

10、，加0.1mol/LNaOH溶液40mL，攪拌數(shù)分鐘，轉移到100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。用此稀釋液作為試樣，測試250-350nm范圍的紫外吸收光譜，讀出max的吸光度值。4.4 酚的重要性質(zhì)與鑒定實驗水楊酸既是酸又是酚，可利用水楊酸來進行酚的重要性質(zhì)和鑒定的實驗。阿司匹林由于不具酚羥基，因此就不再具備酚的特性。(1)酚的弱酸性實驗：取0.1g水楊酸，加入1mL蒸餾水，振蕩，用PH試紙測試其水溶液的酸堿性。逐漸加入10%NaOH溶液使其全部溶解，滴入10%鹽酸溶液，觀察現(xiàn)象并解釋原因。同樣取0.1g乙酰水楊酸作對比實驗，觀察并解釋結果。(2)三氯化鐵實驗：在兩個試管中分別加入

11、1mL的1%水楊酸水溶液及1%阿司匹林稀釋乙醇溶液，分別滴入2滴1%FeCl3溶液，搖動，觀察現(xiàn)象并解釋之。有顏色反應為正性反應。若結晶不純，雜質(zhì)主要為水楊酸，此時加1%FeCl3呈藍色。(3)溴水實驗：在裝有1mL的1%水楊酸水溶液的試管中逐滴加入Br2-KBr/H2O，觀察現(xiàn)象并解釋之。溴水退色為正性反應，試分析該原因。（注：本實驗不做）五、數(shù)據(jù)處理(1) 將有關實驗數(shù)據(jù)填入表2-10。并請繪制出工作曲線。表2-10 實驗數(shù)據(jù)記錄水楊酸標準溶液編號123456水楊酸濃度/mg/mL0吸光度A (2)計算乙酰水楊酸的含量：根據(jù)實驗合成的乙酰水楊酸溶液在max處的吸光度值，從工作曲線上查到溶液

12、的水楊酸質(zhì)量濃度(單位為mg/mL)，然后換算成乙酰水楊酸的含量 m(乙酰水楊酸)=(乙酰水楊酸)100100/1000 =(水楊酸)(180.15/138.12)100100/1000乙酰水楊酸的百分含量（%）=乙酰水楊酸/樣品質(zhì)量100% =m（乙酰水楊酸）/ms（樣品）100% 式中m-乙酰水楊酸的質(zhì)量，g;-乙酰水楊酸密度，mg/mL.水楊酸的分子量是138.12；乙酰水楊酸的分子量是180.15.六、注意事項1. 由于分子內(nèi)氫鍵的作用，水楊酸與乙酸酐直接反應需在150160才能生成乙酰水楊酸。加入硫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

13、副產(chǎn)物，因此實驗中要注意控制好溫度。2. 如果有水，易使乙酸酐水解，此反應開始時，錐形瓶應經(jīng)過干燥處理，藥品水楊酸也要事先經(jīng)過干燥處理。3. 粗產(chǎn)品雜質(zhì)主要是水楊酸（因此若結晶不純，則加入FeCl3時溶液顯紫色），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。 思 考 題1. 在硫酸存在下，水楊酸與乙醇反應會得到什么產(chǎn)物?本試驗加入硫酸的目的是什么？2. 本實驗中，測定產(chǎn)品的乙酰水楊酸百分含量時，為什么加入NaOH稀溶液?3. 紫外分光光度計定量分析的基礎是什么?4. 核磁共振和紅外光譜定性分析乙酰水楊酸的原理是什么？嘗試查閱相關資料（有關有機化學、有機波譜分析方面的書籍）來解析本試驗紅外光譜圖和核磁共振譜圖