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阿司匹林
工业制法:
苯酚与二氧化碳在氢氧化钠存在下在高温高压的条件下反应,得到水杨酸二钠盐
(Kolbe-Schmidt反应)。反应后加入稀硫酸中和。
加入乙酸酐进行乙酰化,得到阿司匹林。
这是由酚羟基的特殊性质决定,酚羟基很难直接和乙酸发生酯化反应。该反应实际上依然是酯化反应。
实验室:
首先,将10ML苯胺和15ML乙酸加入到50ML的圆底烧瓶中,并在其中加入少量锌粉和沸石。
在烧瓶上加分馏装置,上面加上温度计,并用支管试管收集蒸馏出来的少量水和乙酸。电热套加热。
先控制温度保持烧瓶中液体微沸10分钟左右。再加大电压,升高温度,保持温度计温度在105度,大概50分钟。
这时,温度计的温度降低,说明反应基本完全。
趁热把烧瓶中的液体倒在冷水中搅拌,有沉淀后减压抽滤。
提纯
在生成物中加入热水。
注意:是热水,且不要太多,刚好溶解即可。
趁热用热水漏斗过滤。降温使结晶。用减压漏斗抽滤,干燥即可。
参考资料:大学有机实验,王清廉著
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目的要求
1、通过乙酰水杨酸制备,初步了解有机合成中乙酰化反应原理及方法。
2、进一步熟悉减压过滤、重结晶操作技术。
二、基本原理
乙酰水杨酸(阿斯匹林)不仅是用的退热止痛药,而且亦可用于予防老年人心血管系统疾病。从药物学角度来看,它是水杨酸的前体药物[1]。早在十八世纪,人们从柳树皮中提取出具有止痛、退热抗炎的一种化合物——水杨酸,但由于水杨酸严重剌激口腔、食道及胃壁粘膜而病人不原使用,为克服这一缺点,在水杨酸中引进乙酰基,获得了副作用小而疗效不减的乙酰水杨酸。
水杨酸分子中含羟基(—OH)、羧基(—COOH),具有双官能团。本实验采用以强酸为硫酸[2]为催化剂,以乙酐为乙酰化试剂,与水杨酸的酚羟基发生酰化作用形成酯。反应如下:
引入酰基的试剂叫酰化试剂,常用的乙酰化试剂有乙酰氯、乙酐、冰乙酸。本实验选用经济合理而反应较快的乙酐作酰化剂
副反应有:
制备的粗产品不纯,除上面两副产品外,可能还有没有反应的水杨酸等杂质。 本实验用FeCl3检查产品的纯度,此外还可采用测定熔点的方法检测纯度。
杂质中有未反应完酚羟基,遇FeCl3呈紫蓝色。如果在产品中加入一定量的FeCl3,无颜色变化,则认为纯度基本达到要求。
三、仪器药品
仪器:水浴锅、布氏漏斗、抽气瓶、水泵、滤纸、烧杯、温度计(150℃)、冰浴、熔点测定仪、试管、玻棒、台称、量筒
药品:水杨酸、乙酐、浓H2SO4、95%乙醇、1%FeCl3。
四、实验步骤
(一)酰化反应
1、称取2.0克(约0.015mol)固体水杨酸,放入150ml锥形瓶中,加入5ml乙酐,用滴管加入5滴浓H2SO4,摇匀,待水杨酸溶解后将锥形瓶放在60~85℃水
浴中30分钟[3],常常摇动锥形瓶,使乙酰化反应尽可能完全。
2、取出锥形瓶,让其自然降温至室温。观察有无晶体出现。如果无晶体出现,用玻棒磨擦锥形瓶内侧(注意别用劲磨擦否则会把锥形瓶擦破)。当有晶体出现时,置冰水浴中冷却,并加入50ml冷水,出不规则大量白色晶体,继续冷却5分钟,让结晶完全。
3、将锥形瓶中所有物质倒入布氏漏斗中抽气过滤。锥形瓶中用5ml冷水洗涤三次,洗涤液倒入布氏漏斗中。继续抽气至干。
4、按实验步骤(三)检测方法,检测产品纯度。
(二)、重结晶
1、将粗产品转入150ml锥形瓶中,加入5ml 95%乙醇,置水浴中加热溶解,然后冷却,用玻棒磨擦锥形瓶内壁,当有晶体出现时,加入25ml冷水,并置冰水浴中冷却5分钟,使结晶完全。
2、再次抽气过滤。用冷水5ml洗涤锥形瓶二次,洗涤液倒入漏斗中。继续抽滤至干。
3、将精产品转入表面皿中,干燥,称重,计算产率(以水杨酸为标准)。
(三)、产品纯度检验
1、取少量(约火柴头大小)晶体装入试管中,加10滴95%乙醇,溶解后滴入1滴1%FeCl3液。观察颜色变化。如果颜色出现变化(红——紫蓝),说明产
吕不纯,需再次重结晶。若无颜色变化,说明产品比较纯。
2、测定熔点,乙酰水杨酸熔点文献记载为:135~136℃
思考题:
1、什么是酰化反应?什么是酰化试剂?进行酰化反应的容器是否需要燥?
2、重结晶的目的是什么?
3、前后两次用FeCl3液检测,其结果说明什么?
注释:
[1]、前体药物是指将有生物活性的药物分子与前体基团键合,形成在体外无活性的化合物。在体内经酶或非酶作用,重新释放出母体药物的一类药物。
[2]、硫酸还可破坏水杨酸公子中羧基与酚羟基形成的分子内氢键,从而使酰化反应顺利进行。
[3]、温度高反应速度快,但温度不宜过高,否则副反应增多。
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制备过程:
首先将10ML苯胺和15ML乙酸加入到50ML的圆底烧瓶中,并在其中加入少量锌粉和沸石。
在烧瓶上加分馏装置,上面加上温度计,并用支管试管收集蒸馏出来的'少量水和乙酸。电热套加热。
先控制温度保持烧瓶中液体微沸10分钟左右。再加大电压,升高温度,保持温度计温度在105度,大概50分钟。
这时你会发现温度计的温度降低,说明反应基本完全。
趁热把烧瓶中的液体倒在冷水中搅拌,有沉淀后减压抽滤。
对生成物提纯:
在生成物中加入热水,注意,是热水且不要太多,刚好溶解即可,趁热用热水漏斗第一文库网过滤,在降温使结晶,在用减压漏斗抽滤,干燥即可。
上面就是大体步骤,我们实验就是这么做的,希望对你有帮助,如果有什么不明白,再帮你解答。
原理:阿司匹林,即乙酰水杨酸,通过以下反应合成,
浓硫酸
水杨酸 乙酸酐________乙酰水杨酸 甲酸
(化学式在这里显示不出来,你自己写一下吧)
用乙醇和水(混合溶剂)析晶,并进行重结晶。
试剂:
100mL锥形瓶、温度计、水浴器、酒精灯、铁架台及其附件、玻璃棒、吸滤瓶(布氏漏斗)、漏斗、滤纸、烧杯、天平及砝码、结晶皿,量筒,试管。
水杨酸(固体)、乙酸酐(密度1.08g/mL)、15mol/L磷酸(或浓硫酸)、乙醚、石油醚,三氯化铁溶液
实验步骤:
称取2.67g水杨酸置于50mL磨口锥形瓶中,加入5.10g乙酸酐,5~7滴浓磷酸,小心振摇混匀,加入1~2粒沸石,装上球型冷凝管在80℃左右的水浴中加热并保温15分钟。取出锥形瓶,边摇边滴加1mL冷蒸馏水,然后快速加入20mL冷蒸馏水,立即进入冰浴冷却。若无晶体或出现油状物,可用玻棒摩擦内壁(注意必须在冰水浴中进行)。待晶体完全析出后用布氏漏斗抽滤,用少量冰蒸馏水分二次洗涤锥形瓶后,再洗涤晶体,抽干。
晶体放入原磨口锥形瓶中,加入10mL 95%乙醇及1~2颗沸石,接上冷凝管在水浴中加热溶解后,移去火源,取下锥形瓶,滴入冷蒸馏水至沉淀析出,再加入2ml冷蒸馏水,析出完全后,抽滤,以少量冷蒸馏水洗涤晶体二次,抽干,取出晶体,用滤纸压干,移入干的表面皿中,于80℃干燥箱中干燥40分钟后,冷却,称重。测定熔点。
思考题:
1. 在乙酰水杨酸重结晶时,滴加水的标准是什么?为什么这样做?
在乙酰水杨酸重结晶时,滴加水的标准是:滴入冷蒸馏水至沉淀析出,再加入2ml冷蒸馏水,析出完全后,抽滤,以少量冷蒸馏水洗涤晶体二次。因为重结晶的目的之一是为了调节溶剂极性,并且阿司匹林易溶于水,若加入过多的水的话会使阿司匹林溶于水中变成滤液。从而使得产量降低。
2. 在该反应过程中可能发生的副反应和生成的副产物有哪些?
本实验中可能产生的①副产物有:乙酰水杨酸酐,水杨酸,乙酸苯酯,水杨酸苯酯,乙酰水杨酸苯酯。②可能的副反应:原料水杨酸可能带入脱羧产物苯酚和水杨酸苯酯,与原料醋酸酐酸化,生成乙酸苯酯和水杨酸苯酯。另外苯酚和水杨酸苯酯有可反应生成乙酰水杨酸苯酯。三者不溶于碳酸钠,药典规定应检查碳酸钠中的不溶物 电热套 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪 耐黄变试验机 线束剖面分析仪 线束剖面分析仪
4 乙酰水杨酸俗称阿司匹林,为重要的医药。具有退热、镇痛、抗风湿等作用。
二、基本原理:
乙酰水杨酸是水杨酸(邻羟基苯甲酸)和乙酰酐,在少量浓硫酸(或干燥的氯化氢,有机强酸等)催化下,脱水而制得的。
主反应:
副反应:
在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子间可发生缩合反应,生成少量的聚合物。
乙酰水杨酸能与碳酸氢钠反应生成水溶性钠盐,而其副产物聚合物不能溶于碳酸氢钠溶液。利用这种性质上的差别,可纯化阿司匹林。
注意:
反应温度不宜过高,否则将增加副产物的生成:
1.为了促使反应向右进行,通常采用增加酸或醇的浓度, 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,常常是两者兼用来提高产率。
2.由于水杨酸中的羟基和羧基能形成分子内氢键,反应必须加热到150℃~160℃。不过,加入少量的浓硫酸或浓磷酸过氧酸等来破坏氢键,反应温度也可降到60℃~80℃,而且副产物也会有所减少。
3.乙酰水杨酸易受热分解,因此熔点不是很明显。它的熔点为136℃ ,分解温度为128℃ ~135℃ 。在测定熔点时,可先将载热体加热至120℃左右,然后放入样品测定。
三、实验操作:
1.在100ml锥形瓶中放置干燥的水杨酸6.5g及乙酰酐10ml,充分摇动后,滴加10滴浓硫酸(足量)。(注意:如不充分振摇,水杨酸在浓硫酸的作用下,将生成付产物水杨酸水杨酯。)
2.水浴上加热,水杨酸立即溶解。如不全溶解,则需补加浓硫酸和乙酰酐。保持锥形瓶内温度在70℃左右。(注意:用水浴温度控制反应温度。水浴温度控制在80℃-85℃即可。)维持反应20分钟。
3.稍微冷却后,在不断搅拌下将其倒入100ml 冷水中。冷却析出结晶(只要瓶内温度和冷却水温度一致即可,不一定需要15分钟)。抽滤粗品,每次用10ml水洗涤两次,其作用是洗去反应生成的乙酸及反应中的硫酸。
4.粗品重结晶纯化,用95%乙醇和水1:1的混合液约25ml左右,加冷凝管加热回流,以免乙醇挥发和着火,固体溶解即可。(重结晶时无须加活性炭,加活性炭的作用是除去有色杂质,因粗产品没有颜色,加热煮沸即可)
5.趁热过滤,冷却,抽滤,干燥,称重。
四、实验产率的计算:
从反应方程式中各物材料的摩尔比,可看出乙酰酐是过量的,故理论产量应根据水杨酸来计算。0.045mol水杨酸理论上应产生0.045mol乙酰水杨酸。乙酰水杨酸的相对分子质量为180g/mol,则其理论产量为:
0.045(mol)×180(g/mol)=8.1g
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