实验十六阿斯匹林的制备(4学时)一、实验目的1.学习用乙酸酐作酰基化试剂酰化水杨酸制乙酰水杨酸的酯化方法。2.巩固重结晶、熔点测定、抽滤等基本操作。3.了解乙酰水杨酸的应用价值。二、实验原理阿斯匹林(Aspirin)学名为乙酰水杨酸,是一种广泛使用的具有解热、镇痛、治疗感冒、预防心血管疾病等多种疗效的药物。人工合成它已有百年,但由于它价格低廉、疗效显著,且防治疾病范围广,因此至今仍被广泛使用。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。COOHOH+OCH3H3COOHCOOHOCOCH3CH3COOH+酚类化合物的酯化也称酰化,常用的酰基化试剂有酰卤、酸酐等。此反应也是保护酚羟基的方法。本实验由于水杨酸在酸存在下会发生缩聚反应的副反应,因此有少量聚合物产生:COOHOHH+OOOOOOO产物与副产物的分离:产物由于具有一个羧基,因此可以与碱反应成盐,从而溶于水,而副产物无羧基,因此本实验后处理时用饱和碳酸氢钠水溶液进行处理。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盐水溶液通过盐酸酸化即可得到产物。相关知识介绍:水杨酸是1838年第一次由强碱作用于相应的醛后,经酸化得到的一种化合物。CH2OHOHOHCHOOHCOOHOH+1859年Kolbe使用干燥的苯酚钠盐粉末和CO2在4~7atm下进行反应(1atm=101.325KPa)制的廉价的水杨酸。atmNaCOOHOHO+CO247~(S)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。羧基发生酯化:+OHCOOHOHEtOHconc.H2SO4CO2Et羟基发生酯化:(CH3CO)2O+OHOHCOOH+COOHCOCH3乙酰水杨酸易形成分子内形成氢键:OHHOCO三、试剂及器材1.器材:50mL非标准口锥形瓶;玻璃棒(一头带尖的);5mL量筒;滴管;19#干燥蒸馏装置一套(100mL圆底烧瓶、直型冷凝管、蒸馏头、温度计套管、100℃、200℃温度计、100mL尾接锥形瓶、尾接管);布氏漏斗;抽滤瓶;刮刀;水泵;滤纸。2.试剂:水杨酸、醋酐、浓硫酸、冰。四、主要试剂及产品的物理常数NameMm.p.或b.p.水醇醚水杨酸138158(s)微易易醋酐102.09139.35(l)易溶∞乙酰水杨酸180.17135(s)溶、热溶微五、实验内容在50mL干燥的圆底烧瓶中放置2g(0.045mol)干燥的水杨酸和5mL(0.053mol)的乙酸酐[1],然后加5滴浓硫酸,充分振摇使固体全部溶解。在水浴上加热回流,保持瓶内温度在85~90℃左右,维持20min,同时振摇[2]。慢慢滴入3~5mL冰水,此时反应放热,甚至沸腾。反应平稳后,再加入40mL水,用冰水浴冷却15min,并用玻棒不停搅拌,使结晶完全析出。抽滤,用少量冰水洗涤两次,得阿斯匹林粗产物,干燥后约1.5g。将阿斯匹林的粗产物移至另一锥形瓶中,加入25mL饱和NaHCO3溶液,搅拌,直至无CO2气泡产生,抽滤,用少量水洗涤,将洗涤液与滤液合并,弃去滤渣。先在烧杯中放大约5mL浓盐酸并加入l0mL水,配好盐酸溶液,再将上述滤液倒入烧杯中,阿斯匹林复沉淀析出,冰水冷却令结晶完全析出,抽滤,冷水洗涤,压干滤饼,干燥。此产品可用乙醇/水进行结晶[3],乙酰水杨酸为白色针状结晶,熔点134~136℃[4]。酚的重要性质与鉴定实验:(1)酚的弱酸性试验取0.1g水杨酸,加入1mL水,振荡,用pH试纸试其水溶液的酸性。逐滴加入10%NaOH溶液使其全溶,再滴入10%盐酸溶液,观察现象并解释原因。同样取0.lg乙酰水杨酸作此对比试验,观察并解释结果。(2)三氯化铁试验在两个试管中分别加入1m1的1%水杨酸水溶液及1%阿斯匹林稀乙醇溶液,分别滴入2滴1%FeCl3溶液,摇动,观察现象并解释之。有颜色反应为正性反应。(3)溴水试验在装有lmLl%水杨酸水溶液的试管中逐滴加入Br2-KBr/H2O,观察现象并解释之。溴水退色为正性反应。注释:[1]乙酸酐应当是新蒸的,收集139~140℃的馏份。[2]反应温度不宜过高。也可采用控制浴温在85~90℃,维持10min,温度过高将增加副产物的生成,如水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯。[3]重结晶时,其溶液不应加热过久,亦不宜用高沸点溶剂,因为这样会造成乙酰水杨酸的部分分解。[4]乙酰水杨酸易受热分解,因此熔点不是很明显,其分解温度为128℃-135℃,熔点为136℃。在测熔点时,可先将热载体加热到120℃左右,然后放入试样测定。六、注意事项七、思考题1.在制备阿斯匹林时加入浓硫酸的目的是什么?可以用其它浓酸代替吗?2.反应中有哪些副产物,如何除去?