5实验四阿司匹林的合成鉴定

实验四阿司匹林的合成(SynthesisandAnalysisofAspirin)阿司匹林最初发现于1763年，当时人们发现柳树皮可减缓疟疾的发烧症状。一个世纪后，化学家们从柳树皮中分离和鉴定了其中的活性成分，称之为水杨酸(Salicylicacid)，但是，水杨酸作为药物来说，酸性太强，会严重刺激口腔、食道和胃壁的粘膜。为此，科学家采用酸性较小的钠盐（水杨酸钠），但水杨酸钠的刺激性虽然小些，对胃内壁仍有刺激性影响，且有令人不悦的甜味，以至大多数病人不愿服用。直到1893年，拜耳(Bayer)公司发明了合成乙酰水杨酸的路线。乙酰水杨酸经过胃时不起变化，但可以被肠液中的碱性介质水解生成水杨酸。拜耳公司将其命名为阿司匹林(Aspirin)。阿司匹林的作用机理为阻碍体内合成前列腺素（人体内的前列腺素与身体的免疫反应有关。当身体功能的正常运行受到外来物质的刺激时会激发前列腺素的合成，而使人疼痛、发烧和局部发炎），因而能减弱身体的不舒服的感觉。一．实验目的(Purpose)：1．掌握乙酰水杨酸的合成方法。2．了解酰化反应的要求及其应用。3．进一步熟练重结晶（混合溶剂）及熔点（易分解物质）测定等基本操作。二．实验原理(Principle)：阿司匹林的合成，通常用水杨酸与乙酸酐作用，水杨酸分子中酚羟基的氢被乙酰基取代。水杨酸既含有羟基，又含有羧基，属于双功能基化合物。它即可以与羧酸及其衍生物作用，又可以与醇作用成酯，分子间还可以形成氢键。为了加速反应进行，破坏水杨酸分子间的氢键，常加入浓硫酸作催化剂。反应式：COOHOH+(CH3CO)2OCOOHOCCH3O+CH3COOH在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间可以发生酯化反应，生成少量的聚合酯：COOHOCCH3O阿司匹林(AspirinorAcetylsalicylicacid)是现代生活中最常用的药物之一。它是一种强效的、副作用较小的止痛、退烧和消炎药。阿司匹林还是复方解痛片A.P.C.的主要成分之一。A.P.C.是由阿司匹林(Aspirin)、非那西汀(Phenacetin)、咖啡因(Caffeine)复合而成。安全防护(SafetyFirst)乙酸酐是个催泪剂，反应应在通风柜中进行．COOHOHnH+OCOOCOOCOCOOO+H2O乙酰水杨酸能与NaHCO3反应生成水溶性钠盐，而副产物聚合酯不能溶于NaHCO3，这种性质上的差别可用于阿司匹林的纯化。乙酰化反应可能会不够完全，在产物中就会混有水杨酸，这可以通过重结晶的方法除去。FeCl3溶液是鉴定酚羟基的特征试剂，当含有酚羟基的化合物加入FeCl3溶液时，会形成紫色的络合物，若结晶中含有未反应的水杨酸，会有颜色变化，也就很容易被检出。为了测定产物中阿司匹林的含量，可以用稀NaOH溶液溶解，乙酰水杨酸水解成水杨酸二钠。COOHOCCH3O+NaOHH2OCOONaONa该溶液在296.5nm左右有个吸收峰，测定稀释成一定浓度阿司匹林的NaOH水溶液的吸光度值，并用已知浓度的水杨酸的NaOH水溶液作一条标准曲线，则可从标准曲线上求出相当于阿司匹林的含量。根据两者的相对分子质量。即可求出产物中阿司匹林的含量：阿司匹林的浓度=[水杨酸浓度]180.15/138.12三．仪器与药品(InstrumentandDrug)：1．仪器：电热套圆底烧瓶烧杯球型冷凝器量筒温度计抽滤瓶布氏漏斗容量瓶吸量管吸滤装置滴管锥形瓶2．药品：水杨酸乙酸酐无水乙醇浓H2SO4浓HCl0.1%FeCl3溶液NaHCO3饱和水溶液0.1mol/LNaOHCDCl3图１回流装置(Figure1Refluxapparatus)四．操作步骤(Procedure)：1．阿司匹林的合成：称取3.0g水杨酸，加入50ml干燥的圆底烧瓶中[1]，再加入5ml乙酸酐，摇匀后，加入5滴浓硫酸，装一球形冷凝器，见图1。待水杨酸全部溶解后[２]，将圆底烧瓶电热套中加热，温度控制在80-85C，恒温15-20分钟［３］，其间不断振摇。反应结束后，稍微冷却，倒入盛有30ml冷水的烧杯中，并用10ml水洗涤圆底烧瓶，将洗涤液也倒入烧杯中，很快析出白色结晶，将烧杯置于冷水浴中，并不断搅拌，促其结晶完全。抽滤，并用少量水洗涤结晶[４]，抽干，得粗品阿司匹林。将粗品转移至150ml烧杯中，在搅拌下加入30ml饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无二氧化碳气泡产生，抽滤除去聚合物，用5-10ml水冲洗漏斗，合并滤液，缓慢倒入预先盛有4-5ml浓盐酸和10ml水配成溶液的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸沉淀析出，冰浴下静置至结晶完全。减压抽滤，少量水淋洗得到白色固体，干燥15分钟。取极少量粗品阿司匹林，溶于几滴乙醇中，加入0.1%FeCl3溶液1-2滴，观察颜色变化。将粗品阿司匹林放入50ml圆底烧瓶中，加入4-5ml无水乙醇，装上球形冷凝器，通入冷凝水，置于60-70C电热套中加热片刻[5]，粗品还有少量未溶，可补加少量乙醇，直到其全部溶解[６]。用滴管向溶液中滴加水至微浑，再加热溶解，冷却，溶液析出白色晶体，抽滤，红外灯烘干，并计算收率。五.思考题(Problem)：1.酰化反应加入浓硫酸的目的是什么？2.反应仪器为何要求干燥？3.重结晶前后做FeCl3实验的目的是什么？4.反应收率如何计算？何物过量？为什么？注释(Notes)：[1]仪器必须干燥，否则会影响反应进行。[２]反应比较快，反应物混合后，很快会出现白色沉淀，并非水杨酸未溶。[３]反应温度不宜超过90C，否则将有副产物产生。[４]将晶体上多洗几次，否则重结晶时，附着的酸会加速阿司匹林的水解。[５]阿司匹林易分解。重结晶时加热时间不宜过长，不宜用高沸点溶剂。阿司匹林溶解度：1g/300ml冷水1g/5ml乙醇。[６]重结晶注意一定要控制乙醇的量，否则，样品损失过多，甚至最后得不到产品。阿司匹林的IRNMR谱图：IRspectrumNMRspectrum