设计性实验---阿司匹林的合成

综述：《阿司匹林的合成》班级：16化工2班姓名：叶友爱学号：16215012321.简述阿司匹林的用途，注意老药新用。剂量不同作用不同，阿司匹林主要功效有：良好的镇痛作用、消炎作用、解热作用、抗风湿作用，对血小板聚集的抑制作用。其他功效：减轻皮肤粘膜淋巴结综合症（川崎病）、抵抗癌症、预防消化道肿瘤等。2.综述阿司匹林的合成方法，指出各有什么优缺点。利用水杨酸与乙酸酐在浓硫酸催化作用下发生反应生成阿斯匹林，反应原理为在反应中，除了生成乙酰水杨酸主产物外，还因副反应的发生可能生成水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯等副产物。三氯稀土催化合成实验原理：以三氯稀土作为路易斯酸，可溶性强，对设备腐蚀性低，以它为催化剂，产率可高达90%。方法分析及比较：此方法反应的最佳条件是水杨酸与乙酸酐的物质的量之比为1∶2.0.以三氯稀土作催化剂，其催化效果与浓硫酸作催化剂相当，但是它克服了硫酸腐蚀设备的缺点，三氯稀土和水可以回收，在稀土三氯化物中，效果最好的是YCl3.只是成本较高，且作为药物合成对于其毒性要慎重考虑．3.写出较详细的反应机理，各催化剂是如何催化反应的进行的。阿司匹林用水杨酸和乙酸酐在催化剂的催化下发生酰基化反应来制取。总反应式如下：各催化剂：3.1酸性催化剂酸性催化剂催化合成阿司匹林的机理如下:在酸作用下,乙酸酐中羰基碳原子的正电性增强,使乙酸酐中酰基容易向羟基转移形成酯基,即完成乙酰水杨酸的合成。催化剂酸性越强,氢质子流动性越好,越易于催化酯基的生成,但在乙酰水杨酸的合成中,催化剂酸性太强,也会造成水杨酸分子中羧基与另一水杨酸分子中的酚羟基脱水酯化,生成较多的酯聚合副产物。因此,以浓硫酸为催化剂合成阿司匹林的反应为基础,酸性催化剂包括路易斯酸、固体酸、有机酸、酸性无机盐、酸性膨润土等。3.1.1酸性膨润土的催化效果膨润土是以蒙脱石为具备二维通道和大孔分子筛的性质,用酸处理后所得的酸性膨润土催化酯化反应最大优点是收率高,催化剂经热过滤与产品分离后,再经干燥、净化、活化处理,可反复使用,成本低,不污染环境,是一种绿色催化剂,最佳反应条件是；温度85-90摄氏度；时间0.5-1.0小时。3.1.2对甲苯磺酸的催化效果对甲苯磺酸为固体有机酸,经济易得,污染少,收率高操作方便,有实验得到最优配方：水杨酸：乙酸酐摩尔比为1：2，反应20min，反应温度65～75℃，产率达84.2％。实验结果表明对甲苯磺酸具有催化活性高，选择性好，操作方便，污染少等显著优点。3.1.3活性二氧化锡固体酸的催化效果用微波辐射法制备的活性二氧化锡固体酸为催化剂,85℃下,反应45min可使阿司匹林收率达到81.6%,产物中酯聚合物的含量较少,所得产品为纯白色,可在干燥箱中加热干燥而且乙酰水杨酸极少水解[2]。活性二氧化锡性质稳定,操作安全,所得产品容易分离,回收的二氧化锡除去少量杂质可重复使用。3.1.4NaHSO4催化通过正交实验确定了硫酸氢钾催化合成乙酰水杨酸最佳的合成条件为:原料物质的量比n(水杨酸)∶n(醋酸酐)=1∶2,温度为70℃,反应时间为40min,催化剂用量为反应物总量的7%,纯乙酰水杨酸产率为76.4%,产品质量好。其催化合成乙酰水杨酸的产率与浓硫酸相当。用硫酸氢钾催化合成乙酰水杨酸,具有催化剂在反应过程保持固态，反应完毕经热过滤即可与产品分离、不溶于反应体系、易回收等特点.3.2碱性化合物碱性化合物为催化剂基于碱性化合物能与水杨酸反应、能破坏水杨酸分子内氢键、活化水杨酸的羟基机理,许多碱性化合物可以作为催化剂合成阿司匹林。常见的催化剂包括强碱、弱碱和弱酸强碱盐。3.2.1吡啶催化效果吡啶催化效果优良,收率高,适合工业化生产,但较易吸水形成共物，形成共沸物,使反应温度较难控制,且反应中产生难闻的气味。反应温度为80℃,反应时间为30min,催化剂用量为5%,试剂摩尔比为1:4.2时产率最高。吡啶作催化剂为水杨酸质量的5%时，产率为80.2%。弱碱性吡啶催化剂合成乙酰水杨酸产率高于浓硫酸[3]催化剂产率。3.2.2碳酸钠催化微波合成阿司匹林的效果当水杨酸为20g，醋酸酐28mL，温度82℃，反应50min时，采用无水碳酸钠作为催化剂比用浓硫酸产率稍低，但传统浓硫酸作催化剂，合成的产品颜色较深有杂质，以无水碳酸钠作催化剂虽然产率略低，但颜色洁白基本无杂质。采用无水碳酸钠作为催化剂以微波合成法合成乙酰水杨酸的实验技术比用浓硫酸作催化剂的加热合成法速度快数10倍，产率和纯度均较高，不污染环境。3.3维生素C为催化剂维生素C是一种内酯类化合物,分子中有一双烯醇结构,呈酸性和还原性,对酯化反应有一定的催化作用,催化效率与温度有关。陈洪等用维生素C催化了水杨酸乙酰化合成阿司匹林的反应,在60~80℃下,反应10~25min,收率大于87%[12]。用维生素C为催化剂催化的该反应,反应速度快,操作简单,催化剂无需回收,反应条件温和,不腐蚀仪器设备,对环境无污染。维生素C是一种常见的维生素类药,价廉易得.3.4以三氯稀土为催化剂三氯稀土是一种简单、便宜和易得的Lewis酸,具有可溶性强、可回收再使用、对设备腐蚀轻、无污染等优点,是一种可望用来解决传统Lewis酸造成环境污染问题的环境友好催化剂,通过实验得知TbCl3,EuCl3,NdCl3,GdCl3,和CeCl3等三氯稀土催化阿司匹林的合成反应,在85~90℃下,反应40min,收率分别为81.14%，88.44%，83.69%，85.13%,82.33%。用三氯稀土作催化剂与用浓硫酸作催化剂效果相当,但同时又克服了浓硫酸作催化剂所具有的腐蚀设备，污染化境的缺点。其中稀土中YCl3的催化效果较好。4.怎么合成阿司匹林，工艺步骤如何？实验合成方法和工艺步骤（1）仪器与试剂：主要仪器：100ml烧杯，100ml锥形瓶，磁力搅拌器，抽滤装置1套，0℃~100℃玻璃温度计，量筒，试管主要试剂：水杨酸2.76g(0.02mol)，10%碳酸氢钠溶液40ml，乙酸酐8ml（0.08mol），18%盐酸20ml，浓磷酸10滴，1%FeCl3溶液，95%乙醇溶液5ml(2)实验步骤：原理：利用水杨酸与乙酸酐在浓硫酸催化作用下发生反应生成阿斯匹林，反应原理为实验步骤:称取10g水杨酸置于100ml三口瓶瓶中，加入14ml乙酸酐，5~7滴浓硫酸，小心振摇混匀。加入1~2粒沸石，装上球型冷凝管，在75℃左右的水浴中加热并保温45分钟。取出锥形瓶，边摇边滴加1mL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。再加入2ml冷蒸馏水抽滤后。加入50ml饱和碳酸钠溶液，进行第二次抽滤。再次加入浓盐酸60ml并在冰水浴中冷却。进行抽滤得到粗产品称重得8克。5.如何提纯阿司匹林？把晶体放入单口瓶中，加入52mL95%乙醇和水溶液（35%）及1~2颗沸石，接上冷凝管在水浴中加热完全溶解后，放入烧杯中加入2滴水冷却待晶体析出，并进行抽滤得到产品3.1g。取出几粒晶体加入盛有5·0mL水的试管中,加入1~2滴1%FeCl3溶液,观察有无颜色反应。用1~2滴1%(质量分数)FeCl3溶液检验重结晶产品,无蓝紫色出现,说明产品中无水杨酸。用饱和NaHCO3溶液检验重结晶产品无不溶物出现,说明产品中无高分子聚合物。6.如何检测阿司匹林的纯度？答：用X-4A型显微熔点测定仪进行熔点测定,产物熔点在134·5~135·0℃,与文献值[1]135·0℃相符;产物经IR(KBr压片)测定:主要吸收峰(max,cm-1):3060(芳烃C-H伸缩振动吸收蜂),1771(酯基中C=O伸缩吸收蜂),1690(-COOH中C=O伸缩振动吸收蜂),1220、1187处(酯基团特征吸收蜂)与文献[2]完全一致,证明产物为乙酰水杨酸。参考文献：1.乙酰水杨酸的研究进展综述霍艳芳201412.072.阿司匹林药效学研究进展李淑芳内蒙古自治区包头医学院0140103.阿司匹林临床应用及作用机制张虹中华医药杂志《阿司匹林合成》小论文16化工2班叶友爱1621501232摘要：实验用水杨酸和乙酸酐在浓硫酸的催化下，采用加热回流的装置、巩固重结晶的方法制备阿司匹林并用三价铁离子验纯以及用酸碱滴定法测定阿司匹林的纯度及产率。关键词：乙酰水杨酸合成催化剂临床应用1.前言（阿司匹林用途、合成方法等）乙酰水杨酸又称阿司匹林,是一种常用的解热镇痛、抗风湿类药物,近年来发现它还可以治疗和预防心脑血管疾病。阿司匹林是目前全世界应用最广泛的药物之一,全世界年产量达4万多吨,我国年产量为1万吨以上。阿司匹林可治疗的病症和功能镇痛、解热该药对钝痛的作用，优于对锐痛的作用。故该药可缓解轻度或中度的钝疼痛，如头痛、牙痛、神经痛、肌肉痛及月经痛，也用于感冒、流感等退热。本品仅能缓解症状，不能治疗引起疼痛、发热的病因，故需同时应用其他药物参因治疗。消炎、抗风湿阿司匹林为治疗风湿热的首选药物，用药后可解热、减轻炎症，使关节症状好转，血沉下降，但不能去除风湿的基本病理改变，也不能预防心脏损害及其他合并症。如已有明显心肌炎，一般都主张先用肾上腺皮质激素，在风湿症状控制之后、停用激素之前，加用本品治疗，以减少停用激素后引起的反跳现象。关节炎除风湿性关节炎外，本品也用于治疗类风湿性关节炎，可改善症状，为进一步治疗创造条件。此外，本品用于骨关节炎、强直性脊椎炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性炎症的骨骼肌肉疼痛，也能缓解症状。抗血栓本品对血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，临床可用于预防暂时性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术后的血栓形成。也可用于治疗不稳定型心绞痛和皮肤粘膜淋巴结综合症(川崎病)患川崎病的患儿应用阿司匹林，目的是减少炎症反应和预防血管内血栓的形成。生产方法：水杨酸乙酰化而得：在反应罐中加乙酐（加料量为水杨酸总量的0.7889倍），再加入三分之二量的水杨酸，搅拌升温，在81-82℃反应40-60min。降温至81-82℃保温反应2h。检查游离水杨酸合格后，降温至13℃，析出结晶，甩滤，水洗甩干，于65-70℃气流干燥，得乙酰水杨酸。2.实验原理：乙酰水杨酸即阿司匹林，可通过水杨酸与乙酸酐反应制得。COOHOH+(CH3CO)2OH2SO4COOHOCOCH3+CH3COOHCOOHHOnH2SO4COOOCOOCOO**m+H2O(n-1)主反应副反应3.实验仪器药品：试剂：水杨酸、无水醋酸酐、碳酸氢钠、无水乙醇、浓硫酸、浓盐酸玻璃仪器：磨口锥形瓶125ml、锥形瓶250ml、布氏漏斗、玻璃漏斗、吸滤瓶、移液管、量筒100ml、烧杯250ml20ml、碱式滴定管50ml、移液管25ml4.实验装置图：抽滤装置干燥装置表面皿烧杯布氏漏斗抽滤瓶反应装置5.实验步骤：在125ml的锥形瓶中加入2g水杨酸、5ml乙酸酐、5滴浓硫酸，小心旋转锥形瓶使水杨酸全部溶解后，在水浴中加热5－10min，控制水浴温度在85－90℃。取出锥形瓶，边摇边滴加1mL冷水，然后快速加入50mL冷水，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，用少量冰水分二次洗涤锥形瓶后，再洗涤晶体，抽干。将粗产品转移到150ml烧杯中，在搅拌下慢慢加入25mL饱和碳酸钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直到无二氧化碳气体产生为止。抽滤，副产物聚合物被滤出，用5－10ml水冲洗漏斗，合并滤液，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。用冰水冷却，使沉淀完全。减压过滤，用冷水洗涤2次，抽干水分。将晶体置于表面皿上，蒸汽浴干燥，得乙酰水杨酸产品。称重，约1.5g，测熔点133－135℃。取几粒结晶加入盛有5ml水的试管中，加入1－2滴1%的三氯化铁溶液，观察有无颜色反应。为了得到更纯的产品，可将上述晶体的一半溶于少量（2－3ml）乙酸乙酯中，溶解时应在水浴上小心加热，如有