設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 阿司匹林的合成

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1、綜述：《阿司匹林的合成》 班級(jí)：16化工2班 姓名：葉友愛(ài) 學(xué)號(hào)：1621501232 1. 簡(jiǎn)述阿司匹林的用途，注意老藥新用。 劑量不同作用不同，阿司匹林主要功效有：良好的鎮(zhèn)痛作用、消炎作用、解熱作用、抗風(fēng)濕作用，對(duì)血小板聚集的抑制作用。 其他功效：減輕皮膚粘膜淋巴結(jié)綜合癥（川崎?。⒌挚拱┌Y、預(yù)防消化道腫瘤等。 2. 綜述阿司匹林的合成方法，指出各有什么優(yōu)缺點(diǎn)。 利用水楊酸與乙酸酐在濃

2、硫酸催化作用下發(fā)生反應(yīng)生成阿斯匹林，反應(yīng)原理為 在反應(yīng)中，除了生成乙酰水楊酸主產(chǎn)物外，還因副反應(yīng)的發(fā)生可能生成水楊酰水楊酸酯、乙酰水楊酰水楊酸酯等副產(chǎn)物。 三氯稀土催化合成實(shí)驗(yàn)原理： 以三氯稀土作為路易斯酸，可溶性強(qiáng)，對(duì)設(shè)備腐蝕性低，以它為催化劑，產(chǎn)率可高達(dá)90%。 方法分析及比較：此方法反應(yīng)的最佳條件是水楊酸與乙酸酐的物質(zhì)的量之比為1∶2.0.以三氯稀土作催化劑，其催化效果與濃硫酸作催化劑相當(dāng)，但是它克服了

3、硫酸腐蝕設(shè)備的缺點(diǎn)，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.只是成本較高，且作為藥物合成對(duì)于其毒性要慎重考慮． 3. 寫(xiě)出較詳細(xì)的反應(yīng)機(jī)理，各催化劑是如何催化反應(yīng)的進(jìn)行的。 阿司匹林用水楊酸和乙酸酐在催化劑的催化下發(fā)生?；磻?yīng)來(lái)制取?？偡磻?yīng)式如下： 各催化劑： 3.1酸性催化劑 酸性催化劑催化合成阿司匹林的機(jī)理如下:在酸作用下,乙酸酐中羰基碳原子的正電性增強(qiáng),使乙酸酐中?；菀紫蛄u基轉(zhuǎn)移形成酯基,即完成乙酰水楊酸的合成。催化劑酸性越強(qiáng),氫質(zhì)子流動(dòng)性越好,越易于催化酯基的生成,但在乙酰水楊酸的合成中,催化劑酸性太強(qiáng),也會(huì)造成水楊酸分子中羧基與另一水楊

4、酸分子中的酚羥基脫水酯化,生成較多的酯聚合副產(chǎn)物。因此,以濃硫酸為催化劑合成阿司匹林的反應(yīng)為基礎(chǔ),酸性催化劑包括路易斯酸、固體酸、有機(jī)酸、酸性無(wú)機(jī)鹽、酸性膨潤(rùn)土等。 3.1.1酸性膨潤(rùn)土的催化效果 膨潤(rùn)土是以蒙脫石為具備二維通道和大孔分子篩的性質(zhì),用酸處理后所得的酸性膨潤(rùn)土催化酯化反應(yīng)最大優(yōu)點(diǎn)是收率高,催化劑經(jīng)熱過(guò)濾與產(chǎn)品分離后,再經(jīng)干燥、凈化、活化處理,可反復(fù)使用,成本低,不污染環(huán)境,是一種綠色催化劑,最佳反應(yīng)條件是；溫度85-90攝氏度；時(shí)間0.5-1.0小時(shí)。 3.1.2對(duì)甲苯磺酸的催化效果 對(duì)甲苯磺酸為固體有機(jī)酸,經(jīng)濟(jì)易得,污染少,收率高操作方便,有實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)配方：水楊酸：乙

5、酸酐摩爾比為1：2，反應(yīng)20 min，反應(yīng)溫度65～75℃，產(chǎn)率達(dá)84.2％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)甲苯磺酸具有催化活性高，選擇性好，操作方便，污染少等顯著優(yōu)點(diǎn)。 3.1.3活性二氧化錫固體酸的催化效果 用微波輻射法制備的活性二氧化錫固體酸為催化劑,85℃下,反應(yīng)45 min可使阿司匹林收率達(dá)到81.6%,產(chǎn)物中酯聚合物的含量較少,所得產(chǎn)品為純白色,可在干燥箱中加熱干燥而且乙酰水楊酸極少水解[2]?；钚远趸a性質(zhì)穩(wěn)定,操作安全,所得產(chǎn)品容易分離,回收的二氧化錫除去少量雜質(zhì)可重復(fù)使用。 3.1.4 NaHSO4催化 通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了硫酸氫鉀催化合成乙酰水楊酸最佳的合成條件為:原料物質(zhì)的量比n

6、(水楊酸)∶n(醋酸酐)=1∶2,溫度為70℃,反應(yīng)時(shí)間為40min,催化劑用量為反應(yīng)物總量的7%,純乙酰水楊酸產(chǎn)率為76.4%,產(chǎn)品質(zhì)量好。其催化合成乙酰水楊酸的產(chǎn)率與濃硫酸相當(dāng)。用硫酸氫鉀催化合成乙酰水楊酸,具有催化劑在反應(yīng)過(guò)程保持固態(tài)，反應(yīng)完畢經(jīng)熱過(guò)濾即可與產(chǎn)品分離、不溶于反應(yīng)體系、易回收等特點(diǎn). 3.2堿性化合物 堿性化合物為催化劑基于堿性化合物能與水楊酸反應(yīng)、能破壞水楊酸分子內(nèi)氫鍵、活化水楊酸的羥基機(jī)理,許多堿性化合物可以作為催化劑合成阿司匹林。常見(jiàn)的催化劑包括強(qiáng)堿、弱堿和弱酸強(qiáng)堿鹽。 3.2.1吡啶催化效果 吡啶催化效果優(yōu)良,收率高,適合工業(yè)化生產(chǎn),但較易吸水形成共物，形成

7、共沸物,使反應(yīng)溫度較難控制,且反應(yīng)中產(chǎn)生難聞的氣味。反應(yīng)溫度為80℃,反應(yīng)時(shí)間為30min,催化劑用量為5%,試劑摩爾比為1:4.2時(shí)產(chǎn)率最高。吡啶作催化劑為水楊酸質(zhì)量的5%時(shí)，產(chǎn)率為80.2%。弱堿性吡啶催化劑合成乙酰水楊酸產(chǎn)率高于濃硫酸[3]催化劑產(chǎn)率。 3.2.2碳酸鈉催化微波合成阿司匹林的效果 當(dāng)水楊酸為20 g，醋酸酐28 mL，溫度82℃，反應(yīng)50 min時(shí)，采用無(wú)水碳酸鈉作為催化劑比用濃硫酸產(chǎn)率稍低，但傳統(tǒng)濃硫酸作催化劑，合成的產(chǎn)品顏色較深有雜質(zhì)，以無(wú)水碳酸鈉作催化劑雖然產(chǎn)率略低，但顏色潔白基本無(wú)雜質(zhì)。采用無(wú)水碳酸鈉作為催化劑以微波合成法合成乙酰水楊酸的實(shí)驗(yàn)技術(shù)比用濃硫酸作催

8、化劑的加熱合成法速度快數(shù)10倍，產(chǎn)率和純度均較高，不污染環(huán)境。 3.3　維生素C為催化劑 維生素C是一種內(nèi)酯類(lèi)化合物,分子中有一雙烯醇結(jié)構(gòu),呈酸性和還原性,對(duì)酯化反應(yīng)有一定的催化作用,催化效率與溫度有關(guān)。陳洪等用維生素C催化了水楊酸乙?；铣砂⑺酒チ值姆磻?yīng),在60~80℃下,反應(yīng)10~25 min,收率大于87%[12]。用維生素C為催化劑催化的該反應(yīng),反應(yīng)速度快,操作簡(jiǎn)單,催化劑無(wú)需回收,反應(yīng)條件溫和,不腐蝕儀器設(shè)備,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。維生素C是一種常見(jiàn)的維生素類(lèi)藥,價(jià)廉易得. 3.4　以三氯稀土為催化劑 三氯稀土是一種簡(jiǎn)單、便宜和易得的Lewis酸,具有可溶性強(qiáng)、可回收再使用、

9、對(duì)設(shè)備腐蝕輕、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是一種可望用來(lái)解決傳統(tǒng)Lewis酸造成環(huán)境污染問(wèn)題的環(huán)境友好催化劑,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知TbCl3,EuCl3, NdCl3,GdCl3,和CeCl3等三氯稀土催化阿司匹林的合成反應(yīng),在85~90℃下,反應(yīng)40 min,收率分別為81.14%，88.44%，83.69%，85.13%,82.33%。用三氯稀土作催化劑與用濃硫酸作催化劑效果相當(dāng),但同時(shí)又克服了濃硫酸作催化劑所具有的腐蝕設(shè)備，污染化境的缺點(diǎn)。其中稀土中YCl3的催化效果較好。 4. 怎么合成阿司匹林，工藝步驟如何？ 實(shí)驗(yàn)合成方法和工藝步驟 （1）儀器與試劑： 主要儀器：100ml燒杯，100ml錐形

10、瓶，磁力攪拌器，抽濾裝置1套，0℃~100℃玻璃溫度計(jì)，量筒，試管 主要試劑：水楊酸2.76g(0.02mol) ，10%碳酸氫鈉溶液40ml，乙酸酐 8ml（0.08mol），18%鹽酸20ml，濃磷酸10滴，1%FeCl3溶液，95%乙醇溶液5ml ( 2 )實(shí)驗(yàn)步驟： 原理：利用水楊酸與乙酸酐在濃硫酸催化作用下發(fā)生反應(yīng)生成阿斯匹林，反應(yīng)原理為 實(shí)驗(yàn)步驟:稱(chēng)取10g水楊酸置于100ml三口瓶瓶中，加入14ml乙酸酐，5~7滴濃硫酸，小心振搖混勻。加入1~2粒沸石，裝上球型冷凝管，在75℃左右的水浴中加熱并保溫45分鐘。取出錐形瓶，邊搖邊滴加1mL冷蒸餾水。立即進(jìn)入冰浴冷卻。

11、若無(wú)晶體或出現(xiàn)油狀物，可用玻棒摩擦內(nèi)壁（注意必須在冰水浴中進(jìn)行）。待晶體完全析出后用布氏漏斗抽濾，用少量冰蒸餾水分二次洗滌錐形瓶后，再洗滌晶體，抽干。再加入2ml冷蒸餾水抽濾后。加入50ml飽和碳酸鈉溶液，進(jìn)行第二次抽濾。再次加入濃鹽酸60ml并在冰水浴中冷卻。進(jìn)行抽濾得到粗產(chǎn)品稱(chēng)重得8克。 5. 如何提純阿司匹林？ 把晶體放入單口瓶中，加入52mL 95%乙醇和水溶液（35%）及1~2顆沸石，接上冷凝管在水浴中加熱完全溶解后，放入燒杯中加入2滴水冷卻待晶體析出，并進(jìn)行抽濾得到產(chǎn)品3.1g。取出幾粒晶體加入盛有5·0mL水的試管中,加入1~2滴1% FeCl3溶液,觀(guān)察有無(wú)顏色反應(yīng)。用

12、1~2滴1% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) FeCl3溶液檢驗(yàn)重結(jié)晶產(chǎn)品,無(wú)藍(lán)紫色出現(xiàn),說(shuō)明產(chǎn)品中無(wú)水楊酸。用飽和NaHCO3溶液檢驗(yàn)重結(jié)晶產(chǎn)品無(wú)不溶物出現(xiàn),說(shuō)明產(chǎn)品中無(wú)高分子聚合物。 6. 如何檢測(cè)阿司匹林的純度？ 答：用X-4A型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀進(jìn)行熔點(diǎn)測(cè)定,產(chǎn)物熔點(diǎn)在134·5~135·0℃,與文獻(xiàn)值[1]135·0℃相符;產(chǎn)物經(jīng)IR (KBr壓片)測(cè)定:主要吸收峰(max, cm-1): 3060 (芳烴C-H伸縮振動(dòng)吸收蜂), 1771 (酯基中C =O伸縮吸收蜂), 1690(-COOH中C =O伸縮振動(dòng)吸收蜂), 1220、1187處(酯基團(tuán)特征吸收蜂)與文獻(xiàn)[2]完全一致,證明產(chǎn)物為乙酰水楊

13、酸。 參考文獻(xiàn)： 1.乙酰水楊酸的研究進(jìn)展綜述 霍艷芳2014 12.07 2.阿司匹林藥效學(xué)研究進(jìn)展 李淑芳 內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭醫(yī)學(xué)院 014010 3.阿司匹林臨床應(yīng)用及作用機(jī)制 張虹 中華醫(yī)藥雜志 《阿司匹林合成》小論文 16化工2班 葉友愛(ài) 1621501232 摘要： 實(shí)驗(yàn)用水楊酸和乙酸酐在濃硫酸的催化下，采用加熱回流的裝置、鞏固重結(jié)晶的方法制備阿司匹林并用三價(jià)鐵離子驗(yàn)純以及用酸堿滴定法測(cè)定阿司匹林的純度及產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞：乙酰水楊酸 合成 催化劑 臨床應(yīng)用

14、 1.前言（阿司匹林用途、合成方法等） 乙酰水楊酸又稱(chēng)阿司匹林,是一種常用的解熱鎮(zhèn)痛、抗風(fēng)濕類(lèi)藥物,近年來(lái)發(fā)現(xiàn)它還可以治療和預(yù)防心腦血管疾病。阿司匹林是目前全世界應(yīng)用最廣泛的藥物之一,全世界年產(chǎn)量達(dá)4萬(wàn)多噸,我國(guó)年產(chǎn)量為1萬(wàn)噸以上。 阿司匹林可治療的病癥和功能 鎮(zhèn)痛、解熱 該藥對(duì)鈍痛的作用，優(yōu)于對(duì)銳痛的作用。故該藥可緩解輕度或中度的鈍疼痛，如頭痛、牙痛、 神經(jīng)痛、肌肉痛及月經(jīng)痛，也用于感冒、流感等退熱。本品僅能緩解癥狀，不能治療引起疼痛、發(fā)熱的病因，故需同時(shí)應(yīng)用其他藥物參因治療。 消炎、抗風(fēng)濕 阿司匹林為治療風(fēng)濕熱的首選藥物，用藥后可解熱、減輕炎癥，使關(guān)節(jié)癥狀好轉(zhuǎn)，血沉下

15、降，但不能去除風(fēng)濕的基本病理改變，也不能預(yù)防心臟損害及其他合并癥。如已有明顯心肌炎，一般都主張先用腎上腺皮質(zhì)激素，在風(fēng)濕癥狀控制之后、停用激素之前，加用本品治療，以減少停用激素后引起的反跳現(xiàn)象。 關(guān)節(jié)炎 除風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎外， 本品也用于治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，可改善癥狀，為進(jìn)一步治療創(chuàng)造條件。此外，本品用于骨關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊椎炎、幼年型關(guān)節(jié)炎以及其他非風(fēng)濕性炎癥的骨骼肌肉疼痛，也能緩解癥狀。 抗血栓 本品對(duì)血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成， 臨床可用于預(yù)防暫時(shí)性腦缺血發(fā)作、心肌梗塞、心房顫動(dòng)、人工心臟瓣膜、動(dòng)靜脈瘺或其他手術(shù)后的血栓形成。也可用于治療不穩(wěn)定型心絞痛和皮膚粘膜淋巴結(jié)綜合癥

16、(川崎病)　患川崎病的患兒應(yīng)用阿司匹林，目的是減少炎癥反應(yīng)和預(yù)防血管內(nèi)血栓的形成。 生產(chǎn)方法：水楊酸乙?；茫涸诜磻?yīng)罐中加乙酐（加料量為水楊酸總量的0.7889倍），再加入三分之二量的水楊酸，攪拌升溫，在81-82℃反應(yīng)40-60min。降溫至81-82℃保溫反應(yīng)2h。檢查游離水楊酸合格后，降溫至13℃，析出結(jié)晶，甩濾，水洗甩干，于65-70℃氣流干燥，得乙酰水楊酸。 2. 實(shí)驗(yàn)原理： 乙酰水楊酸即阿司匹林，可通過(guò)水楊酸與乙酸酐反應(yīng)制得。 3. 實(shí)驗(yàn)儀器藥品： 試劑 ：水楊酸 、無(wú)水醋酸酐、碳酸氫鈉、無(wú)水乙醇、 濃硫酸、濃鹽酸 玻璃儀器：磨口錐形瓶

17、 125ml 、錐形瓶250ml、 布氏漏斗、 玻璃漏斗、 吸濾瓶 、 移液管、量筒100ml、燒杯 250ml 20ml、堿式滴定管 50ml、移液管 25ml 4. 實(shí)驗(yàn)裝置圖： 5. 實(shí)驗(yàn)步驟： 在125ml的錐形瓶中加入2g水楊酸、5ml乙酸酐、5滴濃硫酸，小心旋轉(zhuǎn)錐形瓶使水楊酸全部溶解后，在水浴中加熱5－10min，控制水浴溫度在85－90℃。取出錐形瓶，邊搖邊滴加1mL冷水，然后快速加入50mL冷水，立即進(jìn)入冰浴冷卻。若無(wú)晶體或出現(xiàn)油狀物，可用玻棒摩擦內(nèi)壁（注意必須在冰水浴中進(jìn)行）。待晶體完全析出后用布氏漏斗抽濾，用少量冰水分二次洗滌錐形瓶后，再洗滌晶體

18、，抽干。 將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到150ml燒杯中，在攪拌下慢慢加入25mL飽和碳酸鈉溶液，加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘，直到無(wú)二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生為止。抽濾，副產(chǎn)物聚合物被濾出，用5－10ml水沖洗漏斗，合并濾液，倒入預(yù)先盛有4－5ml濃鹽酸和10ml水配成溶液的燒杯中，攪拌均勻，即有乙酰水楊酸沉淀析出。用冰水冷卻，使沉淀完全。減壓過(guò)濾，用冷水洗滌2次，抽干水分。將晶體置于表面皿上，蒸汽浴干燥，得乙酰水楊酸產(chǎn)品。稱(chēng)重，約1.5g，測(cè)熔點(diǎn)133－135℃。 取幾粒結(jié)晶加入盛有5ml水的試管中，加入1－2滴1%的三氯化鐵溶液，觀(guān)察有無(wú)顏色反應(yīng)。 為了得到更純的產(chǎn)品，可將上述晶體的一半溶于少量（2－3ml）乙酸乙

19、酯中，溶解時(shí)應(yīng)在水浴上小心加熱，如有不溶物出現(xiàn)，可用預(yù)熱過(guò)的小漏斗趁熱過(guò)濾。將濾液冷至室溫，即可析出晶體。如不析出晶體，可在水浴上稍加熱濃縮，然后將溶液置于冰水中冷卻，并用玻璃棒磨擦瓶壁，結(jié)晶后，抽濾析出的晶體，干燥后再測(cè)熔點(diǎn)，應(yīng)為135－136℃。 本實(shí)驗(yàn)約需4h。 6. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果，產(chǎn)率 ： 7. 實(shí)驗(yàn)討論（可收集全班同學(xué)的數(shù)據(jù)） 8.結(jié)論 參考文獻(xiàn)： 1. 阿司匹林的合成表征及含量測(cè)定 祝細(xì)濤 工業(yè)分析 時(shí)間：2014-11-15 2. 實(shí)驗(yàn) 乙酰水楊酸的制備與提純 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)書(shū) 3.胡春:《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》,中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2007年3月; 4.萬(wàn)其進(jìn),喻德忠,冉國(guó)芳:《儀器分析實(shí)驗(yàn)》,化學(xué)工業(yè)出版社,2008年8月; 5.馬彧.韓璐:《 阿司匹林的快速鑒別法 》[期刊論文] -中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2009(2);