設計性實驗 阿司匹林的合成

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1、綜述：《阿司匹林的合成》 班級：16化工2班 姓名：葉友愛 學號：1621501232 1. 簡述阿司匹林的用途，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、抗風濕作用，對血小板聚集的抑制作用。 其他功效：減輕皮膚粘膜淋巴結綜合癥（川崎病）、抵抗癌癥、預防消化道腫瘤等。 2. 綜述阿司匹林的合成方法，指出各有什么優(yōu)缺點。 利用水楊酸與乙酸酐在濃

2、硫酸催化作用下發(fā)生反應生成阿斯匹林，反應原理為 在反應中，除了生成乙酰水楊酸主產物外，還因副反應的發(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物。 三氯稀土催化合成實驗原理： 以三氯稀土作為路易斯酸，可溶性強，對設備腐蝕性低，以它為催化劑，產率可高達90%。 方法分析及比較：此方法反應的最佳條件是水楊酸與乙酸酐的物質的量之比為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，但是它克服了

3、硫酸腐蝕設備的缺點，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，且作為藥物合成對于其毒性要慎重考慮． 3. 寫出較詳細的反應機理，各催化劑是如何催化反應的進行的。 阿司匹林用水楊酸和乙酸酐在催化劑的催化下發(fā)生?；磻獊碇迫　？偡磻饺缦拢? 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理如下:在酸作用下,乙酸酐中羰基碳原子的正電性增強,使乙酸酐中酰基容易向羥基轉移形成酯基,即完成乙酰水楊酸的合成。催化劑酸性越強,氫質子流動性越好,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,也會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物。因此,以濃硫酸為催化劑合成阿司匹林的反應為基礎,酸性催化劑包括路易斯酸、固體酸、有機酸、酸性無機鹽、酸性膨潤土等。 3.1.1酸性膨潤土的催化效果 膨潤土是以蒙脫石為具備二維通道和大孔分子篩的性質,用酸處理后所得的酸性膨潤土催化酯化反應最大優(yōu)點是收率高,催化劑經熱過濾與產品分離后,再經干燥、凈化、活化處理,可反復使用,成本低,不污染環(huán)境,是一種綠色催化劑,最佳反應條件是；溫度85-90攝氏度；時間0.5-1.0小時。 3.1.2對甲苯磺酸的催化效果 對甲苯磺酸為固體有機酸,經濟易得,污染少,收率高操作方便,有實驗得到最優(yōu)配方：水楊酸：乙

5、酸酐摩爾比為1：2，反應20 min，反應溫度65～75℃，產率達84.2％。實驗結果表明對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。 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45 min可使阿司匹林收率達到81.6%,產物中酯聚合物的含量較少,所得產品為純白色,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性質穩(wěn)定,操作安全,所得產品容易分離,回收的二氧化錫除去少量雜質可重復使用。 3.1.4 NaHSO4催化 通過正交實驗確定了硫酸氫鉀催化合成乙酰水楊酸最佳的合成條件為:原料物質的量比n

6、(水楊酸)∶n(醋酸酐)=1∶2,溫度為70℃,反應時間為40min,催化劑用量為反應物總量的7%,純乙酰水楊酸產率為76.4%,產品質量好。其催化合成乙酰水楊酸的產率與濃硫酸相當。用硫酸氫鉀催化合成乙酰水楊酸,具有催化劑在反應過程保持固態(tài)，反應完畢經熱過濾即可與產品分離、不溶于反應體系、易回收等特點. 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、能破壞水楊酸分子內氫鍵、活化水楊酸的羥基機理,許多堿性化合物可以作為催化劑合成阿司匹林。常見的催化劑包括強堿、弱堿和弱酸強堿鹽。 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,但較易吸水形成共物，形成

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

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

9、對設備腐蝕輕、無污染等優(yōu)點,是一種可望用來解決傳統(tǒng)Lewis酸造成環(huán)境污染問題的環(huán)境友好催化劑,通過實驗得知TbCl3,EuCl3, NdCl3,GdCl3,和CeCl3等三氯稀土催化阿司匹林的合成反應,在85~90℃下,反應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,但同時又克服了濃硫酸作催化劑所具有的腐蝕設備，污染化境的缺點。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？ 實驗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，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 )實驗步驟： 原理：利用水楊酸與乙酸酐在濃硫酸催化作用下發(fā)生反應生成阿斯匹林，反應原理為 實驗步驟:稱取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。立即進入冰浴冷卻。

11、若無晶體或出現(xiàn)油狀物，可用玻棒摩擦內壁（注意必須在冰水浴中進行）。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，進行第二次抽濾。再次加入濃鹽酸60ml并在冰水浴中冷卻。進行抽濾得到粗產品稱重得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，并進行抽濾得到產品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,觀察有無顏色反應。用

12、1~2滴1% (質量分數(shù)) FeCl3溶液檢驗重結晶產品,無藍紫色出現(xiàn),說明產品中無水楊酸。用飽和NaHCO3溶液檢驗重結晶產品無不溶物出現(xiàn),說明產品中無高分子聚合物。 6. 如何檢測阿司匹林的純度？ 答：用X-4A型顯微熔點測定儀進行熔點測定,產物熔點在134·5~135·0℃,與文獻值[1]135·0℃相符;產物經IR (KBr壓片)測定:主要吸收峰(max, cm-1): 3060 (芳烴C-H伸縮振動吸收蜂), 1771 (酯基中C =O伸縮吸收蜂), 1690(-COOH中C =O伸縮振動吸收蜂), 1220、1187處(酯基團特征吸收蜂)與文獻[2]完全一致,證明產物為乙酰水楊

13、酸。 參考文獻： 1.乙酰水楊酸的研究進展綜述 霍艷芳2014 12.07 2.阿司匹林藥效學研究進展 李淑芳 內蒙古自治區(qū)包頭醫(yī)學院 014010 3.阿司匹林臨床應用及作用機制 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 1621501232 摘要： 實驗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、鞏固重結晶的方法制備阿司匹林并用三價鐵離子驗純以及用酸堿滴定法測定阿司匹林的純度及產率。 關鍵詞：乙酰水楊酸 合成 催化劑 臨床應用

14、 1.前言（阿司匹林用途、合成方法等） 乙酰水楊酸又稱阿司匹林,是一種常用的解熱鎮(zhèn)痛、抗風濕類藥物,近年來發(fā)現(xiàn)它還可以治療和預防心腦血管疾病。阿司匹林是目前全世界應用最廣泛的藥物之一,全世界年產量達4萬多噸,我國年產量為1萬噸以上。 阿司匹林可治療的病癥和功能 鎮(zhèn)痛、解熱 該藥對鈍痛的作用，優(yōu)于對銳痛的作用。故該藥可緩解輕度或中度的鈍疼痛，如頭痛、牙痛、 神經痛、肌肉痛及月經痛，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，故需同時應用其他藥物參因治療。 消炎、抗風濕 阿司匹林為治療風濕熱的首選藥物，用藥后可解熱、減輕炎癥，使關節(jié)癥狀好轉，血沉下

15、降，但不能去除風濕的基本病理改變，也不能預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激素，在風濕癥狀控制之后、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。 關節(jié)炎 除風濕性關節(jié)炎外， 本品也用于治療類風濕性關節(jié)炎，可改善癥狀，為進一步治療創(chuàng)造條件。此外，本品用于骨關節(jié)炎、強直性脊椎炎、幼年型關節(jié)炎以及其他非風濕性炎癥的骨骼肌肉疼痛，也能緩解癥狀。 抗血栓 本品對血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成， 臨床可用于預防暫時性腦缺血發(fā)作、心肌梗塞、心房顫動、人工心臟瓣膜、動靜脈瘺或其他手術后的血栓形成。也可用于治療不穩(wěn)定型心絞痛和皮膚粘膜淋巴結綜合癥

16、(川崎病)　患川崎病的患兒應用阿司匹林，目的是減少炎癥反應和預防血管內血栓的形成。 生產方法：水楊酸乙酰化而得：在反應罐中加乙酐（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40-60min。降溫至81-82℃保溫反應2h。檢查游離水楊酸合格后，降溫至13℃，析出結晶，甩濾，水洗甩干，于65-70℃氣流干燥，得乙酰水楊酸。 2. 實驗原理： 乙酰水楊酸即阿司匹林，可通過水楊酸與乙酸酐反應制得。 3. 實驗儀器藥品： 試劑 ：水楊酸 、無水醋酸酐、碳酸氫鈉、無水乙醇、 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. 實驗裝置圖： 5. 實驗步驟： 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，立即進入冰浴冷卻。若無晶體或出現(xiàn)油狀物，可用玻棒摩擦內壁（注意必須在冰水浴中進行）。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。 將粗產品轉移到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，直到無二氧化碳氣體產生為止。抽濾，副產物聚合物被濾出，用5－10ml水沖洗漏斗，合并濾液，倒入預先盛有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，得乙酰水楊酸產品。稱重，約1.5g，測熔點133－135℃。 取幾粒結晶加入盛有5ml水的試管中，加入1－2滴1%的三氯化鐵溶液，觀察有無顏色反應。 為了得到更純的產品，可將上述晶體的一半溶于少量（2－3ml）乙酸乙

19、酯中，溶解時應在水浴上小心加熱，如有不溶物出現(xiàn)，可用預熱過的小漏斗趁熱過濾。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，結晶后，抽濾析出的晶體，干燥后再測熔點，應為135－136℃。 本實驗約需4h。 6. 實驗結果，產率 ： 7. 實驗討論（可收集全班同學的數(shù)據(jù)） 8.結論 參考文獻： 1. 阿司匹林的合成表征及含量測定 祝細濤 工業(yè)分析 時間：2014-11-15 2. 實驗 乙酰水楊酸的制備與提純 有機化學實驗書 3.胡春:《有機化學實驗》,中國醫(yī)藥科技出版社,2007年3月; 4.萬其進,喻德忠,冉國芳:《儀器分析實驗》,化學工業(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] -中國醫(yī)藥導報,2009(2);