（浙江專用）2018年高中化學(xué) 專題7 物質(zhì)的制備與合成 課題二 阿司匹林的合成教學(xué)案 蘇教版選修6.doc

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課題二　阿司匹林的合成 　【學(xué)考報(bào)告】 知識(shí)條目 加試要求 ①阿司匹林的合成原理、方法及流程 ②粗產(chǎn)品中雜質(zhì)的檢驗(yàn) ③晶體洗滌方法 a b b 一、知識(shí)預(yù)備 1．阿司匹林的合成和療效 (1)分子結(jié)構(gòu)： 阿司匹林的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：，含有的官能團(tuán)為羧基和酯基。 (2)物理性質(zhì)： 阿司匹林又稱乙酰水楊酸，白色針狀晶體，熔點(diǎn)為135～136 ℃，難溶于水。 (3)合成原理： 乙酰水楊酸由水楊酸和乙酸酐合成，化學(xué)反應(yīng)為： (4)療效： 阿司匹林為解熱、鎮(zhèn)痛藥，用于治療傷風(fēng)、感冒、頭痛、發(fā)熱、神經(jīng)痛等。 2．阿司匹林的提純 在生產(chǎn)乙酰水楊酸的同時(shí)，有部分水楊酸聚合成水楊酸聚合物。水楊酸聚合物不溶于碳酸氫鈉溶液，乙酰水楊酸能溶于碳酸氫鈉，可據(jù)此提純阿司匹林。 3．水楊酸雜質(zhì)的檢出 由于乙?；磻?yīng)不完全或由于產(chǎn)物在分離過(guò)程中發(fā)生水解，產(chǎn)物中含有雜質(zhì)水楊酸。水楊酸可與FeCl3溶液形成深紫色配合物而很容易被檢出，乙酰水楊酸因酚羥基已被?；?，不能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)。 思考1：通過(guò)什么樣的簡(jiǎn)便方法可以鑒定出阿司匹林是否含有水楊酸？ 提示　為了檢驗(yàn)阿司匹林中是否含有水楊酸，可利用水楊酸屬酚類物質(zhì)能與三氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng)的特點(diǎn)，取幾粒結(jié)晶加入盛有3 mL水的試管中，加入1～2滴1% FeCl3溶液，觀察有無(wú)顯色反應(yīng)(紫色)。 二、課題方案設(shè)計(jì) 1．乙酰水楊酸的合成 向150 mL干燥錐形瓶中加入2 g水楊酸、5 mL乙酸酐和5滴濃硫酸，振蕩，待其溶解后置于85～90 ℃水浴中加熱5～10 min(如圖)，取出，冷卻至室溫，即有乙酰水楊酸晶體析出(如未出現(xiàn)結(jié)晶，可以用玻璃棒摩擦瓶壁并將錐形瓶置于冰水中冷卻，促使晶體析出)。向錐形瓶中加50 mL水，繼續(xù)在冰水浴中冷卻使其結(jié)晶完全。 2．乙酰水楊酸粗產(chǎn)品的提取 減壓過(guò)濾，用濾液淋洗錐形瓶，直至所有晶體被收集到布氏漏斗中。抽濾時(shí)用少量冷水洗滌結(jié)晶幾次，繼續(xù)抽濾，盡量將溶劑抽干。然后將粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至表面皿上，在空氣中風(fēng)干。 3．乙酰水楊酸的提純 (1)將粗產(chǎn)品置于100 mL燒杯中，攪拌并緩慢加入25 mL 飽和NaHCO3溶液，加完后繼續(xù)攪拌2～3 min，直到?jīng)]有CO2氣體產(chǎn)生為止。 (2)過(guò)濾，所得沉淀的主要成分為水楊酸聚合物，用5～10 mL蒸餾水洗滌沉淀，合并濾液，不斷攪拌。慢慢加入15 mL 4 molL－1鹽酸，將燒杯置于冰水中冷卻，即有晶體(乙酰水楊酸)析出。抽濾，用冷水洗滌晶體1～2次，再抽干水分。 思考2：如果水楊酸中毒，應(yīng)立即靜脈注射N(xiāo)aHCO3溶液，用化學(xué)方程式解釋解毒的原理。 提示　 點(diǎn)撥一、阿司匹林的合成 1．合成途徑 — ↓ — ↓ — ↓ — ↓ — 2．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)合成乙酰水楊酸時(shí)，儀器和藥品都要干燥。即要使用干燥的錐形瓶作反應(yīng)器。 (2)水楊酸、乙酸酐和濃硫酸要按順序依次加入錐形瓶中。否則，如果先加水楊酸和濃硫酸，水楊酸就會(huì)被濃硫酸氧化。濃硫酸作為反應(yīng)的催化劑，滴加時(shí)應(yīng)注意控制速度及降溫，以免局部過(guò)熱。 (3)反應(yīng)混合物在振蕩溶解后，應(yīng)置于85～90 ℃水浴中加熱5～10 min，以加快反應(yīng)的進(jìn)行，但溫度不宜過(guò)高，否則副產(chǎn)物增多。 (4)本實(shí)驗(yàn)乙酰水楊酸的幾次結(jié)晶都比較困難，應(yīng)在冰水冷卻下，用玻璃棒充分摩擦器皿壁，才能結(jié)晶出來(lái)。 (5)雖然乙酰水楊酸在水中的溶解度不大(課本中介紹其難溶于水)，但在水洗時(shí)，也要用冷水洗滌，且用水不能太多。 點(diǎn)撥二、常見(jiàn)的有機(jī)合成方法及官能團(tuán)的保護(hù) 1．常見(jiàn)的有機(jī)合成方法 (1)正向合成法：此法采用正向思維方法，從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標(biāo)合成有機(jī)物，其思維程序是：原料→中間產(chǎn)物→產(chǎn)品。 (2)逆向合成法：此法采用逆向思維方法，從目標(biāo)合成有機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手，找出合成所需的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向已知原料，其思維程序是：產(chǎn)品→中間產(chǎn)物→原料。 (3)綜合比較法：此法采用綜合思維的方法，將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進(jìn)行比較，得出最佳合成路線。其思維程序是：原料→……中間產(chǎn)物……←產(chǎn)品。 2．有機(jī)合成中官能團(tuán)的保護(hù) 在有機(jī)合成中，某些不希望發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)，在反應(yīng)試劑或反應(yīng)條件的影響下而產(chǎn)生副反應(yīng)，這樣就不能達(dá)到預(yù)計(jì)的合成目標(biāo)，因此，必須采取措施保護(hù)某些官能團(tuán)，待完成反應(yīng)后再除去保護(hù)基，使其復(fù)原。 (1)保護(hù)措施必須符合如下要求： ①只對(duì)要保護(hù)的基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，而對(duì)其他基團(tuán)不反應(yīng)； ②反應(yīng)較易進(jìn)行，精制容易； ③保護(hù)基易脫除，在除去保護(hù)基時(shí)，不影響其他基團(tuán)。 (2)常見(jiàn)的基團(tuán)保護(hù)措施： ①羥基的保護(hù)。 在進(jìn)行氧化反應(yīng)前，往往要對(duì)羥基進(jìn)行保護(hù)。防止羥基氧化可用酯化反應(yīng)： ②羧基的保護(hù)。 羧基在高溫或堿性條件下，有時(shí)也需要保護(hù)。對(duì)羧基的保護(hù)最常用的是酯化反應(yīng)： ③對(duì)不飽和碳碳鍵的保護(hù) 碳碳雙鍵易被氧化，對(duì)它們的保護(hù)主要用加成反應(yīng)使之達(dá)到飽和。 [典例剖析] 以下是合成乙酰水楊酸(阿司匹林)的實(shí)驗(yàn)流程圖，請(qǐng)你回答有關(guān)問(wèn)題： (1)流程中的第①步的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，請(qǐng)回答： 用水浴加熱的作用是______________________________________________ _____________________________________________________________。 長(zhǎng)直導(dǎo)管的作用是______________________________________________ ____________________________________________________________。 實(shí)驗(yàn)中加濃硫酸的目的是_________________________________________ ______________________________________________________________。 主反應(yīng)方程式為_(kāi)________________________________________________ ______________________________________________________________ (反應(yīng)類型，_________________________________________________)。 (2)第④步涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________， 第④步的主要操作為_(kāi)______________________________________________。 (3)得到的產(chǎn)品中通常含有水楊酸，主要原因是_______________________， 要檢測(cè)產(chǎn)品中的水楊酸，其實(shí)驗(yàn)步驟是______________________________。 (4)本實(shí)驗(yàn)多次用到抽濾，抽濾比過(guò)濾具有更多的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在________________________________________________________________。 解析　(1)水浴加熱的作用是為了控制反應(yīng)的溫度，防止副產(chǎn)物生成過(guò)多；長(zhǎng)直導(dǎo)管起到冷凝回流的作用；加入濃H2SO4起催化劑的作用。(2)第④步涉及的反應(yīng)主要是—COOH和NaHCO3的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)固液分離應(yīng)用過(guò)濾的方法。(3)由于乙?；磻?yīng)不完全或產(chǎn)物在分離過(guò)程中發(fā)生水解，產(chǎn)物中可能含有雜質(zhì)水楊酸，水楊酸的分子結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，乙酰水楊酸的分子結(jié)構(gòu)中無(wú)酚羥基，故可用FeCl3溶液進(jìn)行檢驗(yàn)。(4)抽濾可以加快過(guò)濾速度，且得到較干燥的產(chǎn)品。 答案　(1)控制溫度，防止副產(chǎn)物生成過(guò)多　 冷凝回流　 作催化劑 (3)乙?；磻?yīng)不完全或產(chǎn)物在分離過(guò)程中發(fā)生水解　取待測(cè)樣品少許于試管中，加入適量95%的乙醇溶解后，滴加FeCl3溶液，看溶液是否變?yōu)樽仙? (4)可以加快過(guò)濾速度，且得到較干燥的產(chǎn)品 [跟蹤訓(xùn)練] 工業(yè)上合成阿司匹林的流程如下圖所示： 請(qǐng)回答： (1)請(qǐng)寫(xiě)出反應(yīng)釜中反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________ _______________________________________________________________； 其中，甲苯的作用是________，為了保證水楊酸能較為徹底地反應(yīng)，通常采用的措施是____________________________________________________ __________________________________________________________。 (2)粗品經(jīng)提純后才能作為藥物使用。提純可以分以下幾步進(jìn)行： ①分批用少量飽和碳酸鈉溶液溶解乙酰水楊酸(阿司匹林)，化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________________________; ②過(guò)濾除去不溶物，將濾液緩慢加入濃鹽酸中，析出乙酰水楊酸，化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________________; ③再經(jīng)過(guò)________、________操作，將得到的乙酰水楊酸用少量乙酸乙酯加熱至完全溶解，冷卻，乙酰水楊酸以針狀晶體析出，將其加工成型后就可以使用了。 解析　(1)從流程圖上不難看出，在甲苯作溶劑的條件下，醋酸酐與水楊酸發(fā)生反應(yīng)生成了乙酰水楊酸(阿司匹林)和醋酸。工業(yè)上通常用加入過(guò)量的廉價(jià)原料的方法以提高另一種原料的利用率，為了保證水楊酸能較為徹底地反應(yīng)，顯然要加入過(guò)量的醋酸酐。 (2)阿司匹林分子中含有一個(gè)羧基，具有酸性，酸性比碳酸強(qiáng)，顯然可以與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽而溶解。但阿司匹林的酸性不如鹽酸強(qiáng)，所以生成的鹽加入到濃鹽酸中后，又可重新生成阿司匹林。析出的阿司匹林通過(guò)過(guò)濾得到，但其表面有一些雜質(zhì)，需要通過(guò)洗滌除去，這樣就可得到較為純凈的阿司匹林了。 答案　(1) ③過(guò)濾　洗滌