乙酰水杨酸的制备与思考题

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实验7-2 阿斯匹林的制备

一、 实验目的:

1.了解阿司匹林制备的反应原理和实验方法。

2.通过阿司匹林制备实验,初步熟悉有机化合物的分离、提纯等方法。 3.巩固称量、溶解、加热、结晶、洗涤、重结晶等基本操作。

二、实验原理

水杨酸分子中含羟基(—OH)、羧基(—COOH),具有双官能团。本实验采用以强酸为硫酸[1]为催化剂,以乙酐为乙酰化试剂,与水杨酸的酚羟基发生酰化作用形成酯。反应如下:

M=138.12 M=102.09 M=180.15

引入酰基的试剂叫酰化试剂,常用的乙酰化试剂有乙酰氯、乙酐、冰乙酸。本实验选用经济合理而反应较快的乙酐作酰化剂。

副反应有:

COOH

O —COOH —COOH —C—O— +

—OH —OH —OH

水杨酰水杨酸 COOH OO—COCH3 COOH —COCH3 + —COO— —COOH HO— H +

△ 乙酰水杨酰水杨酸

制备的粗产品不纯,除上面两副产品外,可能还有没有反应的水杨酸等杂质。 本实验用FeCl3检查产品的纯度,此外还可采用测定熔点的方法检测纯度。杂质中有未反应完酚羟基,遇FeCl3呈紫蓝色。如果在产品中加入一定量的FeCl3,无颜色变化,则认为纯度基本达到要求。

利用阿斯匹林的钠盐溶于水来分离少量不溶性聚合物。

三、实验试剂

水杨酸2.00g(0.015mol),乙酸酐5mL(0.053mol),饱和NaHCO3(aq),4mol/L盐酸,浓流酸,冰块,95%乙醇,蒸馏水,1tCl3 。

四、实验仪器

150mL锥形瓶,5mL吸量管(干燥,附洗耳球),100mL、250mL、500mL烧杯各一只,加热器,橡胶塞,温度计,玻棒,布氏漏斗,表面皿,药匙, 50mL量筒,烘箱。

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五、实验步骤及注意事项 实验步骤 实验注意事项、实验改进 一.乙酰水杨酸制备 (1)称取水杨酸1.98g于锥形瓶(150mL);在(1)若用3mL可减少副反应发生,易于通风条件下用吸量管取乙酸酐5mL,加入锥形瓶,晶体析出,提高产率。n(水杨酸) :n(乙酸滴入5滴浓流酸,摇动使固体全部溶解,盖上带酐)=1:2~3较为合适。 玻璃管的胶塞,在事先预热的水浴中加热约浓硫酸作用在于破坏水杨酸分子内[2]10-15min 氢键,降低反应温度(150℃-160℃)到水浴装置:500mL烧杯中加100mL水、沸石,用85℃~90℃发生,避免高温副反应发生,温度计控制85℃-90℃。 提高产品纯度、产率。 浓硫酸用量要控制(V<0.2mL)。 附乙酰水杨酸分解温度:126℃-135℃ 水杨酸与乙酐混合后没有及时加硫酸并 加热,会发生较多副反应。 (2)该步搅拌要激烈,否则会析出块状(2)取出锥形瓶,将液体转移至250mL烧杯并物体,影响后续实验。 冷却至室温(可能会没有晶析出)。 加入50mL水,同时剧烈搅拌;冰水中冷却10min, 晶体完全析出。 (3)准备干燥、干净的抽滤瓶,用母液(3)抽滤。冷水洗涤几次,尽量抽干,固体转洗烧杯二至三次,尽量将固体都转移至漏移至表面皿,风干。 斗。 二.乙酰水杨酸提纯 (1)粗产品置于100mL烧杯中缓慢加入饱和(1)饱和NaHCO3溶液溶解乙酰水杨酸,NaHCO3溶液,产生大量气体,固体大部分溶解。不溶解水杨酸聚合物,以此提纯乙酰水杨共加入约5mL 饱和NaHCO3(aq)搅拌至无气体产酸。 生。 (2)用干净的抽滤瓶抽滤,用5-10mL水洗(可(2)加入盐酸要滴加,加入过快会导致先转移溶液,后洗)。将滤液和洗涤液合并并转析出过大的晶粒影响干燥。 移至100mL烧杯中,缓缓加入15mL 4mol/L的盐 酸。边加边搅拌,有大量气泡产生。 (3)用冰水冷却10min后抽滤,2-3mL冷水洗涤(3)干燥步骤未取得较好方法,烘箱中几次,抽干。干燥。称量。 80℃1h以上会烧焦,本次用55min。 产品秤量:1.57g,理论:2.58g。产率 60.85% (4)产品纯度检验:取几粒结晶,加5mL水,(4)为增加水杨酸和乙酰水杨酸在水中滴加1tCl3溶液。检验纯度。 溶解度,可加入乙醇少许。

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注释:

1、参考数据: 名 称 水杨酸 醋酐 O分子量 138 102.09 m.p.或b.p. 158(s) 139.35(l) 水 微 易 醇 易 醚 易 ∞ OHOH溶 180.17 乙酰水杨酸 溶、热 溶 微 2135(s) 2、注意事项 1)、实验在通风橱中进行,因为乙酸酐具有强烈刺激性,并注意不要粘在皮肤上。 OH2)、仪器要全部干燥,药品也要实现经干燥处理。 3)、醋酐要使用新蒸馏的,收集139~140℃的馏分。长时间放置的乙酸酐遇空气中的水,

容易分解成乙酸。 4)、要按照书上的顺序加样。否则,如果先加水杨酸和浓硫酸,水杨酸就会被氧化。

O5)、水杨酸和乙酸酐最好的比例为1:2或1:3

6)、本实验中要注意控制好温度(85-90℃),否则温度过高将增加副产物的生成,如水杨酰水杨酸、乙酰水杨酰水杨酸、乙酰水杨酸酐等。 7)、 将反应液转移到水中时,要充分搅拌,将大的固体颗粒搅碎, OH以防重结晶时不易溶解。

3、思考题

1、反应容器为什么要干燥无水? 以防止乙酸酐水解转化成乙酸 OCOCH32、为什么用乙酸酐而不用乙酸?

不可以。由于酚存在共轭体系,氧原子上的 电子云向苯环移动,使羟基氧上的电子云密度 降低,导致酚羟基亲核能力较弱,进攻乙酸羰基碳的能力较弱,所以反应很难发 生。

3、加入浓硫酸的目的是什么?

OH 浓硫酸作为催化剂。 ①水杨酸形成分子内氢键,阻碍酚羟基酰化作用。

CO 水杨酸与酸酐直接作用须加热至150~160℃才能生成乙酰水杨酸, 如果加入浓硫酸(或磷酸),氢键被破坏,酰化作用可在较低温度下进行,OH同时副产物大大减少。

4、本实验中可产生什么副产物?

本实验的副产物包括水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酸酐和聚合物。

COOHO+OHOH

5、那么副产物中的高聚物如何出去呢? 用NaHCO3溶液。

副产物聚合物不能溶于NaHCO3溶液,而乙酰水杨酸中含羧基,能与NaHCO3 溶液反应生成可溶性盐。) 6、水杨酸可以在各步纯化过程和产物的重结晶过程中被除去,如何检验水杨酸已被除尽? 利用水杨酸属酚类物质可与三氯化铁发生颜色反应的特点,用几粒结晶加入盛有3mL 水的试管中,加入1~2滴1% FeCl3溶液,观察有无颜色反应(紫色)。

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