乙酰水杨酸的制备 沈国栋

设计性实验报告
题目：乙酰水杨酸（阿司匹林）的制备课程名称：有机化学实验
*名：***
学号：**********
系别：化学系
专业：化学
班级：122班
实验学期：2014 至2015学年第一学期
乙酰水杨酸的制备
沈国栋
（化学系，化学，122班，学号 2012121213）
摘要本次设计实验的目的是使学生了解乙酰水杨酸（阿斯匹林）的制备原理，掌握制备的方法；了解乙酰水杨酸的应用价值。

巩固重结晶、熔点测定、抽滤等基本操作，提高分析问题、解决问题的能力。

乙酰水杨酸即阿斯匹林（aspirin），是19世纪末合成成功的，作为一个有效的解热止痛、治疗感冒的药物，至今仍广泛使用，常用于治疗风湿病和关节炎。

它是一种具有双官能团的化合物，一个是酚羟基，一个是羧基，羧基和羟基都可以发生酯化，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。

本实验就是用邻羟基苯甲酸（水杨酸）与乙酸酐反应制备乙酰水杨酸。

关键词阿斯匹林，酰化反应，制备
1 引言
阿司匹林的英文名称：aspirin ，其他名称：乙酰水杨酸，醋柳酸。

阿司匹林是使用最多、使用时间长的解热、镇痛和消炎药物，能抑制体温调节中枢的前列腺素合成酶，使前列腺素（pge1）合成、释放减少，从而恢复体温中枢的正常反应性，使外周血管扩张并排汗，使体温恢复正常。

本品尚具抗炎、抗风湿作用，并促进人体内所合成的尿酸的排泄，对抗血小板的聚集。

适用于解热，减轻中度疼痛如关节炎、神经痛、肌肉痛、头痛、偏头痛、痛经、牙痛、咽喉痛、感冒及流感症状。

乙酰水杨酸是一种具有双官能团的化合物，一个是酚羟基，一个是羧基，羧基和羟基都可以发生酯化，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。

文献中报道的乙酰水杨酸的制备主要有以下方法：
1.1 室温离子液体催化阿司匹林的合成[1]
室温离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的新型环境友好催化剂,它是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的、在室温或接近室温下呈液态的熔融盐体系。

以室温离子液体为催化剂来合成阿司匹林,当水杨酸与乙酸酐的摩尔比为1∶2,反应温度为80～85℃,反应时间为3h时,收率可达81%以上。

产物和离子液体不互溶而分层,便于分离,且离子液体可以稳定地循环使用5次以上。

1.2 以酸活化膨润土催化合成阿司匹林[2]
膨润土(bentonite)是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产资源,由于蒙脱石晶胞带有负电荷,具有吸附阳离子的能力,所以在蒙脱石晶胞形成的层状结构间存在阳离子，使其具备二维通道和大孔分子筛的性质,常被用作催化剂载体或用有关试剂处理成固体催化剂使用。

基于上述情况,我们选取信阳上天梯矿钙基膨润土为基质,通过盐酸酸化制得了酸化膨润土;并以此为催化剂催化合成了阿司匹林,而且催化剂重复使用数次之后其产品收率降低不显著,催化剂重复使用性能良好。

1.3 微波辐射条件下乙酰水杨酸的快速合成[3]
以水杨酸和乙酸酐为反应原料，采用不同的微波辐射功率、反应时间及原料摩尔配比等，以浓硫酸作催化剂合成乙酰水杨酸。

使用140W的微波辐射功率，n（水杨酸）∶n（乙酸酐）=1∶2。

5 g水杨酸中加0.36 g浓硫酸（为水杨酸质量的6%），反应时间为60s时，反应效果最佳，产品收率为90.8%。

这种方法较传统方法有反应时间大大缩短、收率明显提高、减少能耗等优势。

1.4 酯化反应和重结晶原理合成方法[4]
水杨酸分子中含羟基（—OH）、羧基（—COOH），具有双官能团。

采用以强
酸浓硫酸为催化剂，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。

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。

利用阿斯匹林的钠盐溶于水来分离少量不溶性聚合物。

用FeCl 3检查产品的纯度，此外还可采用测定熔点的方法检测纯度。

2 实验原理
阿司匹林学名为乙酰水杨酸，是白色晶体，易溶于乙醇、氯仿和乙醚，微溶于水。

因具有解热、镇痛和消炎作用，可用于治疗伤风、感冒、头痛、发烧、神经痛、关节痛及风湿病等，也用于预防心脑血管疾病。

常用退热镇痛药APC 中，A 即为阿司匹林。

本实验用水杨酸和乙酸酐在浓硫酸的催化下发生酰基化反应来制取。

反应式如下：
反应温度应控制在85～90℃左右，温度过高易发生下列副反应：
生成的阿司匹林粗品，用35％的乙醇溶液进行重结晶将其纯化
乙酰水杨酸的鉴定：乙酰水杨酸(阿司匹林)在FeCl 3溶液中加热水解，水解生成醋酸（CH 3COOH ）与水杨酸。

因为水杨酸分子结构中有酚
H +
OH
COOH
HO
COOH
+
OH
C O O
COOH
+
H 2O
水杨酰水杨酸酯
OCOCH 3
COOH
+
HO COOH
+
OCOCH 3
C O
O
COOH
+
H 2O
乙酰水杨酰水杨酸酯
羟基，故遇到Fe3+显紫色，从而可以定性的证明乙酰水杨酸的存在。

附：主要试剂及产物的物理常数
3 实验用品
3.1 仪器
烧杯（250ml）2个，玻璃棒，锥形瓶（100ml一个）,循环水真空泵，布氏漏斗，圆底烧瓶（50ml一个,250ml一个）胶头滴管，温度计一支，水冷凝管一支，电子天平，表面皿，铁架台及其附件，电热套，酒精灯，长颈漏斗
3.2 药品
水杨酸、新蒸乙酸酐（密度1.08g/ml）、95%乙醇、浓硫酸，冰水
4 实验步骤
4.1 实验装置图
反应装置抽滤装置回流装置
4.2 乙酰水杨酸的合成
称取2.0g(0.015mol)干燥的水杨酸置于100mL磨口锥形瓶中, 加入5. 4g(约5ml,0.053mol)乙酸酐, 5滴浓硫酸,小心振摇混匀,在85℃-90℃左右的水浴中加热并保温20分钟。

取出锥形瓶, 边摇边滴加1mL 冷蒸馏水,然后快速加入50mL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, 得乙酰水杨酸的粗制品晶体。

4.3 乙酰水杨酸的提纯
将粗制品晶体放入圆底烧瓶中,加入10mL95%乙醇及1～2颗沸石, 接上冷凝管在水浴中加热溶解后,移去火源,取下锥形瓶,滴入冷蒸馏水至沉淀析出,再加入2ml冷蒸馏水,析出完全后,抽滤,以少量冷蒸馏水洗涤晶体二次,抽干,取出晶体,移入干的表面皿中,晾干, 冷却, 称重产品, 计算产率。

4.4 乙酰水杨酸的纯度检验
检验产品中是否还有水杨酸, 将乙酰水杨酸产品(用乙醇溶解) ,
滴入三氯化铁1～2滴, 观察颜色变化，鉴定产品纯度。

4.5 实验完毕后，将仪器洗涤干净，废液回收到废液桶中，整理好实验台后，记录实验数据，离开实验室。

5 数据记录与处理
5.1 固体的量取
5.2数据的处理
1 mol 180.16g
0.015mol m(理论)
m(理论)= 0.015* 180.16g=2.70g
本次实验中乙酰水杨酸的实际产量m=
本次实验中乙酰水杨酸的产率产率=
100
理
实
m
m
%=
6 实验结果与讨论6.1 测定结果
6.2 误差分析
6.3 注意事项
6.3.1 由于分子内氢键的作用，水杨酸与醋酸酐直接反应需在150～160℃才能生成乙酰水杨酸，而加入酸的目的主要是破坏氢键的存在，使反应在较低的温度下(90℃)就可以进行，而且可以大大减少副产物，因此实验中要注意控制好温度；
6.3.2 此反应开始时，仪器应经过于燥处理，药品也要事先经过干燥处理；
6.3.3 如粗产品中混有水杨酸，用1％三氯化铁检验时会显紫色。

6.3.4 粗产品可用乙醇—水，或1：1(体积比)的稀盐酸，或苯和石油醚(30～60℃)的混合溶剂进行重结晶。

6.3.5 乙酰水杨酸受热后易发生分解，分解温度为126～135o C，因此在烘干、重结晶、熔点测定时均不宜长时间加热；
7 文献总结
通过此次查阅各类文献，我学到不少东西。

其一，我知道乙酰水杨酸，又名阿司匹林，主要用于治疗感冒；其二，我明白了乙酰水杨酸的结构、性质及其制备方法；其三，我懂得了制备乙酰水杨酸所用的原料一样，但是比例不一样，催化剂、反应温度等不同，导致产率不一样。

这启发我们在设计实验方案时，应该多思考，结合前人的实验方案，应用自己所用的知识，找出另一种可以提高产率的改进方案。

参考文献
[1] 谢辉，陈卓等. 室温离子液体催化阿司匹林的合成[J ]. 贵州师范大学学报（自然科学版）,2009,01.
[2] 王贵全，陈志勇. 以酸活化膨润土催化合成阿司匹林[J ].《化学工程师》，2004,10.
[3] 安琳，刘毅等.微波辐射条件下乙酰水杨酸的快速合成[J ].《徐州医学院学报》，2008,11.
[4] 谷亨杰(主编). 有机化学实验(第二版) [M ]. 高等教育出版社, 2002. 08.
(附:英文题目、摘要、关键词)
Preparation of acetylsalicylic acid
shenguoodong
(Chemistry department, chemistry, Class 122, Learning numbers 2012121213) Abstract The purpose of this experiment is designed to enable students to understand the acetylsalicylic acid (aspirin) in the preparation principle, control method of preparation; understand the value of acetyl salicylic acid. Consolidation of recrystallization, melting point, filtration and other basic operations, improve analyze and solve problems. Aspirin is acetylsalicylic acid (aspirin), is a synthesis of the success of the late 19th century, as an effective antipyretic and analgesic, treatment of common cold medicines, is still widely used, often used to treat rheumatism and arthritis. It is a kind of bifunctional compounds, one phenolic hydroxyl and one carboxyl, carboxyl and hydroxyl esterification can occur, but can also form intramolecular hydrogen bonds, hindered acylation and esterification reactions. This experiment is to use salicylic acid (salicylic acid) was prepared with acetic anhydride acetylsalicylic acid.
Key words aspirin, acylation reaction, preparation。