第十四章 化学药品和中间体

葡萄糖酸锌
化学药品和中间体
实验二十七 乙酰水杨酸的制备
一、实验目标 1．理解酚羟基酰化反应的原理； 2．掌握乙酰水杨酸的制备方法； 3．掌握利用重结晶精制固体产品的操作技术。 二、产品特性与用途
乙酰水杨酸英文名称：Acetylsalicylic acid，化学式：
C9H8O4，相对分子质量：180.16；俗称阿司匹林。是白色针 状或片状晶体，熔点135～136℃，微溶于水，易溶于乙醇、 乙醚、氯仿等有机溶剂。它在干燥的空气中较稳定，遇潮则 缓缓水解成水杨酸与乙酸。口服具有解热镇痛作用，是一种 常用的治疗感冒的药物，也可用于抗风湿，促进痛风患者尿 酸的排泄。近年来还发现阿司匹林能抑制血小板凝聚，可防 止血栓的生成。
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2．苯甲醛—丙酮缩合法
OH
CHO + CH3COCH3
CH CHCOCH3 + H2O
CH CHCOCH3 + 3 NaOCl
CH CHCOONa + CHCl3 + 2 NaOH
2
CH CHCOONa + H2SO4
2
CH CHCOOH + Na2SO4
该法有合成路线长、能耗大、成本较高等缺点。
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2．水蒸气蒸馏 用水蒸气蒸馏回收苯甲醛，直到馏出液中无油珠为止。 向剩余液中加少许活性炭，补加50mL水煮沸，趁热过滤。 3．中和、抽滤 用浓盐酸酸化滤液，使之pH值约为2～3，再用冰水浴冷 却。待肉桂酸完全析出后，经减压抽滤、洗涤，在100℃以 下的温度干燥，得到产物。称重，计算收率。
本实验采用此法。反应产物中少量未反应的苯甲醛可通 过水蒸气蒸馏除去。
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四、主要仪器与药品 1．主要仪器 电加热套、电动搅拌器及水蒸气蒸馏装置等。 2．主要药品 3mL苯甲醛、5.5mL乙酸酐、3g无水醋酸钾、饱和碳酸钠 溶液、浓盐酸及活性炭等。
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五、实验内容与操作步骤
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五、实验内容与操作步骤 1．乙酰化反应 在带有球型冷凝管、250mL干燥的四口烧瓶中，加入 25.8mL（0.264mol）新蒸的乙酸酐，开动搅拌，投入18g （0.1332mol）水杨酸，再缓慢滴加24滴浓硫酸，烧瓶口用 玻璃塞塞紧，在水浴中加热。反应温度控制在80～85℃，保 温30min。然后撤去水浴。 2．结晶、抽滤 稍冷后，拆下装置。把反应液倒入盛有150mL冷水的烧 杯中，并用冰水浴冷却。待结晶完全析出后，进行减压抽滤。 用少量冷水洗涤结晶两次，压紧抽干，移至表面皿上，晾干、 称量。留少量（绿豆大小）的粗制产品于试管中待用。
+
H
COOH + HO
HOOC
OH
CO O HOOC 水杨酰水杨酸
+ H-OH
OCOCH3
CO
+ H-OH
O HOOC 乙酰水杨酰水杨酸
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四、主要仪器与药品 1．主要仪器 电加热套及电动搅拌器等。 2．主要药品 3g水杨酸、4.3mL乙酸酐、38mL饱和碳酸氢钠溶液、7mL 浓盐酸、1%三氯化铁溶液及浓硫酸等。
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六、实验记录与数据处理 1．实验记录表
表14-1 葡萄糖酸锌的制备的实验记录表
产品名称
性状
熔程/℃
葡萄糖酸锌
产量/g
2．数据记录表 产品的收率计算方法可参照《实验一 杀虫剂甲氧氯的 制备》中相关内容，将所得数据记录在表14-2中。
表14-2 葡萄糖酸锌的制备的数据记录表
产品名称
收率/%
精细化工试验技术
第十四章 化学药品和中间体
一、化学药品和中间体及其类型 二、化学药品和中间体的应用 三、化学药品和中间体的发展概况 实验二十六 葡萄糖酸锌的制备 实验二十七 乙酰水杨酸的制备 实验二十八 肉桂酸的制备
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一、化学药品和中间体及其类型 1．化学药品及其类型 化学药品是指具有防治疾病功能的化学品的总称。包括原料 药和制剂。原料药按来源可分为天然药物和化学药物，按生产方 式可分为天然提取药物、生物合成药物和化学合成药物三大类。 天然提取药物是指从动物、植物、微生物或矿物中提取分离 得到的医药原料；生物合成药主要是利用微生物发酵获得，也可 通过动物体内生物代谢途径、利用细胞培养途径、或通过对发酵 原药的分子进行化学改造途径获得；化学合成药按药理作用不同 可分为抗感染药物、抗寄生虫药物、抗溃疡病药物、抗心绞痛药 物、抗肿瘤药物等。 2．药物中间体及其类型 药物中间体是各种合成药的中间原料。
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三、实验原理
本实验采用乙酸酐作酰基化试剂在浓硫酸作用下与水杨 酸发生酰化反应得乙酰水杨酸。
1．主反应：
COOH
O
O
OH + H3C C O C CH3
乙酰水杨酸
浓 H2SO4 80℃
COOH O
O C CH3 + CH3COOH
2．副反应：
OH
+
COOH + HO
H
△
HOOC
OCOCH3
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3．珀金（Perkin）法
苯甲醛和醋酸酐在无水醋酸钾或醋酸钠存在下缩合生成 肉桂酸：
CHO + (CH3CO)2O
CH3COOK
CH CHCOOH + CH3COOH
该法具有原料易得、反应条件温和、分离简单、产率高、 副产物少、产物纯度高、不含氯离子、成本低等优点，缺点 是操作步骤较多。
肉桂酸又称β-苯丙烯酸，英文名称：Cinnamic acid；
化学式：C9H8O2；相对分子质量：148.16。有顺式和反式两 种异构体，通常以反式形式存在，为无色晶体，熔点133℃， 沸点300℃。它不溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮 和冰醋酸。它存在于妥卢香脂、苏合香脂、秘鲁香脂中。
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催化剂
Ca(C6H11O7)2 + H2SO4
CaSO4
+ 2 HOCH2(CHOH)4COOH
2 HOCH2(CHOH)4COOH
纯化
ZnO
结晶
[HOCH2(CHOH)4COO]2Zn
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四、主要仪器与药品 1．主要仪器 001×7型阳离子交换树脂的交换柱及201×7型阴离子交 换树脂的交换柱等。 2．主要药品 224g葡萄糖酸钙、4.1g氧化锌、27mL浓硫酸及l0mL 95 ％乙醇（均为化学纯）等。
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六、实验记录与数据处理
1．实验记录表
表14-3 乙酰水杨酸制备的实验记录表
产品名称
粗品乙酰水杨酸 精制产品乙酰水杨酸
性状
熔程/℃
水溶液的颜色
加入1%三氯化铁 溶液后颜色
产量/g
2．数据记录表
乙酰水杨酸的粗品和精制产品的收率计算方法可参照
《实验一 杀虫剂甲氧氯的制备》中相关内容，将所得数据
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3．结晶
将粗产品放入500mL烧杯中，在搅拌下加入225mL饱和碳 酸氢钠水溶液。乙酰水杨酸与碳酸氢钠反应生成水溶性钠盐， 而副产聚合物则不能溶于碳酸氢钠水溶液。加完后继续搅拌 几分钟，直至无二氧化碳产生。抽滤，滤出副产物聚合物， 并用5～10mL水冲洗漏斗，合并滤液，倒入预先盛有42mL浓 盐酸和90mL水的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸晶体析 出，将烧杯用冰水浴冷却使结晶完全。抽滤，用少量冷水洗 涤结晶。将结晶移至表面皿，自然晾干。称重，计算收率。 测量熔程。乙酰水杨酸受热易分解，因此熔点不很明显，它 的分解点为128～135℃，测定熔点时，应先将热载体加热至 120℃左右，然后放入样品测定。
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4．检测是否含有原料水杨酸 分别取粗制产品和几粒结晶加入盛有10mL水的试管中溶 解，加入1～2滴1%三氯化铁溶液，从颜色变化上判定产物中 是否含有原料水杨酸。若粗制产品中混有水杨酸，用1%三氯 化铁溶液检验时会显紫色。这是因为水杨酸结构中含有酚羟 基。不同的酚与三氯化铁作用，因发生显色反应生成络合物 而呈现不同的颜色。
1．缩合
将9g（0.09mol）刚融熔并研细的无水醋酸钾、9 mL（0.09mol）刚 蒸馏过的苯甲醛、16.5mL（0.18mol）刚蒸馏过的乙酸酐，分别放入带有 回流装置、250mL干燥的四口烧瓶中，开动搅拌混合均匀。无水醋酸钾必 须是新熔融的。它的吸水性很强，操作时要快。无水醋酸钾的干燥程度， 对反应能否进行和产率的提高都有较明显的影响。久制的苯甲醛易自动 氧化生成苯甲酸，这不但影响产率，而且苯甲酸混在产物中不易除尽， 影响产物的纯度，所以需蒸馏除去杂质，接收176～180℃的馏分。乙酸 酐久置后因吸潮水解会生成乙酸，故实验前需蒸馏乙酸酐，接收137～ 140℃的馏分。然后加热，使溶液保持150～170℃微微沸腾状态约l h。 停止搅拌和加热，拆开装置。向四口烧瓶内倒入25mL水去除未反应的乙 酸酐。然后用饱和碳酸钠水溶液中和，使溶液呈弱碱性。此处不能用氢 氧化钠代替。因反应混合液中含有未转化的苯甲醛，它在强碱作用下会 发生坎尼扎罗（Cannizzaro）反应，生成的苯甲酸难于分离出去，影响 产物的质量。
化学药品和中间体
三、实验原理 肉桂酸的合成方法大体上有三种。 1．苯基二氯甲烷法 苯基二氯甲烷和无水醋酸钠在180～200℃反应生成肉桂 酸。
CHCl2 + CH3COONa 180～200℃
CH CHCOCH3 + NaCl
肉桂酸
该法合成路线较短，苯基二氯甲烷价廉易得，反应条件 温和，但转化率低，副产物多，产物中易含氯离子，影响在 香料工业中的应用。
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实验二十六 葡萄糖酸锌的制备
一、实验目标 1．了解微量元素对人体的作用； 2．掌握利用离子交换树脂柱进行离子交换操作的方法。 二、产品特性与用途 锌是人体必需的微量元素之一，它具有多种生物作用， 可参与核酸和蛋白质的合成，能增强人体免疫力，促进儿童 生长发育。人体缺锌会造成生长停滞、自发性味觉减退和创 伤愈合不良等严重问题，从而引发多种的疾病。葡萄糖酸锌 作为补锌药，具有见效快、吸收率高、副作用小、使用方便 等优点。另外，葡萄糖酸锌作添加剂，在儿童食品、糖果、 乳制品的应用也日益广泛。
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五、实验内容与操作步骤 1．葡萄糖酸的制备 在250mL四口烧瓶中加入125mL蒸馏水，再缓慢加入6.75mL （0.125mol）浓硫酸，搅拌下分批加入56g（0.125mol）葡萄糖酸钙，在 90℃恒温水浴中加热反应1.5h，趁热滤去析出的硫酸钙沉淀，得到淡黄 色液体。滤液冷却后，以每分钟相当于树脂体积的流量，流过装有等量 的阴离子交换树脂交换柱和阳离子交换树脂交换柱，进行纯化，得到无 色透明高纯度的葡萄糖酸溶液，其中溶质葡萄糖酸约0.23mol。 2．葡萄糖酸锌的制备 取0.1mol葡萄糖酸溶液，分批加入4.1g（0.05mol）氧化锌，在60℃ 水浴中，滴加葡萄糖酸溶液调节溶液的pH值 至5.8，搅拌反应2h，此时 溶液呈透明状态。过滤，滤液经减压蒸发，浓缩至原体积的1/3，之后加 入l0mL 95％乙醇，放置8h使之充分结晶。然后真空干燥，得白色结晶状 葡萄糖酸锌粉末。
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葡萄糖酸锌的英文名称：Zinc gluconate；化学式：
C12H22O14Zn；相对分子质量：455.68。 它是白色结晶或颗粒状粉末，无臭，味微涩。它在沸水
中极易溶解，在水中易溶，在无水乙醇、氯仿或乙醚中不溶。
三、实验原理
以葡萄糖酸钙、浓硫酸、氧化锌等为原料合成葡萄糖酸 锌，合成路线如下：
记录在表14-4中。
表14-4 乙酰水杨酸制备的数据记录表
产品名称
收率/%
粗品乙酰水杨酸 精制产品乙酰水杨酸
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实验二十八 肉桂酸的制备
一、 实验目标 1．熟悉缩合反应原理，掌握肉桂酸的制备方法； 2．熟练掌握利用重结晶和水蒸气蒸馏精制固体产物的 操作技术。 二、产品特性与用途 1．肉桂酸特性
化学药品和中间体
二、化学药品和中间体的应用 医药向来是人们抵抗疾病的武器，特别是化学药品，在 人们预防和治疗疾病中起到了无法替代的作用。 中间体作为化学药品的原料，对保证化学药品的开发、 生产具有重要意义。 因此，化学药品及中间体工业已经成为了精细化工及医 药化工的重要方面。 但是，应用化学药品必须注意其可能带来的副作用。 三、化学药品和中间体的发展概况
2．肉桂酸的用途 肉桂酸是重要的有机合成工业中间体之一。在医药工业 中，用来制造“心可安”、局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等； 在农药工业中作为生长促进剂和长效杀菌剂用于果蔬的防腐； 肉桂酸是负片型感光树脂主要的合成原料；它具有很好的保 香作用，通常被用作配香原料和香料中的定香剂。肉桂酸在 食品、化妆品 、食用香精等领域都有广泛的应用。