阿司匹林的制备

阿司匹林的制备
摘要：较全面地介绍阿司匹林，并通过实验分别用浓硫酸、浓磷酸，吡啶和乙酸钠做催化剂，由水杨酸与乙酸酐合成阿司匹林（乙酰水杨酸），比较四种催化剂对合成阿司匹林的催化作用，发现乙酸钠的催化作用最好。

关键词：阿司匹林、乙酰水杨酸、催化、吡啶。

一、阿司匹林简介：
中文名称：阿斯匹林(解热镇痛药)阿司匹林(退热药)
中文俗名：醋柳酸、巴米尔、力爽、塞宁、东青等
英文名称：Aspirin
拉丁名称：Aspirin
化学普通命名法：乙酰水杨酸，acetylsalicylicacid
化学系统命名法：2-(乙酰氧基)苯甲酸
IUPAC命名法：2-ethanoylhydroxybenzoicacid
分子结构式为：C9H8O4
分子相对质量：180.16<B>
为白色结晶或结晶性粉末；无臭或微带醋酸臭，味微酸，易溶于乙醇，溶于氯仿和乙醚，微溶于水，性质不稳定，在潮湿空气中可缓缓分解成水杨酸和醋酸而略带酸臭味，故贮藏时应置于密闭，干燥处，以防分解。

发展史：
阿司匹林是一种历史悠久的解热镇痛药，诞生于1899年3月6日。

早在1853年夏尔，弗雷德里克·热拉尔(Gerhardt)就用水杨酸与醋酐合成了乙酰水杨酸，但没能引起人们的重视；1898年德国化学家菲利克斯·霍夫曼又进行了合成，并为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好；1899年由德莱塞介绍到临床，并取名为阿司匹林(Aspirin)。

到目前为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大经典药物之一，至今它仍是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也是作为比较和评价其他药物的标准制剂。

目前阿司匹林在临床上主要应用于以下几种情况：
（1）、镇痛、解热
可缓解轻度或中度的疼痛，如头痛、牙痛、神经痛、肌肉痛及月经痛，也用于感冒、流感等退热。

本品仅能缓解症状，不能治疗引起疼痛、发热的病因，故需同时应用其他药物参与治疗。

（2）、消炎、抗风湿
阿司匹林为治疗风湿热的首选药物，用药后可解热、减轻炎症，使关节症状好转，血沉下降，但不能去除风湿的基本病理改变，也不能预防心脏损害及其他合并症。

（3）、关节炎
除风湿性关节炎外，本品也用于治疗类风湿性关节炎，可改善症状，为进一步治疗创造条件，对于炎症引起的骨骼肌肉疼痛有缓解作用。

（4）、抗血栓
阿司匹林在体内能抑制血小板的释放，对血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，临床可用于预防暂时性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉或其他术后的血栓形成。

也可用于治疗不稳定型心绞痛。

临床上还应用于（川崎病：皮肤黏膜淋巴结综合症），减少炎症反应和预防血管内血栓的形成。

目前，合成阿司匹林的方法不是很多，虽然形式不同，但本质上均是以水杨酸和乙酸酐为原料，通过酰化反应，将水杨酸的酚羟基酰化，合成乙酰水杨酸。

本论文通过四种催化剂合成阿司匹林，比较不同催化剂对阿司匹林的催化作用。

阿司匹林的合成
通常阿司匹林用乙酸酐作酰化剂将水杨酸酰化而得，而选用的催化剂不同，对其合成产品的后处理、质量、产率、成本有着重要的影响。

其反应是如下：
1．浓硫酸催化合成
实验原理：在浓硫酸催化下由水杨酸与醋酸酐进行酯化反应得到。

水杨酸可由水杨酸甲酯（即冬青油）水解制成。

反应式如下：
主要试剂：水杨酸（CP），醋酸酐（CP）,硫酸（AR）,饱和碳酸氢钠溶液，冰蒸馏水。

实验步骤：(1)在干燥的锥形瓶中放入称量好的水杨酸(2g0.045mol)、乙酐(5ml5.4g0.053mol)，滴入5滴浓硫酸，轻轻摇荡锥形瓶使溶解，在80~90℃水浴中加热约15min，从水浴中移出锥形瓶，当内容物温热时慢慢滴入3~5mL 冰水，此时反应放热，甚至沸腾。

反应平稳后，再加入40mL水，用冰水浴冷却，并用玻棒不停搅拌，使结晶完全析出。

抽滤，用少量冰水洗涤两次，得阿斯匹林粗产物。

(2)将阿斯匹林的粗产物移至另一锥形瓶中，加入25mL饱和NaHCO3溶液，搅拌，直至无CO2气泡产生，抽滤，用少量水洗涤，将洗涤液与滤液合并，弃去滤渣。

先在烧杯中放大约5mL浓盐酸并加入l0mL水，配好盐酸溶液，再将上述滤液倒入烧杯中，阿斯匹林复沉淀析出，冰水冷却令结晶完全析出，抽滤，冷水洗涤，压干滤饼，干燥。

注意事项：乙酰水杨酸受热后已发生分解，分解温度为128～135?C,因此重结晶时不宜长时间加热，控制水温，产品采取自然晾干。

阿司匹林的传统合成方法是用浓硫酸或浓磷酸作催化剂，以水杨酸和乙酸酐反应合成。

此法副产物多，设备腐蚀严重，污染环境。

2．碳酸钾催化合成
实验原理：用碳酸钾代替浓硫酸或浓磷酸作催化剂合成阿司匹林。

实验步骤：(1)将0．029mol(2g)水杨酸．一定量的乙酸酐和无水K2CO催化剂加到50mL干燥的锥形瓶中，水浴加热搅拌惫时间。

反应结束后，加入pH值为3～4的40mL冰水。

然后将锥形瓶置于冰水中冷却，使结晶完全，减压过滤，用少量冰水洗涤结晶2次，即得粗产品阿司匹林。

(2)将粗产品转移至烧杯中，在搅拌下加入饱和碳酸氢钠溶液，直至无CO：气体产生。

减压过滤，除去不溶白色聚合物，将滤液倒入盛有浓盐酸的烧杯中，搅拌，有白色产物析出。

将此烧杯置于冰水中冷却，使结晶完全，过滤，少量冷水洗涤结晶2～3次，真空干燥，得阿司匹林产品。

分析及比较：（1）K2CO，作为催化剂合成阿司匹林具有较好的催化效果．克服了浓酸作催化剂时对设备的腐蚀，造成环境污染等缺点。

（2）本实验最佳条件是：水杨酸0．029mol，反应物料的量比n(水杨酸)：n(乙酸酐)=1：1．75，反应温度60℃，反应时间30min，催化剂用量为1．45mmol，产率达78．8％，实验重现性好，
产品质量佳。

（3）在此合成实验中，乙酸酐量少，反应速度慢，且不完全，产率低；乙酸酐量过大，可能会溶解阿司匹林和消耗催化剂。

从而影响催化效果和降低产率。

3．三氯稀土催化合成
实验原理：以三氯稀土作为路易斯酸，可溶性强，对设备腐蚀性低，以它为催化剂，产率可高达90%。

实验步骤：加入25g水杨酸和35ml新蒸乙酸酐和0.4g的三氯稀土在三颈漏斗，瓶口分别装温度计，带CaCl的干燥管的冷凝回流管。

沸水浴上回流一段时间。

加水200ml,
并置于冰水浴中冷却，使结晶完全。

用布氏漏斗抽滤析出产品，
用少量冷水洗涤数次。

抽干，得到粗产品。

然后纯化，最后在恒温箱中干燥。

方法分析及比较：此方法反应的最佳条件是水杨酸与乙酸酐的物质的量之比为1∶2.0.以三氯稀土作催化剂，其催化效果与浓硫酸作催化剂相当，但是它克服了硫酸腐蚀设备的缺点，三氯稀土和水可以回收，在稀土三氯化物中，效果最好的是YCl。

只是成本较高，且作为药物合成对于其毒性要慎重考虑．
4.活性炭固载SnC1·5H：0催化剂合成
通过用活性炭固载SnCl·5H：0作为催化剂催化合成阿司匹林，当水杨酸2．5g，乙酸酐5mL，反应时间16min，反应温度8O一85℃，活性炭固载SnC1·5H：0的量为1．5g时取得很好的催化合成效果，产率高达88．4％。

该催化剂具有催化活性高、反应时间短、易分离、无污染的特点，符合绿色生产的要求，且具有较高的实用价值，可代替其它催化剂。

其催化效果良好，不仅改善了传统用的催化剂硫酸带来的腐蚀设备，环境污染等缺点，而且比活炭固载A1C1，催化的产率高[1引。

该催化剂还可以通过简单的操作便可回收利用，符合绿色生产的要求，具有投入工业生产的价值。

还可以用强酸树脂环境友好催化合成
二、阿司匹林的制取（实验部分一）
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：
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：
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，1%FeCl3。

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。

五、实验步骤及注意事项
注释：
1、参考数据：
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。

2）、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。

5）、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，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
2、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？
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。

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，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。

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）。

OOHOH2OHCOOHOOHOCOCH3OOHOH+第4页共6页实验改进的
可能方法------碱催化
实验试剂水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。

实验仪器15×150mm试管，100mL、250mL烧杯各一只，布氏漏斗，温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。

实验试剂水杨酸1.00g(0.0072mol)，0.05gNa2CO3，乙酸酐0.9mL(0.0095mol)，浓盐酸，冰块。

实验仪器15×150mm试管，100mL、250mL烧杯各一只，布氏漏斗，吸量管温度计，玻棒，药匙，加热器，烘箱。

实验步骤（1）在15×150mm 干净、干燥试管中加入1.00g水杨酸，0.05gNa2CO3，在通风条件下用吸量管量取0.9mL乙酸酐，一并加入。

（为使固体都进入试管底部，必须后加乙酸酐）（2）在250mL烧杯水浴加热，控制80℃-85℃，至溶解后再加热10min。

达到既定温度后固体全部溶解，有气泡生成。

事先于100mL烧杯准备12mL冷水，加入4滴盐酸（通风条件下操作，先加水，以免盐酸挥发）（3）趁热将试管中反应物倒入上述烧杯(操作须迅速，以免固体残留试管，冷水无法洗出，影响产率)，冰水浴
10min，至晶体完全析出，抽滤，冷水(每次2-3mL)洗两次，压干。

（4）95℃干燥50min(干燥条件需改进)，称量产品m=1.04g备注:碱催化方案乙酰水杨酸产率比酸催化方案高，理论产量1.3g，产率达80%。

1、实验目的
（1）、学习酰化反应的原理和方法，掌握阿司匹林的制备方法。

（2）、掌握易氧化基团的保护方法。

（3）、进一步掌握重结晶的操作技术，抽滤装置的安装与操作。

（4）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。

（5）巩固称量、溶解、加热、结晶、洗涤、重结晶等基本操作。

2、实验原理
采用水杨酸和乙酸酐在催化剂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90℃以下，温度过高易发生下列副反应，同时水杨酸在酸性条件下受热，还可发生缩合反应，生成少量聚合物。

高聚物
②水杨酸的酚羟基（亲核试剂）进攻羰基碳，生成四面体正离子，然后经过质子转移，酰氧基离去而生成产物。

（2）、在碱性条件下（以吡啶为例）：
①吡啶作为亲核试剂对乙酸酐的羰基碳进行加成，②酰氧基离去，生成N—酰基吡啶盐（此时N带正电荷，吸电子能力比酰氧基强，进一步增加酰基碳的正电性，更有利于水杨酸的进攻，且是一个好的离去基团） 水杨酸酚羟基进攻N—酰基吡啶盐，吡啶离去，生成产物。

3、实验药品
水杨酸2.76g乙酸酐8ml10%碳酸氢钠溶液40ml8%盐酸20ml
吡啶10滴（或浓磷酸10滴，或浓硫酸10滴，或乙酸钠0.4g）
95%乙醇三氯化铁试液
6、实验结果与计算
以吡啶作为催化剂得产物乙酰水杨酸1.4g
有反应式
1mol1mol
0.02mol0.02mol
理论上应得产物的质量为0.02mol*180g/mol=3.6g
百分产率α=实际产率/理论产率=1.4/3.6=38.9%
7、讨论
（1）、取少量所得产物（绿豆大小），溶于乙醇（1ml），滴加适量三氯化铁溶液，发现溶液呈淡淡的黄色，说明产物中不存在或极少量存在水杨酸（杂质），产品纯度较高。

（2）、实验产率仅为38.9%，明显小于给定的产率67%，其原因可能为
✍实验过程中，反应物未充分反应。

✍将乙酸酐水解时，由于其水解不充分，采用再加水加热促使其水解的方法，温度过高，导致部分产物水解。

✍实验经过多次抽滤，可能由于操作不当，导致产物损失。

（3）、注意事项：
✍乙酸酐具有强腐蚀性，使用时须小心。

✍反应过程中应严格控制好温度，以减少副反应的发生，同时减少产物的损耗。

✍将反应液转移到水中时，要充分搅拌，将大的固体颗粒搅碎，以防重结晶时不易溶解。

三、阿司匹林制备结果讨论
根据以上实验，结合其他同学实验所得的数据，实验结果如下表：
不同催化剂作用下乙酰水杨酸的产量
由表中数据可看出：
（1）不同催化剂对阿司匹林的合成(酰化反应)的催化作用不同。

（2）表面看吡啶的催化效果最好，乙酸钠次之，浓硫酸催化效果相较而言较差，而浓磷酸催化所得产物是最低的。

进一步观察数据，则可发现以乙酸钠作为催化剂的第二组数据与其他三组的实验结果偏差较大，可以认为此组试验在操作过程中存在较大偏差或错误，若将该组实验数据舍去，则可重新得到乙酸钠的平均百分产率为48.6%，催化效果比吡啶还好。

（3）碱性催化剂比酸性催化剂的催化效果好。

总的来说，对于阿司匹林的合成，四种催化剂中：乙酸钠对的催化效果最好，吡啶次之，而浓磷酸的催化效果是最差的。

或可认为碱性催化剂比酸性催化剂的催化效果好。

阿司匹林含量分析测定
阿司匹林及阿司匹林制剂的含量测定有多种方法，其中包括药典所载的酸、碱中和滴定法及紫外分光光度法，高效液相法，荧光法测定等。

1．阿司匹林酸碱滴定法测定
直接滴定方法：取本品0。

4g，精密称定，加中性乙醇20ml，溶解，加酚酞指示3d，用氢氧化钠滴定液（0.1mol/l）滴定。

每1ml滴定液相当于18。

02mg?的C9H8O4水解后剩余滴定：方法：取本品1.5g，精密称定加氢氧化钠滴定液（0.5mol/l）50.0ml，混合，缓缓煮沸10min，放冷，加酚酞指示液，用硫酸滴定液（0.25mol/l）滴定剩余的氢氧化钠。

生产中相关的实验改进：
阿司匹林：老产品期待新工艺——新合成法集中于改进水杨酸和醋酐的反应过程阿司匹林是最重要的解热镇痛药之一。

目前，全世界阿司匹林原料药产量已达5万吨左右，年产片剂1000多亿片。

多年来，阿司匹林一直是我国解热镇痛药的支柱产品之一，年产量达1万多吨；也是我国医药原料药出口的大宗产品，2005年的出口量为7522吨，出口金额达到2055万美元。

经过几十年的生产实践，阿司匹林的生产已经形成了一套十分成熟的工艺：以苯酚为原料，经过和二氧化
碳的羧化反应，生成水杨酸，升华后得到升华水杨酸，再采用醋酐－醋酸法，将水杨酸和醋酐进行酰化反应，最终得到乙酰水杨酸，即阿司匹林。

多年来，这条生产工艺基本没有什么变化。

由于该工艺不复杂，收率、成本等也较为理想，国内外生产企业几十年来基本都按照这条工艺路线进行生产，国内外科研机构、生产厂商对其进一步深入研究的工作做得不多，这方面的专利以及研究论文也较为少见。

进入21世纪后，在新的形势下，由于对绿色、环保、节能等的重视程度提高，业界对阿司匹林几十年来沿用的生产工艺进行了重新审视。

近年来，国内外阿司匹林工艺研究渐趋活跃，相关的专利和研究论文经常见到，老产品正在期待工艺创新。

在传统的阿司匹林生产中，由水杨酸和醋酐反应生成阿司匹林的过程需要加热，使反应在80℃～90℃温度下进行，反应时间为两小时左右，耗能较大，成本增加。

因而，近几年的研究将重点主要集中在水杨酸和醋酐的反应过程，通过添加不同的催化剂，使得反应更容易进行，时间更短，耗能更少，产品质量更好。

对此，国内外都有不少研究结果问世。

美国专利局2001年8月公开了Handal－Vega等人的“阿司匹林工业生产合成方法”的发明专利。

该专利提出了一个水杨酸和醋酐合成阿司匹林的新方法：在水杨酸和醋酐反应中按一定比例加入氧化钙或氧化锌，得到一种乙酰水杨酸和醋酸钙或醋酸锌以及最大为2％游离水杨酸的混合物。

此反应十分快速，属于放热反应，也是一锅反应，且无污染物，不需要排放残渣酸，也不需要任何有机溶剂，产物不需要再结晶。

因产物是固体，合成完成后可以马上和普通药物制剂辅料混合压片，制成阿司匹林片。

近三四年来，我国一些大专院校、科研单位也对阿司匹林生产工艺进行了深入研究和探索，发表了不少研究论文。

肖新荣等人在《精细化工中间体》杂志上发表文章认为，在水杨酸乙酸第6页共6页酐反应合成阿司匹林中，用一水硫酸氢钠为催化剂，反应时间约为40分钟，反应温度为80℃～90℃，收率约为86.7％。

硫酸氢钠为一种价廉易得、使用安全的物质，其催化合成阿司匹林效果较好，因其难溶于有机溶剂，易于分离回收重用。

丁健桦等人在《东华理工学院学报》上撰文提出，以三氯化铝为催化剂用于水杨酸和醋酐合成阿司匹林的反应中，反应时间为30分钟，回流温度为85℃，产率为72.6％。

该催化剂效果好，不污染环境，且方法简单，快速无污染，产品质量好。

隆金桥等人在《广西右江民族师专学报》上撰文提出，采用磷酸二氢钠为催化剂合成阿司匹林，其用量为反应物总量的10.5％，反应时间为30分钟，反应温度为75℃，收率约达76％，产品纯度好。

催化剂在反应过程中保持固状，易与产物分离，易回收。

王贵全等人在《化学工程师》杂志上撰文提出，以酸活化膨润土为催化剂合成阿司匹林，反应温度为85℃～90℃，反应时间为0.5～1小时，催化剂用量为5％水杨酸投料量，收率约为90.44％。

该方法反应体系温和，不腐蚀设备，不污染环境，后处理方便。

陈洪等人在《化学世界》刊物上撰文提出，维生素C是合成阿司匹林有效的催化剂之一，具有反应速度快、操作简单、无须回收、不腐蚀仪器设备、环境无污染等特点，且价廉易得。

唐宝华等人在《河
北化工》杂志上撰文提出，以水杨酸和乙酸酐为原料，采用无水碳酸钠作为催化剂，经O-酰化反应合成阿司匹林，反应中辅以微波辐射。

在比较了微波合成法与传统浓硫酸催化方法对目标化合物合成的影响后，他们得出结论：微波合成法具有操作简单、时间短、对环境和设备影响小、产品质量好、符合绿色化学合成的要求等优点。

冉晓燕在《贵州教育学院学报》杂志上撰文提出，以水杨酸和乙酸酐为原料，无水乙酸钠作为催化剂，微波辐射快速合成阿司匹林。

并从实验中得出了最佳合成工艺条件:水杨酸与乙酸酐的摩尔比为1∶2.0，微波功率为200瓦，辐射时间为50秒，催化剂用量与水杨酸质量比为1∶20，产率可达93.5%(重结晶后产品收率可达90.2%)。

随着科学技术的不断发展，阿司匹林的生产工艺也会不断更新，将会变得更趋理想，更趋完美。

当然，一条工艺路线要能真正实现工业化大生产，还需经过实践的检验。

参考文献：
[1][美]福尔哈特（Vollhard t，K．P．），[美]肖尔（Schor e，N．E．）着；戴立
信，席振峰，王梅祥等译．—北京。

有机化学：结构与功能（原着第四版）：化学工业出版社，2006．5：831-832
[2]互动百科（词条）：
[3]李敏谊主编.有机化学实验.中国医药科技出版社，2007.3。