乙酰水杨酸的制备与纯化

设计性实验报告

题目：乙酰水杨酸的制备与纯化

课程名称：有机化学实验

姓名：

学号：2009122112

系别：化学系

专业：应用化学

班级：093班

实验学期：2011至2012学年第一学期

乙酰水杨酸的制备与纯化

﹙化学系, 应用化学，093班，学号2009122112﹚

摘要本次实验的目的是熟悉酰化反应的原理和实验操作方法，并且学会用重结晶的方法提纯有机物。实验中，将水杨酸与乙酐作用，以浓硫酸作催化剂，通过乙酰化反应制得到乙酰水杨酸，再分别加入饱和碳酸钠水溶液和20%的盐酸进行粗产品的纯化。该实验方法简便易行且实验原料容易得到，得到的产品纯度较高，基本符合制备要求。

关键词酰化反应，乙酰水杨酸，制备，纯化

1 引言

乙酰水杨酸, 通常称为阿斯匹林(aspirin)，是由水杨酸(邻羟基苯甲酸)和乙酸酐合成的。早在十八世纪，人们已从柳树皮中提取了水杨酸，注意到它可以作为止痛、退热和抗炎药，不过对肠胃刺激作用较大。水杨酸是1838年第一次由强碱作用于相应的醛后经酸化得到的一种化合物。1859年Kolbe使用干燥的苯酚钠盐粉末和二氧化碳在4—7atm(1atm＝101.325kPa)下进行反应，制备成水杨酸，现在工业上都用Kolbe合成法生产。直到目前，阿斯匹灵仍然是一个广泛使用的具有解热止痛作用、用于治疗感冒的药物。常用于治疗风湿病和关节炎。近年来还发现阿斯匹林能抑制血小板凝聚，可防止血栓的形成。

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。能进行两种不同的酯化反应，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。当与乙酸酐反应时，可以得到乙酰水杨酸，即阿斯匹林；如与过量的甲醇反应，生成水杨酸甲酯，它是第一个作为冬青树的香味成分被发现的，因此通称为冬青油。

阿斯匹林又名乙酰水杨酸，分子式：C9H8O4，分子量为：180.16，是白色针状结晶或结晶性粉末。熔点：135℃，PKa=2.98，其酸性比苯甲酸强，微溶于水，易溶于乙醇、氯仿、乙醚及碱液等。其分子内的羟基和羧基都可以进行酯化反应。本实验用乙酸酐对水杨酸的酚羟基进行酰化制备乙酰水杨酸，即阿斯匹林。

乙酰水杨酸（阿斯匹林）的相关光谱图：

乙酰水杨酸的红外光谱图

乙酰水杨酸的核磁共振碳谱图乙酰水杨酸的质谱图乙酰水杨酸（阿斯匹林）的应用价值：

阿司匹林英文名称：aspirin 其他名称：乙酰水杨酸，醋柳酸。适应症：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

经过查阅资料，可知利用不同的催化剂均可以制备乙酰水杨酸。总结如下：

1.1方案一：苯甲酸钠催化法

温热条件下，使水杨酸、乙酸酐和苯甲酸钠混合物全部溶解后，低速匀速搅拌，在适当水浴加热反应一定时间。反应结束后，加入冰水，并置于冰水浴中冷却。晶体析出完全后抽滤得乙酰水杨酸粗产品。加入饱和碳酸氢钠溶液，搅拌，过滤，将得到的滤液缓慢倒入盛有浓盐酸的烧杯中，把烧杯置冰水浴中充分冷却得到乙酰水杨酸产品。[2]

反应式如下：

1.2方案二：对甲苯磺酸催化法

在干燥的锥形瓶中依次加入定量的水杨酸，乙酸酐和对甲苯磺酸，充分摇动。水浴上加热，待水杨酸溶解后，保持瓶内温度在81～85℃(或热水浴水温在85℃左右)，磁力搅拌。反应结束后，加入定量的蒸馏水，并用冰水冷却，抽滤得乙酰水杨酸粗品。粗产品用乙醇—水混合溶剂重结晶，得到白色晶体即为纯乙酰水杨酸。[3]

反应方程式：

1.3 方案三：浓硫酸（或浓磷酸）催化法

将水杨酸、乙酸酐和浓硫酸混合物置于热水浴中加热。反应结束后，加入水，放在冷水浴中冷却，抽滤得乙酰水杨酸粗产品。在粗产品中加入饱和碳酸氢钠水溶液，向抽滤得到的滤液中加入20％盐酸，并置于冰水浴中，抽滤。取少量乙酰水杨酸，用1％三氯化铁溶液鉴定水杨酸是否存在。如存在，产物可用乙醇－水混合溶剂重结晶得到纯的乙酰水杨酸。[4]反应方程式：

方案选择：这三种方案都较简单，本次试验采用方案三，原因如下：方案一所采用的为有机催化剂，且浓盐酸具有挥发性，对人体有害；方案二也是采用有机催化剂，并且须用水浴保持温度，操作稍显复杂；方案三仍需采用水浴加热，但采用无机催化剂，对人体危害较小，且步骤较少，实验原料容易得到。因此本次实验采用方案三制备乙酰水杨酸。

2实验原理

水杨酸是一种具有双官能团的化合物，一个是酚羟基，个是酸酸基。羟基和羧酸基都会发生酯化，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。将水杨酸与乙酐作用，通过乙酰化反应，使水杨酸分子中酚羟基上的氢原子被乙酰基取代生成乙酰水杨酸。加入少量浓硫酸作催化剂，其作用是破坏水杨酸分子中羧基与酚羟基间形成的氢键，从而使酰化反应容易完成。

反应方程式为：

副反应方程式为：

O

OH

OH

2

OH

C O

O

O

O

H +O

H 2O

OH

OC OCH

3

O

OH

OH

+

OC OCH

3

C O

O

O

O

H

此实验可能的副产物：乙酰水杨酸酐，水杨酸，乙酰苯脂，水杨酸苯脂，乙酰水杨酸苯脂。

物理常数

药品名称

分子量

(mol wt)

用 量 (ml 、g 、mol) 熔点 (℃) 沸点 (℃)

比重 (d 420

)

水溶解度 (g/100ml) 水杨酸

138.12

2g （0.014mol ）

159

211/2.66kpa 1.443

微溶于冷水

易溶于热水 乙酸酐

102.09

5ml

（5.4g,0.05mol ）

-73

139

1.082

在水中逐渐

分解

乙酰水杨酸

180.16

--

135－

138

--

1.350

微溶于水

浓硫酸 98 5d -- -- 1.84 易溶于水 浓盐酸 36.46 4－5ml -- -- 1.187 易溶于水 乙酸乙酯

88.12

2－3ml

-83.6

77.1

0.9005

微溶于水