乙酰水杨酸的制备实验

一、实验原理

     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，有关报道表明，人们正在发现它的某些新功能。

    阿斯匹林是由水杨酸（邻羟基苯甲酸）与醋酸酐进行酯化反应而得的。水杨酸分子中的羧基与酚羟基之间形成分子内氢键，阻碍了酚羟基的酰化。为了使酰化反应顺利进行，常加入浓硫酸或磷酸将氢键破坏。

   主反应：

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  副反应：

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二、反应试剂、产物、副产物的物理常数

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三、药品

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四、实验流程

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五、实验装置图

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在50ml干燥的锥形瓶中，加入3g（0.022mol）水杨酸，缓缓加入5ml（0.053mol）醋酸酐，塞紧塞子不断摇动，使固体全部溶解，打开瓶塞滴入5滴浓磷酸，然后在水浴上加热，温度控制在80-90℃并不断摇动，维持反应10-15min，然后冷却至室温，在振摇下慢慢加入3ml水，以分解过剩的醋酸酐，然后再加入15-20ml水，放在冰浴上静置冷却，有大量结晶析出时，抽滤，用少量冰水分次洗涤结晶，抽干，将粗制的乙酰水杨酸转移到100ml烧杯中，加入25ml饱和碳酸氢钠溶液，当无CO₂产生时，再抽滤一次，除去不溶性杂质，滤液用100ml烧杯承接，在滤液中边搅拌边加入12ml 18%的HCl溶液，则结晶析出。在冰浴中冷却5min，抽滤，结晶用少量水洗涤2-3次。产品干燥称重并计算产率。取少许样品溶于2ml乙醇中，滴入FeCl₃溶液1-3d，观察有无颜色反应。

    纯乙酰水杨酸为白色针状结晶。熔点mp=135.8℃。

七、思考题

1、本实验所用的浓磷酸和醋酸酐均有很强的腐蚀性，使用时应注意什么？

   答：浓磷酸和醋酸酐均有很强的腐蚀性，使用时须小心。如溅在皮肤上，应立即用大量的水冲洗。

2、本实验为什么采用干燥仪器？

   答：因制备乙酰水杨酸时所用的试剂乙酸酐易水解生成乙酸，影响酰化反应效果，所以采用干燥仪器从而避免乙酸酐水解。

   【注：凡是将与乙酸酐接触的仪器都应该干燥无水，如三角烧瓶、量取乙酸酐的量筒、吸取浓磷酸的滴管。】

3、磷酸在本实验中的作用是什么？

   答：催化剂。因为水杨酸分子中的羧基与酚羟基之间形成了分子间氢键，阻碍了酚羟基的酰化。为了使酰化反应顺利进行，常加入磷酸或硫酸将氢键破坏。

4、反应中的副产物是什么?如何将产品与副产物分开?

答：乙酰水杨酸制备中存在多种副反应，因而副产物较多，如水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯和聚合物（更多的水杨酸分子之间通过酯键连接而成）。

 其中分子量较小的水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯，可以通过重结晶的方法将这些副产物留在溶液中，从而与产品分开。而分子量很大的高分子聚合物难溶于弱碱碳酸氢钠溶液中，则可以通过过滤的方法除去。

5、如果反应温度过高，能否提高乙酰水杨酸产率?

   答：如果反应温度过高，不一定能提高乙酰水杨酸的产率。因为反应温度增高，可以增加酰化反应速度，但反应温度过高将增加副产物（如水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯等）的生成，产物的收率会反而降低。

6、为什么使用新蒸馏的乙酸酐？

   答：长时间放置的乙酸酐遇空气中的水，容易分解成乙酸，所以在使用前必须重新蒸馏，收集137.5-139.5℃馏分。

   【注：蒸馏乙酸酐时要使接收产品用的三角烧瓶与接收管之间密封，接收管上的支管处要连接无水氯化钙干燥管，避免空气中的水蒸气进入系统，见下图】

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   答：不可以。苯酚存在共轭体系，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。  

8、抽滤时，怎样洗涤产品？

   答：洗涤时，应先拨开吸滤瓶上的橡皮管，加少量溶剂在滤饼上，溶剂用量以使晶体刚好湿润为宜，再接上橡皮管将溶剂抽干，此时为完成一次洗涤，一般需重复洗涤2-3次。

9、乙酰水杨酸还可以使用溶剂进行重结晶？重结晶时需要注意什么？

   答：还可以用乙醇-水、乙酸、苯、石油醚（30-60℃）等溶剂进行重结晶。重结晶时，溶液不能加热过久，以免乙酰水杨酸分解。当用有机溶剂重结晶时，不能用烧杯等敞口容器进行，而应用回流装置，以免溶剂的蒸气的散发或火灾事故的发生。热过滤时，应避免明火，以防着火。

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10、熔点测定时需要注意什么问题？

   答：产品乙酰水杨酸易受热分解，因此熔点不明显，它的分解温度为128-135℃。用毛细管测熔点时宜先将溶液加热至120℃左右，再放入样品管测定。

11、通过什么样的简便方法可以鉴定出阿斯匹林是否变质？

   答：为了检验产品中是否还有水杨酸，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%三氯化铁溶液，观察有无颜色反应（紫色）。

 【若出现紫色，说明产品中含有未反应的原料水杨酸，需要进行重结晶除去杂质；若观察不到紫色，说明产品中不含有未反应的原料水杨酸，产品是纯的，这是我们希望看到的结果。】

八、视频链接        

       1、视频：乙酰水杨酸的制备

          （1）https://v.youku.com/v_show/id_XNDg0ODQyOTE0MA==.html?spm=a2hzp.8253869.0.0

     （2）http://my.tv.sohu.com/u/vw/27819401

    2、视频: 天平的使用

https://v.youku.com/v_show/id_XMzEzMTU3NzY2OA==.html?spm=a2hzp.8253869.0.0

附：1、【小资料】 1899年，德国拜尔药厂的化学家霍夫曼首先用水杨酸和乙酸酐合成了乙酰水杨酸——即人们熟知的、沿用至今的解热镇痛药阿斯匹林（aspirin）。阿司匹林Aspirin(德文)，亦称乙酰水杨酸、醋柳酸。解热镇痛药。用于治疗感冒、发热、头痛、牙痛、关节痛和风湿病，且能抑制血小板凝集，预防术后血栓形成，心肌梗塞。副作用少。

   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使用于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。