乙醯水楊酸的製備試驗

2023-01-05 05:00:02 字數 3699 閱讀 9310

一、 實驗目的:

1.了解阿司匹林製備的反應原理和實驗方法。

2.通過阿司匹林製備實驗,初步熟悉有機化合物的分離、提純等方法。

3.鞏固稱量、溶解、加熱、結晶、洗滌、重結晶等基本操作。

二、實驗原理

水楊酸分子中含羥基(—oh)、羧基(—cooh),具有雙官能團。本實驗採用以強酸為硫酸[1]為催化劑,以乙酐為乙醯化試劑,與水楊酸的酚羥基發生醯化作用形成酯。反應如下:

m=138.12 m=102.09m=180.15

引入醯基的試劑叫醯化試劑,常用的乙醯化試劑有乙醯氯、乙酐、冰乙酸。本實驗選用經濟合理而反應較快的乙酐作醯化劑。

副反應有:

—coohcoohc—o—

—ohohoh

水楊醯水楊酸

—cooh hocoo—

乙醯水楊醯水楊酸

製備的粗產品不純,除上面兩副產品外,可能還有沒有反應的水楊酸等雜質。

本實驗用fecl3檢查產品的純度,此外還可採用測定熔點的方法檢測純度。雜質中有未反應完酚羥基,遇fecl3呈紫藍色。如果在產品中加入一定量的fecl3,無顏色變化,則認為純度基本達到要求。

利用阿斯匹林的鈉鹽溶於水來分離少量不溶性聚合物。

三、實驗試劑

水楊酸2.00g(0.015mol),乙酸酐5ml(0.053mol),飽和nahco3(aq),4mol/l鹽酸,濃流酸,冰塊,95%乙醇,蒸餾水,1%fecl3 。

四、實驗儀器

150ml錐形瓶,5ml吸量管(乾燥,附洗耳球),100ml、250ml、500ml燒杯各乙隻,加熱器,橡膠塞,溫度計,玻棒,布氏漏斗,表面皿,藥匙, 50ml量筒,烘箱。

五、實驗步驟及注意事項

注釋:1、參考資料:

2、注意事項

1)、實驗在通風櫥中進行,因為乙酸酐具有強烈刺激性,並注意不要粘在**上。

2)、儀器要全部乾燥,藥品也要實現經乾燥處理。

3)、醋酐要使用新蒸餾的,收集139~140℃的餾分。長時間放置的乙酸酐遇空氣中的水,容易分解成乙酸。

4)、要按照書上的順序加樣。否則,如果先加水楊酸和濃硫酸,水楊酸就會被氧化。

5)、水楊酸和乙酸酐最好的比例為1:2或1:3

6)、本實驗中要注意控制好溫度(85-90℃),否則溫度過高將增加副產物的生成,如水楊醯水楊酸、乙醯水楊醯水楊酸、乙醯水楊酸酐等。

7)、 將反應液轉移到水中時,要充分攪拌,將大的固體顆粒攪碎,以防重結晶時不易溶解。

3、思考題

1、反應容器為什麼要乾燥無水?

以防止乙酸酐水解轉化成乙酸

2、為什麼用乙酸酐而不用乙酸?

不可以。由於酚存在共軛體系,氧原子上的電子雲向苯環移動,使羥基氧上的電子雲密度降低,導致酚羥基親核能力較弱,進攻乙酸羰基碳的能力較弱,所以反應很難發生。

3、加入濃硫酸的目的是什麼?

濃硫酸作為催化劑。 ①水楊酸形成分子內氫鍵,阻礙酚羥基醯化作用。

水楊酸與酸酐直接作用須加熱至150~160℃才能生成乙醯水楊酸, 如果加入濃硫酸(或磷酸),氫鍵被破壞,醯化作用可在較低溫度下進行,同時副產物大大減少。

4、本實驗中可產生什麼副產物?

本實驗的副產物包括水楊醯水楊酸酯、乙醯水楊醯水楊酸酯、乙醯水楊酸酐和聚合物。

5、那麼副產物中的高聚物如何出去呢?

用nahco3溶液。

副產物聚合物不能溶於nahco3溶液,而乙醯水楊酸中含羧基,能與nahco3 溶液反應生成可溶性鹽。)

6、水楊酸可以在各步純化過程和產物的重結晶過程中被除去,如何檢驗水楊酸已被除盡?

利用水楊酸屬酚類物質可與三氯化鐵發生顏色反應的特點,用幾粒結晶加入盛有3ml 水的試管中,加入1~2滴1% fecl3溶液,觀察有無顏色反應(紫色)。

實驗改進的可能方法------鹼催化

實驗原理

m=138.12 m=102.09 m=180.15

(鹼催化)

實驗試劑

水楊酸1.00g(0.0072mol),0.05gna2co3 ,乙酸酐0.9ml(0.0095mol),濃鹽酸,冰塊。

實驗儀器

15×150mm試管, 100ml、 250ml燒杯各乙隻,布氏漏斗,

溫度計,玻棒,藥匙,加熱器,烘箱。

實驗原理

m=138.12 m=102.09 m=180.15

(鹼催化)

實驗試劑

水楊酸1.00g(0.0072mol),0.05gna2co3 ,乙酸酐0.9ml(0.0095mol),濃鹽酸,冰塊。

實驗儀器

15×150mm試管, 100ml、 250ml燒杯各乙隻,布氏漏斗,吸量管

溫度計,玻棒,藥匙,加熱器,烘箱。

實驗步驟

(1)在15×150mm乾淨、乾燥試管中加入1.00**楊酸,0.05gna2co3 ,在通風條件下用吸量管量取0.

9ml乙酸酐,一併加入。(為使固體都進入試管底部,必須後加乙酸酐)

(2)在250ml燒杯水浴加熱,控制80℃-85℃,至溶解後再加熱10min。達到既定溫度後固體全部溶解,有氣泡生成。事先於100ml燒杯準備12ml冷水,加入4滴鹽酸(通風條件下操作,先加水,以免鹽酸揮發)

(3)趁熱將試管中反應物倒入上述燒杯(操作須迅速,以免固體殘留試管,冷水無法洗出,影響產率) ,冰水浴10min,至晶體完全析出,抽濾,冷水(每次2-3ml) 洗兩次,壓乾。

(4)95℃乾燥50min (乾燥條件需改進),稱量產品m=1.04g

備註:鹼催化方案乙醯水楊酸產率比酸催化方案高,理論產量1.3g,產率達80%。

生產中相關的實驗改進:

阿司匹林:老產品期待新工藝

——新合成法集中於改進水楊酸和醋酐的反應過程

阿司匹林是最重要的解熱鎮痛藥之一。目前,全世界阿司匹林原料藥產量已達5萬噸左右,年產片劑1000多億片。多年來,阿司匹林一直是我國解熱鎮痛藥的支柱產品之一,年產量達1萬多噸;也是我國醫藥原料藥出口的大宗產品,2023年的出口量為7522噸,出口金額達到2055萬美元。

經過幾十年的生產實踐,阿司匹林的生產已經形成了一套十分成熟的工藝:以苯酚為原料,經過和二氧化碳的羧化反應,生成水楊酸,昇華後得到昇華水楊酸,再採用醋酐-醋酸法,將水楊酸和醋酐進行醯化反應,最終得到乙醯水楊酸,即阿司匹林。多年來,這條生產工藝基本沒有什麼變化。

由於該工藝不複雜,收率、成本等也較為理想,國內外生產企業幾十年來基本都按照這條工藝路線進行生產,國內外科研機構、生產廠商對其進一步深入研究的工作做得不多,這方面的專利以及研究**也較為少見。

進入21世紀後,在新的形勢下,由於對綠色、環保、節能等的重視程度提高,業界對阿司匹林幾十年來沿用的生產工藝進行了重新審視。近年來,國內外阿司匹林工藝研究漸趨活躍,相關的專利和研究**經常見到,老產品正在期待工藝創新。

在傳統的阿司匹林生產中,由水楊酸和醋酐反應生成阿司匹林的過程需要加熱,使反應在80℃~90℃溫度下進行,反應時間為兩小時左右,耗能較大,成本增加。因而,近幾年的研究將重點主要集中在水楊酸和醋酐的反應過程,通過新增不同的催化劑,使得反應更容易進行,時間更短,耗能更少,產品質量更好。對此,國內外都有不少研究結果問世。

美國專利局2023年8月公開了handal-vega等人的「阿司匹林工業生產合成方法」的發明專利。該專利提出了乙個水楊酸和醋酐合成阿司匹林的新方法:在水楊酸和醋酐反應中按一定比例加入氧化鈣或氧化鋅,得到一種乙醯水楊酸和醋酸鈣或醋酸鋅以及最大為2%游離水楊酸的混合物。

此反應十分快速,屬於放熱反應,也是一鍋反應,且無汙染物,不需要排放殘渣酸,也不需要任何有機溶劑,產物不需要再結晶。因產物是固體,合成完成後可以馬上和普通藥物製劑輔料混合壓片,製成阿司匹林片。

乙醯水楊酸的合成

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