1、- 1 -课题二 阿司匹林的合成【学考报告】知识条目 加试要求阿司匹林的合成原理、方法及流程粗产品中杂质的检验晶体洗涤方法abb一、知识预备1阿司匹林的合成和疗效(1)分子结构：阿司匹林的结构简式： ，含有的官能团为羧基和酯基。(2)物理性质：阿司匹林又称乙酰水杨酸，白色针状晶体，熔点为 135136 ，难溶于水。(3)合成原理：乙酰水杨酸由水杨酸和乙酸酐合成，化学反应为：(4)疗效：阿司匹林为解热、镇痛药，用于治疗伤风、感冒、头痛、发热、神经痛等。2阿司匹林的提纯在生产乙酰水杨酸的同时，有部分水杨酸聚合成水杨酸聚合物。水杨酸聚合物不溶于碳酸氢钠溶液，乙酰水杨酸能溶于碳酸氢钠，可据此提纯阿司匹
2、林。- 2 -3水杨酸杂质的检出由于乙酰化反应不完全或由于产物在分离过程中发生水解，产物中含有杂质水杨酸。水杨酸可与 FeCl3溶液形成深紫色配合物而很容易被检出，乙酰水杨酸因酚羟基已被酰化，不能与FeCl3溶液发生显色反应。思考 1：通过什么样的简便方法可以鉴定出阿司匹林是否含有水杨酸？提示 为了检验阿司匹林中是否含有水杨酸，可利用水杨酸属酚类物质能与三氯化铁发生显色反应的特点，取几粒结晶加入盛有 3 mL 水的试管中，加入 12 滴 1% FeCl3溶液，观察有无显色反应(紫色)。二、课题方案设计1乙酰水杨酸的合成向 150 mL 干燥锥形瓶中加入 2 g 水杨酸、5 mL 乙酸酐和 5
3、滴浓硫酸，振荡，待其溶解后置于 8590 水浴中加热 510 min(如图)，取出，冷却至室温，即有乙酰水杨酸晶体析出(如未出现结晶，可以用玻璃棒摩擦瓶壁并将锥形瓶置于冰水中冷却，促使晶体析出)。向锥形瓶中加 50 mL 水，继续在冰水浴中冷却使其结晶完全。 2乙酰水杨酸粗产品的提取减压过滤，用滤液淋洗锥形瓶，直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤结晶几次，继续抽滤，尽量将溶剂抽干。然后将粗产物转移至表面皿上，在空气中风干。3乙酰水杨酸的提纯(1)将粗产品置于 100 mL 烧杯中，搅拌并缓慢加入 25 mL 饱和 NaHCO3溶液，加完后继续搅拌 23 min，直到没有 CO2
4、气体产生为止。(2)过滤，所得沉淀的主要成分为水杨酸聚合物，用 510 mL 蒸馏水洗涤沉淀，合并滤液，不断搅拌。慢慢加入 15 mL 4 molL1 盐酸，将烧杯置于冰水中冷却，即有晶体(乙酰水杨酸)析出。抽滤，用冷水洗涤晶体 12 次，再抽干水分。思考 2：如果水杨酸中毒，应立即静脉注射 NaHCO3溶液，用化学方程式解释解毒的原理。- 3 -提示 点拨一、阿司匹林的合成1合成途径乙 酸 酐 与 水 杨 酸的 酯 化 反 应 浓 H2SO4催 化 、 水 浴 加 热乙 酰 水 杨 酸 的 分 离 冷 却 结 晶 、 抽 滤乙 酰 水 杨 酸 转 化为 乙 酰 水 杨 酸 钠 NaHCO3饱
5、 和 溶 液 、 过 滤乙 酰 水 杨 酸 钠 转化 为 乙 酰 水 杨 酸 盐 酸 、 抽 滤产 率 计 算 产 率 实 际 产 量理 论 产 量 100%2实验注意事项(1)合成乙酰水杨酸时，仪器和药品都要干燥。即要使用干燥的锥形瓶作反应器。(2)水杨酸、乙酸酐和浓硫酸要按顺序依次加入锥形瓶中。否则，如果先加水杨酸和浓硫酸，水杨酸就会被浓硫酸氧化。浓硫酸作为反应的催化剂，滴加时应注意控制速度及降温，以免局部过热。(3)反应混合物在振荡溶解后，应置于 8590 水浴中加热 510 min，以加快反应的进行，但温度不宜过高，否则副产物增多。(4)本实验乙酰水杨酸的几次结晶都比较困难，应在冰水冷
6、却下，用玻璃棒充分摩擦器皿壁，才能结晶出来。- 4 -(5)虽然乙酰水杨酸在水中的溶解度不大(课本中介绍其难溶于水)，但在水洗时，也要用冷水洗涤，且用水不能太多。点拨二、常见的有机合成方法及官能团的保护1常见的有机合成方法(1)正向合成法：此法采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料中间产物产品。(2)逆向合成法：此法采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品中间产物原料。(3)综合比较法：此法采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的
7、几种合成途径进行比较，得出最佳合成路线。其思维程序是：原料中间产物产品。2有机合成中官能团的保护在有机合成中，某些不希望发生反应的官能团，在反应试剂或反应条件的影响下而产生副反应，这样就不能达到预计的合成目标，因此，必须采取措施保护某些官能团，待完成反应后再除去保护基，使其复原。(1)保护措施必须符合如下要求：只对要保护的基团发生反应，而对其他基团不反应；反应较易进行，精制容易；保护基易脱除，在除去保护基时，不影响其他基团。(2)常见的基团保护措施：羟基的保护。在进行氧化反应前，往往要对羟基进行保护。防止羟基氧化可用酯化反应：羧基的保护。羧基在高温或碱性条件下，有时也需要保护。对羧基的保护最常
8、用的是酯化反应：对不饱和碳碳键的保护- 5 -碳碳双键易被氧化，对它们的保护主要用加成反应使之达到饱和。典例剖析以下是合成乙酰水杨酸(阿司匹林)的实验流程图，请你回答有关问题：(1)流程中的第步的实验装置如图所示，请回答：用水浴加热的作用是_。长直导管的作用是_。实验中加浓硫酸的目的是_。主反应方程式为_(反应类型，_)。(2)第步涉及的化学反应方程式为_，- 6 -第步的主要操作为_。(3)得到的产品中通常含有水杨酸，主要原因是_，要检测产品中的水杨酸，其实验步骤是_。(4)本实验多次用到抽滤，抽滤比过滤具有更多的优点，主要表现在_。解析 (1)水浴加热的作用是为了控制反应的温度，防止副产物
9、生成过多；长直导管起到冷凝回流的作用；加入浓 H2SO4起催化剂的作用。(2)第步涉及的反应主要是COOH 和NaHCO3的反应，实现固液分离应用过滤的方法。(3)由于乙酰化反应不完全或产物在分离过程中发生水解，产物中可能含有杂质水杨酸，水杨酸的分子结构中含有酚羟基，乙酰水杨酸的分子结构中无酚羟基，故可用 FeCl3溶液进行检验。(4)抽滤可以加快过滤速度，且得到较干燥的产品。答案 (1)控制温度，防止副产物生成过多 冷凝回流 作催化剂(3)乙酰化反应不完全或产物在分离过程中发生水解 取待测样品少许于试管中，加入适量95%的乙醇溶解后，滴加 FeCl3溶液，看溶液是否变为紫色(4)可以加快过滤
10、速度，且得到较干燥的产品跟踪训练工业上合成阿司匹林的流程如下图所示：- 7 -请回答：(1)请写出反应釜中反应的化学方程式：_；其中，甲苯的作用是_，为了保证水杨酸能较为彻底地反应，通常采用的措施是_。 (2)粗品经提纯后才能作为药物使用。提纯可以分以下几步进行：分批用少量饱和碳酸钠溶液溶解乙酰水杨酸(阿司匹林)，化学方程式为_; 过滤除去不溶物，将滤液缓慢加入浓盐酸中，析出乙酰水杨酸，化学方程式为_; 再经过_、_操作，将得到的乙酰水杨酸用少量乙酸乙酯加热至完全溶解，冷却，乙酰水杨酸以针状晶体析出，将其加工成型后就可以使用了。 解析 (1)从流程图上不难看出，在甲苯作溶剂的条件下，醋酸酐与水杨酸发生反应生成了乙酰水杨酸(阿司匹林)和醋酸。工业上通常用加入过量的廉价原料的方法以提高另一种原料的利用率，为了保证水杨酸能较为彻底地反应，显然要加入过量的醋酸酐。(2)阿司匹林分子中含有一个羧基，具有酸性，酸性比碳酸强，显然可以与饱和碳酸钠溶液反应，生成相应的盐而溶解。但阿司匹林的酸性不如盐酸强，所以生成的盐加入到浓盐酸中后，又可重新生成阿司匹林。析出的阿司匹林通过过滤得到，但其表面有一些杂质，需要通过洗涤除去，这样就可得到较为纯净的阿司匹林了。答案 (1) - 8 -过滤 洗涤
