实验1 乙酰水杨酸的合成
实验目的：掌握由酸酐作为酰基化试剂和醇反应制备酯的方法；巩固普通蒸馏、抽滤、重结晶等基本操作、学习应用显微镜熔点仪测定熔点的方法。
实验原理：乙酰水杨酸即阿司匹林（Aspirin），是19世纪末合成成功的一种具有解热止痛、治疗感冒作用的药物，至今仍被广泛使用。
制备乙酰水杨酸一般以水杨酸（邻羟基苯甲酸）和乙酸酐为原料，通过酯化反应进行。生产中所用的水杨酸可以由从植物冬青树中提取的冬青油（主要成分为水杨酸甲酯）水解得到。这两种原料在制备出乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也可以发生缩合反应，生成少量的聚合物。
反应式如下：
仪器、材料及试剂：
仪器：锥形瓶、普通蒸馏装置、抽滤装置、小烧杯、水浴。
材料及试剂：水杨酸、乙酸酐、饱和碳酸氢钠水溶液、1%FeCl3溶液、乙酸乙酯、浓硫酸、浓盐酸。
实验步骤：
1.乙酸酐蒸馏：量取乙酸酐30mL加入50mL的圆底烧瓶中进行普通蒸馏，收集137-140℃的馏分备用。
2.乙酰水杨酸制备：
方法一：在125mL锥形瓶中加入2g（0.014mol）水杨酸、5.4g(5mL，0.05mol)新蒸乙酸酐和5滴浓硫酸，旋摇锥形瓶使水杨酸全部溶解后，在水浴上加热5-10min (水浴温度70-80℃)后进行冷却。冷却至室温，既有乙酰水杨酸结晶析出。然后加入50 mL水，将混合物继续在冰水浴中冷却使结晶完全。抽滤，结晶用少量冷蒸馏水洗涤，抽干后将粗产物转移至表面皿上，自然晾干，产物约1.8g。
方法二：在50mL圆底烧瓶中，加入7.0g (0.050mol)干燥的水杨酸和10mL (0.100mol)新蒸的乙酸酐，再加10滴浓硫酸，充分摇动至水杨酸全部溶解，水浴加热，保持瓶内温度在70℃（为什么？）左右，维持20min，并时常摇动。稍冷后，在不断搅拌下倒入100mL冷水中，用冷水浴冷却15min，抽滤，冰水洗涤，得乙酰水杨酸粗品。
3.乙酰水杨酸的精制与纯化：
方法一：将粗产物转移至100 mL烧杯中，搅拌下加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无二氧化碳气泡产生，然后过滤，用5-10 mL水冲洗漏斗后，合并滤液，倒入预先盛有有4-5 mL浓盐酸和10 mL水配成的溶液的烧杯中，搅拌均匀，既有乙酰水杨酸沉淀析出。将烧杯置于冰水浴中冷却，使结晶完全。抽滤，用冷蒸馏水洗涤2-3次。抽干后，将结晶移至表面皿上，干燥后约1.5g。用显微熔点仪测定该粗产物的熔点，约为133-135℃。取0.1g结晶加入盛有5mL水的试管中，加入5mL 1%三氯化铁溶液，观察有无颜色反应（为什么？）确定是否需要进一步精制。若需精制，可将上述结晶溶于最少量的乙酸乙酯中（约4-6 mL），溶解时应在水浴上小心加热，若有不溶物出现时，可用预热过的玻
璃漏斗趁热过滤，将滤液冷却至室温时既有结晶析出。抽滤后既可得到纯产品。
方法二：将粗产品转移至250mL圆底烧瓶中，向烧瓶内加入100 mL乙酸乙酯和2粒沸石，装好回流装置，加热回流，热溶解后趁热过滤，滤液冷却至室温即可析出结晶，将产物用少许乙酸乙酯洗涤后再用乙醇-水或苯-石油醚(60-90℃)重结晶，抽滤、干燥后即可得乙酰水杨酸白色针状结晶。
4.产品基本性质
纯乙酰水杨酸为白色针状结晶，熔点为135-136。乙酰水杨酸的红外光谱图见4-5.
注意事项：
1.仪器要全部干燥，药品也要进行干燥处理，乙酰酐必须是新蒸的，否则产率很低。
2.水浴加热温度不宜过高，时间不宜过长，否则副产物可能增加。
3.若不结晶，可用玻璃棒摩擦瓶壁或置于冰水中冷却。
4.乙酰水杨酸受热后易分解，分解温度为126-135℃，因此重结晶时不宜长时间加热，控制水温，产品应自然晾干。
思考题:
1．反应时加入浓硫酸的作用是什么？
2．反应中有哪些副产物？如何除去？
3.实验中加水的目的是什么？
4.若要鉴别阿司匹林是否变质，可用什么方法/
5.本实验能否用乙酸代替乙酸酐来进行反应？为什么？
参考文献：⑴王俊儒、马柏林、李柄奇主编，有机化学实验，高等教育出版社，2007
实验结果与分析
乙酰水杨酸粗产品：0.87克
乙酰水杨酸精产品：0.42克
精制产率为：48.3% 在总体的水平中处于一个中等水平，操作过程中没有明显的错误。
一些时间参数：粗产品加工中冰水浴的时间为10分钟（这和粗产品的产量由直接关系，我们为了防止杂志的生成，我们选择了十分钟这个时间）
精产品的冰水浴时间也为10分钟
最后的显色反应：
由图片可以看出我们的精制产品没有出现紫红色，说明我们的精制产品很成功，杂质的含量很低，在试管的底部含有大量白色粉末，说明乙酰水杨酸的溶解度不是很大，溶解度为3.3克/每升（20摄氏度），所以才会在试管底部出现大量白色粉末。
实验总结
我们在实验后查阅了资料，对实验中的一些处理方法有了认识
1.实验最开始的乙酸酐蒸馏的原因是因为乙酸酐易分解为乙酸，而乙酸又不容易与水杨酸
反应，这样会使我们的产量大大下降，并引入很多副产物，是精制变得很困难。所以必须在实验前进行蒸馏操作，蒸馏的温度为137℃~140℃的蒸馏组分。对于乙酸酐的稳定性我们也做了观察，由于我们是第一个做实验的，乙酸酐很早就蒸好了，随后的组都是在乙酸酐放置两个小时以上才开始实验的，最后的实验结果看，并没有出现大量紫色，说明这段时间内乙酸酐还是比较稳定的，分解的不会对实验产生太大的影响
2.反应温度不能过高，应该严格控制在70℃左右，温度过高会发生副反应，严重影响后
面的精制。
3.可能发生的副反应
副产物为水杨酰水杨酸脂，乙酰水杨酰水杨脂和聚合物。
4.实验最后的显色反应是对水杨酸酚羟基的检验，若含有酚羟基的话溶液会显示为紫色实验思考题
1：浓硫酸是催化剂，催化水杨酸和乙酸酐的反应，
2：反应中的副产物为水杨酰水杨酸脂，乙酰水杨酰水杨脂和聚合物。由于这些物质的水溶性不好，可以使乙酰水杨酸变成钠盐，然后通过过滤的方法除去这些杂质。
3：因为乙酰水杨酸是难溶于水的有机物，加水可以除去乙酰水杨酸表面的杂质
4：乙酰水杨酸变质的原因主要是乙酰水杨酸分解产生水杨酸，而水杨酸含有酚羟基，可以用三氯化铁溶液检测，如果出现紫色说明已经变质。
5：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变弱，进攻乙酸羰基的能力变弱，所以反应很难发生。
