乙酰水杨酸的制备与纯化
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阿司匹林――乙酰水杨酸的制备与纯化
一、实验目的
1、学习利用酚类的酰化反应制备乙酰水杨酸(acetyl salicylic acid )的原理和制备方法。
2、掌握重结晶、减压过滤、洗涤、干燥、熔点测定等基本实验操作。
二、实验原理
乙酰水杨酸即阿司匹林,可通过水杨酸与乙酸酐反应制得。
COOH OH
+(CH 3CO)2O
H 2SO 4
COOH OCOCH 3+CH 3COOH
COOH
HO
n
H 2SO 4C O
O O
C O O
C O O
*
*m
+H 2O
(n-1)主反应
副反应
在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子之间也可以发生缩合反应,生成少量的聚合物。
乙酰水杨酸能与碳酸钠反应生成水溶性盐,而副产物聚合物不溶于碳酸钠溶液,利用这种性质上的差异,可把聚合物从乙酰水杨酸中除去。
粗产品中还有杂质水杨酸,这是由于乙酰化反应不完全或由于在分离步骤中发生水解造成的。
它可以在各步纯化过程和产物的重结晶过程中被除去。
与大多数酚类化合物一样,水杨酸可与三氯化铁形成深色络合物,而乙酰水杨酸因酚羟基已被酰化,不与三氯化铁显色,因此,产品中残余的水杨酸很容易被检验出来。
三、实验药品及物理常数
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 10
2.09 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
其它药品
饱和碳酸钠溶液、1%三氯化铁溶液
四、实验装置图
抽滤装置干燥装置
表面皿烧
杯
布氏漏斗
抽
滤
瓶反应装置
五、实验流程图
2g水杨酸5ml乙酐
加样品
充分
摇匀
水浴加
热反应
10m in.
加冷水
酸化
抽滤
水洗
抽干抽滤
碱溶解
冷却
结晶
冷却
结晶
溶
FeCl3
5d浓硫酸
抽滤水洗抽干蒸汽浴干燥
称重测熔点
乙酸乙酯
重结晶
抽滤
干燥
液检验
得纯产品
测熔点
称重,计算产率
六、实验步骤
在125ml的锥形瓶中加入2g水杨酸、5ml乙酸酐、5滴浓硫酸,小心旋转锥形瓶使水杨酸全部溶解后,在水浴中加热5-10min,控制水浴温度在85-90℃。
取出锥形瓶,边摇边滴加1mL冷水,然后快速加入50mL冷水,立即进入冰浴冷却。
若无晶体或出现油状物,可用玻棒摩擦内壁(注意必须在冰水浴中进行)。
待晶体完全析出后用布氏漏斗抽滤,用少量冰水分二次洗涤锥形瓶后,再洗涤晶体,抽干。
将粗产品转移到150ml烧杯中,在搅拌下慢慢加入25mL饱和碳酸钠溶液,加完后继续搅拌几分钟,直到无二氧化碳气体产生为止。
抽滤,副产物聚合物被滤出,用5-10ml水冲洗漏斗,合并滤液,倒入预先盛有4-5ml浓盐酸和10ml水配成溶液的烧杯中,搅拌均匀,即有乙酰水杨酸沉淀析出。
用冰水冷却,使沉淀完全。
减压过滤,用冷水洗涤2次,抽干水分。
将晶体置于表面皿上,蒸汽浴干燥,得乙酰水杨酸产品。
称重,约 1.5g,测熔点133-135℃。
取几粒结晶加入盛有5ml水的试管中,加入1-2滴1%的三氯化铁溶液,观察有无颜色反应。
为了得到更纯的产品,可将上述晶体的一半溶于少量(2-3ml)乙酸乙酯中,溶解时
应在水浴上小心加热,如有不溶物出现,可用预热过的小漏斗趁热过滤。
将滤液冷至室温,即可析出晶体。
如不析出晶体,可在水浴上稍加热浓缩,然后将溶液置于冰水中冷却,并用玻璃棒磨擦瓶壁,结晶后,抽滤析出的晶体,干燥后再测熔点,应为135-136℃。
本实验约需4h。
七、注意事项
1、要按照书上的顺序加样。
否则,如果先加水杨酸和浓硫酸,水杨酸就会被氧化。
2、本实验的几次结晶都比较困难,要有耐心。
在冰水冷却下,用玻棒充分磨擦器皿壁,才
能结晶出来。
3、由于产品微溶于水,所以水洗时,要用少量冷水洗涤,用水不能太多。
4、第一次的粗产品不用干燥,即可进行下步纯化,第二步的产品可用蒸汽浴干燥。
5、在最后重结晶操作中,可用微型玻璃漏斗过滤,以避免用大漏斗粘附的损失。
6、最后的重结晶出可用乙醇溶解,并加水析晶。
方法是:
将晶体放入磨口锥形瓶中,加入10mL 95%乙醇及1~2颗沸石,接上球形冷凝管,在水浴中加热溶解后,移去火源,取下锥形瓶,滴入冷蒸馏水至沉淀析出,再加入2ml冷蒸馏水,析出完全后,抽滤,以少量冷蒸馏水洗涤晶体二次,抽干,取出晶体,用滤纸压干,再蒸汽浴干燥,称重。
思考题:
测试题1、水杨酸与醋酐的反应过程中,浓硫酸的作用是什么?
测试题1答:浓硫酸作为催化剂。
测试题2、本实验中可产生什么副产物?
测试题2答:本实验的副产物包括水杨酰水杨酸酯、乙酰水杨酰水杨酸酯和聚合物。
测试题3、通过什么样的简便方法可以鉴定出阿斯匹林是否变质?
测试题3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% FeCl3溶液,观察有无颜色反应(紫色)。
测试题4
重结晶时,溶液不能加热过久,以免乙酰水杨酸分解。