有机化学医用阿司匹林的制备

任务二医用阿司匹林的制备,中药30902班,组长：范琳组员：张静、魏景迪、董凯欣、刘金、李小英,一、信息收集,一、所用药品原料及产品阿司匹林的物理性质、化学性质、用途,水杨酸（2-羟基苯甲酸）分子式C7H6O3结构式C6H4OHCOO分子量138.12色、态、味白色结晶性粉末,无臭,味先微苦后转辛相对密度1.44熔沸点熔点157-159,在光照下逐渐京变色,沸点约211/2.67kPa76升华分解常压下急剧加热分解为苯酚和二氧化碳溶解性1g水杨酸可分别溶于460ml水、15ml沸水、2.7ml乙醇、3ml丙酮、3ml乙醚、42ml氯仿、135ml苯、52ml松节油、约60ml甘油和80ml石油醚中加入磷酸钠、硼砂等能增加水杨酸在水中的溶解度pH水杨酸水溶液的pH值为2.4。变色水杨酸与三氯化铁水溶液生成特殊的紫色。,醋酐别名醋酸酐；乙醋酐；乙酐分子式C4H6O3；(CH3CO)20色态无色透明液体，有刺激气味，其蒸气为催泪毒气溶解性溶于苯、乙醇、乙醚用途用作乙酰化剂，以及用于药物（阿司匹林）、染料、醋酸纤维制造,浓硫酸色态纯硫酸是一种无色无味油状液体。常用的浓硫酸中H2SO4的质量分数为98.3，其密度为1.84gcm-3，其物质的量浓度为18.4molL-1。硫酸是一种高沸点难挥发的强酸，易溶于水，能以任意比与水混溶。浓硫酸溶解时放出大量的热，因此浓硫酸稀释时应该“酸入水，沿器壁，慢慢倒，不断搅。”,吸水性将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中，其质量将增加，密度将减小，浓度降低，体积变大，这是因为浓硫酸具有吸水性。就硫酸而言，吸水性是浓硫酸的性质，而不是稀硫酸的性质。吸水性是浓硫酸的物理性质。浓硫只干燥酸性和中性气体。浓硫酸不仅能吸收一般的游离态水（如空气中的水），而且还能吸收某些结晶水合物（如CuSO45H2O、Na2CO310H2O）中的水。特性除了酸固有的化学性质外，浓硫酸还具有自己特殊的性质，与稀硫酸有很大差别，主要原因是浓硫酸溶液中存在大量未电离的硫酸分子（），这些硫酸分子使浓硫酸有很强的性质：脱水性、强氧化性难挥发性（高沸点）制氯化氢、硝酸等（原理：利用难挥发性酸制易挥发性酸）如，用固体氯化钠与浓硫酸反应制取氯化氢气体,碳酸氢钠分子式NaHCO3分子量84.01中文名称碳酸氢钠重碳酸钠小苏打酸式碳酸钠重曹色态味小苏打呈固体状态，圆形，色洁白，易溶于水，无臭、味咸比重2.159溶解性可溶于水，微溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微碱性分解性受热易分解，在65以上迅速分解，在270时完全失去二氧化碳，在干燥空气中无变化，在潮湿空气中缓慢分解。,三氯化铁中文名称三氯化铁分子式FeCl3外观与性状黑棕色结晶，也有薄片状分子量162.21沸点319熔点306溶解性易溶于水，不溶于革油，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙醚密度相对密度(水=1)2.90；相对密度(空气=1)5.61稳定性稳定,浓盐酸色态味纯盐酸为无色液体，在空气中冒雾（由于盐酸有强挥发性），有刺鼻酸味。粗盐酸因含杂质氯化铁而带黄色浓度市售浓盐酸的浓度为20.24，实验用浓盐酸一般为35%-37%密度1.097gcm3，是一种共沸混合物。（共沸物，又称恒沸物，是指两组分或多组分的液体混合物，在恒定压力下沸腾时，其组分与沸点均保持不变。）特性盐酸是一种强酸，具有一切酸的特性，如能与碱中和生成盐和水；能溶解碱性氧化物；能溶解碳酸盐，释放出二氧化碳气体；能溶解比较活泼的金属（如锌、镁、铁），产生氢气。浓盐酸可以溶解较不活泼的金属铜。,乙酸乙酯别名醋酸乙酯aceticester分子式C4H8O2分子量88.11存在除人工合成外，还存在于许多酒以及菠萝、香蕉等果品中。外观无色澄清液体。香气有强烈的醚似的气味，清灵、微带果香的酒香，易扩散，不持久。熔点()-83.6,阿司匹林中文别名醋柳酸、乙酰水杨酸、巴米尔、力爽、塞宁、东青等化学名称2-(乙酰氧基)苯甲酸分子化学式为C9H8O4分子结构式为CH3COOC6H4COOH分子相对质量180.16色态味白色结晶性粉末。无臭，微带酸味密度1.35。熔点135-138。稳定性在干燥空气中稳定，遇潮即缓缓水解成水杨酸与乙酸。溶解性微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿，也溶于氢氧化碱溶液或碳酸溶液，同时分解。,化学性质1、酸的通性2、酯化反应3、水解反应能与NaOH发生反应用途阿司匹林是使用最多、使用时间长的解热、镇痛和消炎药物，能抑制体温调节中枢的前列腺素合成酶，使前列腺素（PGE1）合成、释放减少，从而恢复体温中枢的正常反应性，使外周血管扩张并排汗，使体温恢复正常。本品尚具抗炎、抗风湿作用，并促进人体内所合成的尿酸的排泄，对抗血小板的聚集。适用于解热，减轻中度疼痛如关节炎、神经痛、肌肉痛、头痛、偏头痛、痛经、牙痛、咽喉痛、感冒及流感症状。,方法一1.采用乙酸酐为乙酰化剂的工艺路线2.需用原料及配方实3.制备工艺混料投入带配有冷凝器的烧瓶中，在油浴上控温于150160，反应约3小时，于减压下蒸去过量之乙酸酐及反应中生成的乙酸，其蒸出物重约16份，余品重为31份。再用2倍重量的苯重结晶，可得18份纯品。若将余液浓度增高，还可收得10份纯品。方法二1.用乙酰氯及吡啶为乙酰化剂的工艺路线2.需用原料及配方实例3.制备工艺将酚甲酸投入吡啶中，加温使溶，乃用冰冷剂使冷，次徐加乙酰氯，初滴入时其物料即变为浆体，次为液体，后又变浓。于水浴锅上加热10分钟，倾于冰上，并搅拌使粘稠液体变为固体，粉碎水洗并于6070下干燥得粗制品约13份，在苯中重结晶可得纯品。,二、合成或提取阿司匹林的传统规模生产（或分离提纯）的工艺，在实训室进行小试生产方法,美国专利局2001年8月公开了Handal-Vega等人的“阿司匹林工业生产合成方法”的发明专利,该专利提出了一个水杨酸和醋酐合成阿司匹林的新方法：在水杨酸和醋酐反应中按一定比例加入氧化钙或氧化锌,得到一种乙酰水杨酸和醋酸钙或醋酸锌以及最大为2%游离水杨酸的混合物。此反应十分快速,属于放热反应,也是一锅反应,且无污染物,不需要排放残渣酸,也不需要任何有机溶剂,产物不需要再结晶。因产物是固体,合成完成后可以马上和普通药物制剂辅料混合压片,成阿司匹林片。近三四年来,我国一些大专院校、科研单位也对阿司匹林生产工艺进行了深入研究和探索,发表了不少研究论文。肖新荣等人在精细化工中间体杂志上发表文章认为,水杨酸乙酸酐反应合成阿司匹林中,用一水硫酸氢钠为催化剂,反应时间约40分钟,反应温度8090C,收率约为86.7%。硫酸氢钠为一价廉易得,使用安全的物质,其催化合成阿司匹林效果较好,因其难溶于有机溶剂,易于分离回收重用。丁健桦等人在东华理工学院学报上撰文提出,以三氯化铝为催化剂用于水杨酸和醋酐合成阿司匹林的反应中,反应时间为30分钟,回流温度为85C,产率为72.6%,该催化剂效果好,不污染环境。且该方法简单,快速无污染,产品质量好。,三、目前国内外先进的工艺，在实训室进行小试生产方法,隆金桥等人在广西右江民族师专学报上撰文提出,采用磷酸二氢钠为催化剂合成阿司匹林,其用量为反应物总量的10.5%,反应时间30分钟,反应温度75C,收率约达76%,产品纯度好。催化剂在反应过程中保持固状,易与产物分离,易回收。王贵全等人在化学工程师杂志上撰文提出,以酸活化膨润土为催化剂合成阿司匹林,反应温度为8590,时间0.51小时,催化剂用量为5%水杨酸投料量,收率约90.44%。该方法反应体系温和,不腐蚀设备,不污染环境,后处理方便。陈洪等人在化学世界刊物上撰文提出,以维生素C作为催化剂应用于阿司匹林合成中,认为维生素C是合成阿司匹林有效的催化剂之一,具有反应速度快、操作简单、催化剂无须回收、不腐蚀仪器设备、环境无污染等特点,且维生素C价廉易得。此外,李秋荣等人还撰文提出采用微波方法合成阿司匹林等等。随着科学技术的不断发展,阿司匹林的生产工艺也会不断更新,将会变得更趋理想,更趋完美。当然,一条工艺路线要能真正实现工业化大生产,还需经过实践的检验。,四、阿司匹林如何合成反应的基本原理是，常用酰基试剂的活性顺序，阿司匹林的制备方法,基本原理乙酰水杨酸是水杨酸（邻羟基苯甲酸）和乙酰酐，在少量浓硫酸催化下，脱水而制得的,常用酰基试剂的活性顺序酰氯酰溴酸酐羧酸酯类酰胺腈,阿司匹林的制备方法以水杨酸和乙酸酐为原料,采用无水碳酸钠作为催化剂经O-酰化反应合成了阿司匹林。比较了微波合成法与传统浓硫酸催化方法对目标化合物合成的影响,探讨了催化剂的结构特征及反应条件对合成产物的影响。结果表明,微波合成法具有操作简单、时间短、对环境和设备影响小、产品质量好、适合绿色化学合成的要求等优点。,五、收集固液混合物的分离技术,沉降技术重结晶过滤分离技术离心分离法本试验采用重结晶技术,六、重结晶纯化固体有机物的操作技术原理,基本原理重结晶是纯化固体有机化合物的重要方法之一。它是用适当的溶剂把含有杂质的晶体物质溶解，配制成接近沸腾的浓热溶液，趁热滤去不溶性杂质，使滤液冷却析出结晶，滤集晶体并作干燥处理的联合操作过程。一般固体有机物在溶剂中的溶解度随温度的变化而改变。温度升高溶解度增大，反之则溶解度降低。热的饱和溶液，降低温度，溶解度下降，溶液变成过饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯化合物及杂质的溶解度的不同，以达到分离纯化的目的。,主要步骤1、将被纯化的化合物，在已选好的溶剂中配制成沸腾或接近沸腾的饱和溶液；2、如溶液含有有色杂质，可加活性炭煮沸脱色，将此饱和溶液趁热过滤，以除去有色杂质及活性炭；3、将滤液冷却，使结晶析出；4、将结晶从母液中过滤分离出来；5、洗涤，干燥；6、测定熔点；7、回收溶剂，当溶剂蒸出后，残液中析出含有较多杂质的固体，根据情况重复上述操作，直到熔点不再改变。,六、鉴定产品纯度的方法，熔点仪的基本构造和使用方法,鉴定产品纯度的方法水杨酸具有酚羟基，能与三氯化铁试剂呈现颜色反应，此性质可作为阿司匹林的纯度检验熔点议的使用方法,开启电源开关，稳定20分钟，此时，保温灯、初熔灯亮、电表偏向右方，初始温度为50左右。通过拨盘设定起始温度，通过起始温度按钮，输入此温度，此时预置灯亮。选择升温速率，将波段开关调至需要位置。预置灯熄灭时，起始温度设定完毕，可插入样品毛细管。此时电表基本指零，初熔灯熄灭。调零，使电表完全指零。按下升温钮，升温指示灯亮（注意！忘记插入带有样品的毛细管按升温钮，读数屏将出现随机数提示您纠正操作）。数分钟后，初熔灯先闪亮，然后出现终熔读数显示，欲知初熔读数，按初熔钮即得。只要电源未切断，上述读数值将一直保留至测下一个样品。,二、方案实施,一、仪器锥形瓶（100ml)、温度计(100%)、水浴器、铁架台及附件、玻璃棒、吸滤瓶（布氏漏斗）、漏斗、滤纸、烧杯(200ml,100ml)、天平及砝码、结晶皿、量筒(10ml,25ml)二、药品水杨酸、浓硫酸(98%)、乙酸乙酯、饱和碳酸氢钠、1%饱和三氯化铁溶液、浓盐酸三、装置图,减压过滤装置,短颈漏斗,电炉,四、实训过程流程图,加入水杨酸、乙酸酐和浓硫酸,摇动至水杨酸完全溶解,继续摇动至有大量白色固体析出，加水抽滤、洗涤得粗产品,1、粗产品的制备,2、粗产品的纯化,粗产品,加碳酸氢钠和水,搅拌至无气泡,抽滤得滤液,加盐酸析出晶体,抽滤,洗涤、干燥、称量,计算产率,3、产品纯度的检验,配溶液,滴加FeCl3溶液,无色,产品较纯,紫色,含水杨酸,产品,六、实验步骤,1.在100ml锥形瓶中放置干燥的水杨酸6.5g及乙酸酐10ml，充分摇动后，滴加10滴浓硫酸（足量）。（注意：如不充分振摇，水杨酸在浓硫酸的作用下，将生成付产物水杨酸水杨酯。）2.水浴上加热，水杨酸立即溶解。如不全溶解，则需补加浓硫酸和乙酰酐。保持锥形瓶内温度在70左右。（注意：用水浴温度控制反应温度。水浴温度控制在8085即可。）维持反应20分钟。3.稍微冷却后，在不断搅拌下将其倒入100ml冷水中。冷却析出结晶（只要瓶内温度和冷却水温度一致即可，不一定需要15分钟）。抽滤粗品，每次用10ml水洗涤两次，其作用是洗去反应生成的乙酸及反应中的硫酸。4.粗品重结晶纯化，用95%乙醇和水1:1的混合液约25ml左右，加冷凝管加热回流，以免乙醇挥发和着火，固体溶解即可。（重结晶时无须加活性炭，加活性炭的作用是除去有色杂质，因粗产品没有颜色，加热煮沸即可）5.趁热过滤，冷却，抽滤，干燥，称重。,七、存在的问题与注意事项,1、热过滤时，应该避免明火，以防着火。2、为了促使反应向右进行，通常采用增加酸或醇的浓度，或连续的移去产物酯和水（通常是借形成共沸混合物来进行）的方式来达到。至于是否醇过量和酸过量，则取决于原料来源的难易及操作上是否方便等因素。在实验过程中，常常是两者兼用来提高3、由于水杨酸中的羟基和羧基能形成分子内氢键，反应必须加热到150160。不过，加入少量的浓硫酸或浓磷酸过氧酸等来破坏氢键，反应温度也可降到6080，而且副产物也会有所减少。4.乙酰水杨酸易受热分解，因此熔点不是很明显。它的熔点为136，分解温度为128135。在测定熔点时，可先将载热体加热至120左右，然后放入样品测定。5、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