实验1 乙酰水杨酸的合成实验报告

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℃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50mL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℃3.乙酰水杨酸的精制与纯化：方法一：将粗产物转移至100mL烧杯中，搅拌下加入25mL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5-10mL水冲洗漏斗后，合并滤液，倒入预先盛有有4-5mL浓盐酸和10mL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5mL1%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方法二：将粗产品转移至250mL圆底烧瓶中，向烧瓶内加入100mL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℃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℃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。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。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。实验反思本次实验的结果还算令人满意，但是产品的量少的可怜，与讲义上讲的量相去甚远呀，分析原因可能和冰水浴冷却的时间不够长有关