设计性实验解热止痛药阿司匹林的合成及表征 一、实验目的 ①了解阿司匹林的发展历史、功能及合成方法： ②通过阿司匹林的合成了解药物的合成方法： ③学习根据化合物性质进行产物纯化的方法： ④培卷根据文献设计实验的能力。 二、实验背最 阿斯匹林 学名乙酰水杨酸，白色针状或板状结晶或粉末，熔点135℃，无气味，微带 酸味。在干燥空气中稳定，在潮湿空气中缓缓水解成水杨酸和乙酸。能溶于乙醇，乙醚和氯 仿，微溶于水，在氢氧化钠碱溶液或碳酸钠碱溶液中能溶解，但同时分解。 阿斯匹林的诞生经过了漫长的岁月，最初它是一种由柳树叶和柳树皮制成的草药，据传， 、希波克拉底曾用柳树泡制品治疗妇女产痛。157年、口吸 现柳树皮具有苦味 巴这种树 研碎成粉末状，给患 发热的病人口服 病人便痊愈。后来研究人员发现，这种草药的主要成份是水杨酸，虽然它具有解痛作用，但 对胃也有腐蚀作用。科学家们不断研究，以求降低它的副作用。1853年，法国化学家夏尔·弗 雷德里克·热拉尔，使水杨酸和乙酰基氯发生化学反应后合成了乙酰水杨酸，即后来的阿斯 兀林。但是，他沿有蝶续研究以证实他的研究成果。1899年，德国拜尔公司的职员、化学 家霍夫曼采用乙酰水杨酸为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好，拜尔公司因此改进了生产手 段，并将这种药取名为阿斯匹林(aspirin)。"a"是乙酰基(acetyl)的第一个字母，而“spir 是获取水杨酸成分的一种植物绣线菊“spiraea'”的前4个字母。拜尔公司的阿斯匹林在1899 年3月6日正式获得了商标注册保护，并在世界80多个国家有专利权。于是阿斯匹林成为 家喻户晓、家庭必备的解热止痛药，而讲入鼎盛时代。后来，阿斯匹林与非那西订、氨基比 林、安乃近及其制剂复方阿斯匹林〔APC、安痛定、索密痛风靡全球，它们“并肩战斗” 几十个春秋。然而好景不长， 20世纪60年代，医学工作者发现氨基比林 安乃近有抑 刺造血系统的剧作用起白细跑减少，非那西汀对肾脏有损害。由于刷作用严重，医生只好 敏而远之。美英日等国先后宜布淘汰氯基比林和非那西汀，我国于1983年也宜布摒弃不用， 此时，阿斯匹林因失去配伍受到“冷落”。近年来，医药工作者在深入研究阿斯匹林的药理 作用时，发现它有抑制前列腺素类物质血栓素A2的合成作用，故可抑制血小板的释放与聚 集，防止血栓形成， 延缓凝血时间。医生利用它的特点治疗脑栓塞及脑血栓志者，有效率达 80% 一时间成为治疗该病取得最好效果的药物。现在，许多医生还将其用于治疗手术和血 栓形成及糖尿病引起的视网膜病变。随着医药学研究的进展，医生还广泛使用阿斯匹林预防 中风和心脏病发作。阿斯匹林堪称为防治心脑血管疾病老药新用的“楷模”。美国哈佛大学 医学院公共卫生系的研究小组，还发现阿斯匹林可显著降低患结肠、直肠癌的危险。在医药 不断推陈出新的今天，世纪之药阿斯匹林的用武之地越来越宽) 实验原理 阿司匹林的最早合成是在浓硫酸催化下，由水杨酸和乙酸酐作用而成。由于浓硫酸严重 腐蚀设备、污染环境，且易发生副反应，引起化学工作者的广泛关注。为此，改进阿司匹林 的合成手段成为化学工作者研究的热点，一些新的催化剂催化的阿司匹林的合成方法不断被 发现，如酸性离子液体催化、 酸催化、磷酸催化、对甲苯磺酸催化、碱催化、磷酸二 氢钠催化、殖酸氢钠催化、分子筛催化、维生素C催化以及微波辐射、超声辅助合成阿司四 林的方法相继被发展。一些好的研究结果被得到
设计性实验 解热止痛药阿司匹林的合成及表征 一、 实验目的 ① 了解阿司匹林的发展历史、功能及合成方法； ② 通过阿司匹林的合成了解药物的合成方法； ③ 学习根据化合物性质进行产物纯化的方法； ④ 培养根据文献设计实验的能力。 二、 实验背景 阿斯匹林，学名乙酰水杨酸，白色针状或板状结晶或粉末，熔点 135℃，无气味，微带 酸味。在干燥空气中稳定，在潮湿空气中缓缓水解成水杨酸和乙酸。能溶于乙醇，乙醚和氯 仿，微溶于水，在氢氧化钠碱溶液或碳酸钠碱溶液中能溶解，但同时分解。 阿斯匹林的诞生经过了漫长的岁月，最初它是一种由柳树叶和柳树皮制成的草药。据传， 在公元 5 世纪时，希腊药父希波克拉底曾用柳树泡制品治疗妇女产痛。1757 年，英国神父 斯多发现柳树皮具有苦味，并把这种树皮研碎成粉末状，给患感冒、发热的病人口服，不久 病人便痊愈。后来研究人员发现，这种草药的主要成份是水杨酸，虽然它具有解痛作用，但 对胃也有腐蚀作用。科学家们不断研究，以求降低它的副作用。1853 年，法国化学家夏尔·弗 雷德里克·热拉尔，使水杨酸和乙酰基氯发生化学反应后合成了乙酰水杨酸，即后来的阿斯 匹林。但是，他没有继续研究以证实他的研究成果。1899 年，德国拜尔公司的职员、化学 家霍夫曼采用乙酰水杨酸为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好，拜尔公司因此改进了生产手 段，并将这种药取名为阿斯匹林〔aspirin)。"a"是乙酰基（acetyl)的第一个字母，而“spir'’ 是获取水杨酸成分的一种植物绣线菊“spiraea”的前 4 个字母。拜尔公司的阿斯匹林在 1899 年 3 月 6 日正式获得了商标注册保护，并在世界 80 多个国家有专利权。于是阿斯匹林成为 家喻户晓、家庭必备的解热止痛药，而进入鼎盛时代。后来，阿斯匹林与非那西汀、氨基比 林、安乃近及其制剂复方阿斯匹林〔APC)、安痛定、索密痛风靡全球，它们“并肩战斗” 了几十个春秋。然而好景不长， 20 世纪 60 年代，医学工作者发现氨基比林、安乃近有抑 制造血系统的副作用引起白细胞减少，非那西汀对肾脏有损害。由于副作用严重，医生只好 敬而远之。美英日等国先后宣布淘汰氦基比林和非那西汀，我国于 1983 年也宣布摒弃不用， 此时，阿斯匹林因失去配伍受到“冷落”。近年来，医药工作者在深入研究阿斯匹林的药理 作用时，发现它有抑制前列腺素类物质血栓素 A2 的合成作用，故可抑制血小板的释放与聚 集，防止血栓形成，延缓凝血时间。医生利用它的特点治疗脑栓塞及脑血栓患者，有效率达 80%，一时间成为治疗该病取得最好效果的药物。现在，许多医生还将其用于治疗手术和血 栓形成及糖尿病引起的视网膜病变。随着医药学研究的进展，医生还广泛使用阿斯匹林预防 中风和心脏病发作。阿斯匹林堪称为防治心脑血管疾病老药新用的“楷模”。美国哈佛大学 医学院公共卫生系的研究小组，还发现阿斯匹林可显著降低患结肠、直肠癌的危险。在医药 不断推陈出新的今天，世纪之药阿斯匹林的用武之地越来越宽广。 实验原理 阿司匹林的最早合成是在浓硫酸催化下，由水杨酸和乙酸酐作用而成。由于浓硫酸严重 腐蚀设备、污染环境，且易发生副反应，引起化学工作者的广泛关注。为此，改进阿司匹林 的合成手段成为化学工作者研究的热点，一些新的催化剂催化的阿司匹林的合成方法不断被 发现，如酸性离子液体催化、Lews酸催化、磷酸催化、对甲苯磺酸催化、碱催化、磷酸二 氢钠催化、硫酸氢钠催化、分子筛催化、维生素C催化以及微波辐射、超声辅助合成阿司匹 林的方法相继被发展。一些好的研究结果被得到
OH 三、实验要求 1.合成阿司匹林的方法很多，查阅文献，自己设计实验方案，完成目标化合物的合成 及红外光谱表征。 2.以小论文形式提交实验结果（参照一般科技论文格式，基本包括：引言、实验部分 仪器、试剂、方法、红外谱图、结果讨论、结论及参考文献)。 四、仪器试剂 1.仪器：磁力搅拌器、过滤装置、磨口玻璃仪器、平底电热套、控温仪、循环水真空 泵： 2.试剂：水杨酸，乙酸酐，碳酸氢钠，三氯化铁，乙酸乙酯，浓硫酸，浓盐酸及其它 必要的催化剂 五、实验提示 1.为了防止副产物的生成和保证反应速度，要合理控制反应温度： 2.取用醋酸酐、浓盐酸等易挥发、有刺激性气味的试剂要在通风良好的地方。 六、实验安全 醋酸肝、浓盐酸具有挥发性和刺激性，因此，对于上述试剂的取用和反应需在良好 的通风条件下进行： 2.如用浓硫酸做催化剂，因其强腐蚀性，要避免其与皮肤接触。 七、实验思考 1.在水杨酸的乙酰化反应中，如用浓硫酸做催化剂，简述浓硫酸在该反应中的作用 2。在水杨酸的乙酰化反应中比较容易生成的副 物是什么？如何除去？ 3.如何用化学方法快速检测产品中夹杂的未反应的水杨酸 4.简述微波、超声波在有机合成中的作用。 八、参考资料 「11吕亚娟.等微波辐射快辣合成乙酰水扬酸J甘肃高师学报2002.7(5：29.31 [☑蒋栋.Bronsted酸性离子液体催化合成阿司匹林应用化学2007,249)：1080， 108 [3)李继忠.对甲苯磺酸催化合成乙酰水杨酸的研究化学世界，2005()：365-366， 335. 隆金桥，等磷酸二氢钠催化合成阿司匹林).广西右江民族师专学报2005,18(3)： 45.46 [张国升，等.以固体氢氧化钾为催化剂制备乙酰水杨酸.化学试剂，19868(4) 245-246 [6宋小平，等.固体碳酸钠催化合成阿司匹林.精细石油化工，1992(3)46-48。 [☑常慧，等.微波辐射快速合成阿司匹林).化学试剂，2000,22(5：313. 8】肖新荣，等硫酸氢钠催化合成阿司匹林的研究)精细化工中间体，2002,32(6) 42.4 [9陈洪，等维生素C催化合成阿司匹林的研究[刀化学世界，2004,45(12642-643 [10]刘鸿，等.微波辐射分子筛催化合成乙酰水杨酸的研究).精细化工中间体，2007， 37(4)27-28,55
OH O OH + CH3COCCH3 O O Cat. O O OH C O CH3 + CH3COOH 三、实验要求 1． 合成阿司匹林的方法很多，查阅文献，自己设计实验方案，完成目标化合物的合成 及红外光谱表征。 2．以小论文形式提交实验结果（参照一般科技论文格式，基本包括：引言、实验部分、 仪器、试剂、方法、红外谱图、结果讨论、结论及参考文献）。 四、仪器试剂 1．仪器：磁力搅拌器、过滤装置、磨口玻璃仪器、平底电热套、控温仪、循环水真空 泵； 2．试剂：水杨酸，乙酸酐，碳酸氢钠，三氯化铁，乙酸乙酯，浓硫酸，浓盐酸及其它 必要的催化剂。 五、实验提示 1． 为了防止副产物的生成和保证反应速度，要合理控制反应温度； 2． 取用醋酸酐、浓盐酸等易挥发、有刺激性气味的试剂要在通风良好的地方。 六、实验安全 1． 醋酸酐、浓盐酸具有挥发性和刺激性，因此，对于上述试剂的取用和反应需在良好 的通风条件下进行； 2．如用浓硫酸做催化剂，因其强腐蚀性，要避免其与皮肤接触。 七、实验思考 1．在水杨酸的乙酰化反应中，如用浓硫酸做催化剂，简述浓硫酸在该反应中的作用。 2．在水杨酸的乙酰化反应中比较容易生成的副产物是什么？如何除去？ 3．如何用化学方法快速检测产品中夹杂的未反应的水杨酸？ 4．简述微波、超声波在有机合成中的作用。 八、参考资料 [1] 吕亚娟,等. 微波辐射快速合成乙酰水杨酸[J]. 甘肃高师学报, 2002, 7( 5): 29- 31. [2] 蒋栋. Bronsted 酸性离子液体催化合成阿司匹林[J]. 应用化学, 2007, 24( 9) : 1080- 1082. [3] 李继忠. 对甲苯磺酸催化合成乙酰水杨酸的研究[J]. 化学世界, 2005 ( 6): 365- 366, 335. [4] 隆金桥, 等. 磷酸二氢钠催化合成阿司匹林[J]. 广西右江民族师专学报, 2005, 18( 3): 45- 46. [5] 张国升, 等. 以固体氢氧化钾为催化剂制备乙酰水杨酸[J]. 化学试剂, 1986, 8 (4): 245- 246. [6] 宋小平, 等. 固体碳酸钠催化合成阿司匹林[J]. 精细石油化工, 1992( 3): 46- 48. [7] 常慧, 等. 微波辐射快速合成阿司匹林[J]. 化学试剂,2000, 22( 5): 313. [8] 肖新荣, 等. 硫酸氢钠催化合成阿司匹林的研究[ J]. 精细化工中间体, 2002, 32( 6): 42- 43. [9] 陈洪, 等. 维生素 C 催化合成阿司匹林的研究[ J]. 化学世界, 2004, 45( 12): 642- 643. [10] 刘鸿, 等. 微波辐射分子筛催化合成乙酰水杨酸的研究[J]. 精细化工中间体, 2007, 37( 4): 27- 28, 55