阿司匹林的合成表征及含量测定 1.docx

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阿司匹林的合成表征及含量测定1

综合实验报告

题目：

阿司匹林的合成、表征及含量测定

姓名：

、

专业班级：

学号：

0906060121

同组者：

指导教师：

2011年10月27日

摘要………………………………………………………………………………………3

中文摘要………………………………………………………………………………3

英文摘要………………………………………………………………………………3

前言………………………………………………………………………………………4

阿司匹林简介…………………………………………………………………………4

阿司匹林的常见合成方法及比较……………………………………………………5

本实验中采用的合成法………………………………………………………………6

阿司匹林的常见表征及鉴定方法……………………………………………………7

本实验中采用的表征及鉴定方法……………………………………………………9

实验内容………………………………………………………………………………9

实验仪器与试剂………………………………………………………………………9

阿司匹林的合成………………………………………………………………………9

乙酰水杨酸的表征实验………………………………………………………………10

乙酰水杨酸的含量分析实验…………………………………………………………10

结果与讨论…………………………………………………………………………11

对合成产品的表征……………………………………………………………………11

对合成产品的含量分析………………………………………………………………13

结论与建议…………………………………………………………………………16

参考文献……………………………………………………………………………17

摘要：

阿司匹林，学名一线水杨酸，本文介绍了以水杨酸和醋酸酐在浓硫酸催化下合成乙酰水杨酸的一种方法，其副产物采用饱和碳酸氢钠溶液洗涤并用乙酸乙酯重结晶除去。

乙酰水杨酸具有一系列特殊的结构，在红外光谱图中，可以出现多个特征振动频率吸收峰，与标准红外光谱图比较，再结合产品的熔点，可以对合成的产品进行表征。

在过量氢氧化钠介质中，乙酰水杨酸定量水解为水杨酸。

水杨酸含有苯环，在紫外光照射下会产生芳香族化合物的特征吸收B带和E带。

其中E2带由于共轭效应红移与K带范围。

此外，水杨酸还含有羧基和羟基，可以产生K带和R带吸收。

谱图中可以出现K带R带和B带吸收，以K带吸收最强，位于290~300nm处。

紫外吸收吸光度符合朗勃-比尔定律，即水杨酸的吸光强度在一定条件下与阿司匹林浓度成线性关系。

因此，可以用标准曲线法测定乙酰水杨酸的含量。

此外，乙酰水杨酸的分子结构中含有羧基，在溶液中离解出一个质子。

用NaOH标准溶液直接滴定，用酚酞作指示剂可分析其含量。

操作中控制温度在100C以下，在中性乙醇溶液中用NaOH标准溶液滴定，可有效防止乙酰水杨酸水解，得到较为理想的结果。

Abstract:

thisthesisintorducethatsalicylicacidandaceticanhydride,concentratedsulfuricacidcatalystinthesynthesisofacetylsalicylicacid,by-productwashedbysaturatedsodiumbicarbonatesolutionandrecrystallizedwithethylacetatetoremove.Yield

Aspirinhasaseriesofspecialstructure,intheIRspectrum,youcanhavemultiplecharacteristicvibrationalfrequenciesofabsorptionpeaks,comparedwiththestandardinfraredspectra,combinedwiththemeltingpointofproductsthatcancharacterizethesynthesizedproducts.

Excesssodiumhydroxideinthemedium,thequantitativehydrolysisofacetylsalicylicacidsalicylicacid.Acidcontainingbenzene,underUVirradiationproducescharacteristicabsorptionofaromaticcompoundswithBandEbands.OneE2conjugationwiththeredshiftandKbandrange.Inaddition,italsocontainssalicylicacidcarboxylandhydroxylgroups,canproduceKbandandRbandabsorption.KbandspectracanoccurwiththeabsorptionofR&BbandtoKbandabsorptionofthestrongest,at290~300nmDepartment.UVabsorbancefoundLangbo-Beerlaw,theabsorptionintensityofsalicylicacidundercertainconditions,alinearrelationshipbetweentheconcentrationofaspirin.Therefore,thestandardcurvemethodcanbeusedacetylsalicylicacid.

Inaddition,themolecularstructureofacetylsalicylicacidcarboxyl,dissociationinsolutionaproton.DirecttitrationwithNaOHstandardsolution,usingphenolphthaleinasindicatortoanalyzeitscontent.Operatingincontrolledtemperature100CbelowtheneutralethanolusingNaOHstandardsolutiontitration,whichcaneffectivelypreventthehydrolysisofacetylsalicylicacid,aremoresatisfactoryresults.

1前言

1.1阿司匹林简介

中文名称：

阿斯匹林（解热镇痛药）阿司匹林（退热药）　　

中文俗名：

醋柳酸、巴米尔、力爽、塞宁、东青等　

　英文名称：

Aspirin　　英文别名：

Acenterine、Acetard、Acetophen、AcetylsalicylicAcid、AcidumAcetylsalicylicum、Adiro、Albyl、Aluprin、Asadrine、Aspirinetas、Bayaspirina、Bi-Prin、CodralJunior、Ecotri、Ecotrin、Elsprin、Empirin、Enteretas、Novosprin、Rhonal、Salitison、SalicylicAcidAcetate、2-Acetoxybenzoicacid　　

（中文）普通命名法：

乙酰水杨酸，邻乙酰水杨酸　　（中文）系统命名法：

2-（乙酰氧基）苯甲酸　　（英文）普通命名法：

acetylsalicylicacid　　（英文）IUPAC命名法：

2-ethanoylhydroxybenzoicacid　

　分子式：

C9H8O4　　

相对分子质量：

180.16　　　

　水溶性:

3.3g/L（20℃）　

　闪点:

250℃　

　密度:

1.35g/cm³　　

熔点：

136℃　

　性质描述:

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，在氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液中能溶解，但同时分解。

该品1g能溶于300ml水5ml醇10-15ml醚或17ml氯仿。

　安全说明:

S26：

万一接触眼睛，立即使用大量清水冲洗并送医诊治；S36/37/39：

穿戴合适的防护服、手套并使用防护眼镜或者面罩。

用途：

1.解热镇痛药，用于发热、疼痛及类风湿关节炎等。

2．是应用最早，最广和最普通解热镇痛药抗风湿药。

具有解热、镇痛、抗炎、抗风温和抗血小板聚集等多方面的药理作用，发挥药效迅速，药效肯定，超剂量易于诊断和处理，很少发生过敏反应。

常用于感冒发热,头痛、神经痛关节痛、肌肉痛、风湿热、急性内湿性关节炎、类风湿性关节炎及牙痛等。

是《国家基本药物目录》列入的品种乙酰水杨酸也是其他药物的中间体。

3．乙酰水杨酸是制备杀鼠剂中间体4-羟基香豆素的原料。

4．水杨酸与乙酸。

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。

常用的解热镇痛药。

用于解热、镇痛、抗风湿，促进痛风患者尿酸的排泄，抗血小板聚集及胆道蛔虫治疗。

5．用于制造室外及有强光照射的结构件、器械部件，如汽车车身、农机部件、电表和电灯罩、道路标记等。

发展史：

在1853年夏尔，弗雷德里克·热拉尔（Gerhardt）就用水杨酸与醋酸合成了乙酰水杨酸，但没能引起人们的重视；1898年德国化学家菲霍夫曼又进行了合成，并为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好；1899年由德莱赛介绍到临床，并取名为阿司匹林（Aspirin）阿司匹林于1898年上市，近年来发现它还具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人们极大的兴趣。

将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与聚乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化，使其高分子化，所得产物的抗炎性和解热止痛性比游离的阿司匹林更为长效。

以后又陆续制成了以乙酰水杨酸为主药的多种复方制剂，更是受到欢迎。

如大家熟悉的复方阿司匹林、复方扑尔敏、扑尔感冒片、小儿退热片等药，都是阿司匹林“家族”中的成员。

1.2阿司匹林的常见合成方法及比较

通常阿司匹林用乙酸酐作酰化剂将水杨酸酰化而得，而选用的催化剂不同，对其合成产品的后处理、质量、产率、成本有着重要的影响。

其反应是如下：

1.2.1三氯稀土催化合成

实验原理：

以三氯稀土作为路易斯酸，可溶性强，对设备腐蚀性低，以它为催化剂，产率可高达90%。

方法分析及比较：

此方法反应的最佳条件是水杨酸与乙酸酐的物质的量之比为1∶2.0.以三氯稀土作催化剂，其催化效果与浓硫酸作催化剂相当，但是它克服了硫酸腐蚀设备的缺点，三氯稀土和水可以回收，在稀土三氯化物中，效果最好的是YCl3。

只是成本较高，且作为药物合成对于其毒性要慎重考虑．

1.2.2碳酸钾催化合成

实验原理：

用碳酸钾代替浓硫酸或浓磷酸作催化剂合成阿司匹林。

分析及比较：

（1）K2CO，作为催化剂合成阿司匹林具有较好的催化效果．克服了浓酸作催化剂时对设备的腐蚀，造成环境污染等缺点。

（2）本实验最佳条件是：

水杨酸0．029mol，反应物料的量比n（水杨酸）：

n（乙酸酐）=1：

1．75，反应温度60℃，反应时间30min，催化剂用量为1．45mmol，产率达78．8％，实验重现性好，

产品质量佳。

（3）在此合成实验中，乙酸酐量少，反应速度慢，且不完全，产率低；乙酸酐量过大，可能会溶解阿司匹林和消耗催化剂。

从而影响催化效果和降低产率。

1.2.3活性炭固载SnCl·5H：

0催化

通过用活性炭固载SnCl·5H：

0作为催化剂催化合成阿司匹林，当水杨酸2．5g，乙酸酐5mL，反应时间16min，反应温度8O一85℃，活性炭固载SnC1·5H：

0的量为1．5g时取得很好的催化合成效果，产率高达88．4％。

该催化剂具有催化活性高、反应时间短、易分离、无污染的特点，符合绿色生产的要求，且具有较高的实用价值，可代替其它催化剂。

其催化效果良好，不仅改善了传统用的催化剂硫酸带来的腐蚀设备，环境污染等缺点，而且比活炭固载A1C1，催化的产率高[1引。

该催化剂还可以通过简单的操作便可回收利用，符合绿色生产的要求，具有投入工业生产的价值。

1.2.4强酸树脂环境友好催化

强酸性阳离子交换树脂作为催化剂合成阿司匹林的实验室最好条件是:

水杨酸用量为3。

0g，乙酸酐用量为6ml，n（水杨酸）:

n（乙酸醉）=1:

3，强酸性阳离子交换树脂用量为反应物总量的3%时，75℃，反应30min，产率达78.6%。

用强酸性阳离子交换树脂作催化剂比传统的浓硫酸

作为催化剂合成阿司匹林有更高的收率，且无腐蚀性，不污染环境，反应重现性好强酸性阳离子交换树脂作为一种绿色催化剂催化活性高，后处理简单，可重复利用3次，所得产品结晶色择好。

在工业生产中，可简化生产工艺，节省能源最主要的是它可以避免如浓硫酸催化时，对经基苯甲酸的破坏以及引起自身缩合等副反应。

1．3本实验中采用的合成法

本实验中以水杨酸和和醋酸酐为原料，在浓硫酸催化下合成乙酰水杨酸。

反应式如下：

水杨酸和醋酸酐反应完后，锥形瓶内混合物的成分为：

乙酰水杨酸，醋酸，硫酸，未参与反应的水杨酸和醋酸酐。

因此必须设法对产物提纯。

乙酰水杨酸和水杨酸在冰水浴中可结晶析出，利用这一性质可除去硫酸，醋酸和醋酸酐。

乙酰水杨酸和水杨酸均含有一个羧基，可以与碱反应生成盐。

又知乙酰水杨酸纳溶于水而水杨酸钠不溶于水。

故可向乙酰水杨酸和水杨酸的混合物中加入饱和碳酸氢钠溶液，经过滤便可除去水杨酸。

在向溶液中加入酸，在冰水浴中使乙酰水杨酸结晶析出。

便可得到较为纯净的阿司匹林晶体。

为了对合成的产品进行表征，需要对其进行进一步纯化。

可以将部分产物溶于最少量的乙酸乙酯，趁热过滤除去不溶物。

滤液经冷却后便可析出纯净的乙酰水杨酸晶体。

1.4阿司匹林的常见表征及鉴定方法

可以用来表征阿司匹林的方法有很多，常见的有红外光谱法，质谱法，核磁共振谱图法，紫外光谱法，还可以结合折光率，熔点等物化性质进行表征。

本实验采用的是红外光谱法结合熔点表征合成的阿司匹林。

1.4.1提纯后的乙酰水杨酸为白色针状晶体，可以测定其熔点对其进行表征。

由于乙酰水杨酸受热易分解，分解温度为128~1350C。

测定时应将热载体加热至1200C左右，然后放入样品进行测定。

将所测得熔点与文献值进行比较，文献值为133~135℃。

1.4.2红外吸收光谱主要是分子的振动产生的，转动运动也影响到振动运动而产生偶极矩的变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图是分子的振动与转动运动的加和表现，因此红外光谱又称为分子的振转光谱。

由于每一种分子中的各个原子之间的振动形式十分复杂，即使是简单的化合物，其红外光谱图也是复杂而又其特征的。

因此可以通过分析化合物的红外谱图获得许多反映分子所带官能团的信息，从而对化合物进行表征。

当用一束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分子就会吸收一定波长的红外光的能量，并转化为分子的振动能量和转动能量。

以波长或波数为横坐标，以透光率或吸光度为纵坐标，记录其吸收曲线，即得到该物质的红外吸收光谱。

红外光谱中，在4000~1300cm-1范围内，每一红外吸收峰都和一定的官能团相对应，这个区域成为官能团区。

1300~600cm-1区域中虽然一些吸收也对应于一定的官能团，但大量的吸收峰并不与特定官能团相对应，仅显示化合物的红外特征，称为指纹区。

指纹区吸收的峰形和峰强度对判断化合物的结构有重要作用。

目前红外吸收光谱主要应用于未知化合物的结构测定，是最有效的分析手段之一。

乙酰水杨酸分子结构式中有大的共轭体系，分子间又有氢键的缔合作用，在红外光谱图中会出现很多特征吸收峰。

将纯化并干燥的乙酰水杨酸在玛瑙研钵中研细，在紫外灯下干燥，制成半透明薄片。

在红外光谱仪上扫描，得到产品的红外光谱图，与标准红外光谱图比照，解析各特征吸收峰，便可对合成的产物进行表征。

1.4.3常见的用于测定化合物含量的方法均可用于测量产物中阿司匹林的含量。

如传统的化学方法，紫外分光光度法，电化学方法，荧光法以及高效液相色谱法。

本实验采用传统化学方法和紫外分光光度法测定粗产品中阿司匹林的含量。

1.4.4紫外吸收光谱是分子中价电子产生的，按分子轨道理论，有机物分子中有几种不同的价电子：

形成单键的称为σ电子，形成双键的电子称为Π电子，杂原子含未成对的孤对电子称为n电子。

当他们吸收一定的能量后，价电子将从基态跃迁到激发态，即从成键轨道跃迁到反键轨道。

有机化合物价电子跃迁类型有σ→σ*，n→σ*，n→Π*，Π→Π，各种跃迁所需能量即吸收波长不同。

紫外吸光光度发的定量测定原理及步骤与可见光吸光光度法相同，都遵守比尔定律。

其应用十分广泛，紫外吸光光度法可用来直接测定混合物中某些组分的含量。

再过量的氢氧化钠介质中，阿司匹林定量水解为水杨酸，其在290~300nm处有较强的紫外吸收，且其吸光度在一定条件下，与阿司匹林的浓度呈线性关系，因此，在合适条件下，可用紫外分光光度法测定阿司匹林的含量。

1.4.5乙酰水杨酸结构式中含有一个羧基，为一元酸，可用化学方法直接进行定量分析。

由于乙酰水杨酸的乙酰基容易水解，产生乙酸和水杨酸。

所以用氢氧化钠溶液滴定时，分析结果将偏高。

实验中可用冰水浴控制反应温度在100C以下，在中性乙醇溶液中以酚酞为指示剂用氢氧化钠标准溶液滴定，可有效防止乙酰基的水解，得到较为理想的结果。

1.5本实验的表征及鉴定方法

本实验采用的是实验室传统方法合成乙酰水杨酸，用红外光谱法并结合熔点测定对合成产物进行表征。

用紫外分光光度法和化学分析方法分析乙酰水杨酸的含量。

在本次试验中，我们掌握了合成乙酰水杨酸的方法和操作。

学会了用红外光谱表征未知化合物的原理和操作。

掌握了用紫外分光光度法绘制标准曲线测定化合物含量的原理和方法。

巩固了传统化学方法分析物质含量的方法和操作。

培养了我们的动手能力，提高了我们的综合实验能力和实验素质。

2实验内容

2.1实验仪器与试剂

HW-3红外烘干箱，天津市光学仪器厂；FW-4A型压片机，天津市光学仪器厂；TU-1800uv-visspectrophotometer，北京普析分析仪器厂。

分析天平，水浴锅，电炉，温度计（150℃），磨口锥形瓶（125ml）,锥形瓶（250ml），布氏漏斗，玻璃漏斗，吸滤瓶，移液管（2ml,5ml），量筒（100ml），烧杯（250ml,20ml）,碱式滴定管（50ml），移液管（25ml）,表面皿，定性滤纸。

水杨酸（CP），醋酸酐（CP），乙酰水杨酸（AR），KBr（AR），硫酸（AR），HCl（AR），NaOH（AR），乙酸乙酯（AR），95%乙醇（AR），1%FeCl3溶液，饱和NaHCO3溶液，冰醋酸（AR），氯仿（AR），邻苯二甲酸氢钾（AR），0.1%酚酞乙醇溶液，冰。

2.2阿司匹林的合成

粗产品的合成

反应式如下：

水杨酸乙酸酐乙酰水杨酸乙酸

在125mL锥形瓶中加入4g水杨酸，10mL乙酸酐和10滴浓硫酸，摇动锥形瓶使水杨酸全部溶解后，在水浴上加热5~10min，控制浴温在85~90℃。

冷至室温，既有乙酰水杨酸结晶析出。

如不结晶，可用玻璃棒摩擦瓶壁并将反应物置于冰水中冷却使结晶产生。

加入100mL水，将混合物继续在水浴中冷却使结晶完全。

减压过滤，出产物转移至表面皿上，在空气中风干，称重。

将粗产物转移至150mL烧杯中，在搅拌下加入50mL饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无气泡产生。

抽气过滤，副产物聚合物应被滤出，用5~10mL水冲洗漏斗，合并滤液，倒入预先盛有8~10mL浓HCl和10mL水混合液的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸结晶析出。

将烧杯置于冰水中冷却，使结晶完全。

减压过滤，用洁净的玻璃塞挤压滤饼，尽量抽去滤液，再用冷水洗涤2~3次，抽干水分。

将结晶移至表面皿上干燥后约3~4g，熔点133~135℃。

取几粒结晶加5ml水的是试管中，加入1—2滴1%FeCl3溶液，无颜色变化。

如有不溶物出现，可用预热过的玻璃漏斗趁热过滤。

将滤液冷却至室温，阿司匹林晶体析出。

如不析出，可在水浴上稍加浓缩，然后冰水浴，或用玻璃棒摩擦瓶壁，抽滤，干燥后测熔点。

实验流程图：

2.3乙酰水杨酸的表征实验

2.3.1阿司匹林熔点的测定

在电热熔点仪上测定熔点，文献值133~135℃乙酰水杨酸易受热分解，因此熔点不很明显，它的分解温度为128~135℃。

测定熔点时，应将热载体加热至120℃左右，然后放入样品测定。

2.3.2红外光谱鉴定产物

将上述已纯化并以干燥的乙酰水杨酸取出5~10mg，加入50mg溴化钾，在玛瑙研钵中研细，在紫外灯下干燥后，制成半透明的薄片（透光率大于60%），在红外光谱以上扫描，得到产品的红外光谱图。

按同样的方法，得到标准样品的红外光谱图。

比较两种谱图，并指出乙酰水杨酸重要的基团频率。

本实验约需3h。

2.4乙酰水杨酸的含量分析实验

2.4.1紫外分光光度法测定阿司匹林含量

（1）标准溶液的配制

乙酰水杨酸标准储备液的配制（1.0g/L）：

准确称量0.2~0.3g乙酰水杨酸于100ml容量瓶中，加入50ml水，温热时乙酰水杨酸溶解，冷却后以水定容至刻度，摇匀。

移取0.0ml，0.5ml，1.0ml，1.5ml，2.0ml，2.5ml乙酰水杨酸标准储备液于六只50ml容量瓶中（分别编号为0,1,2,3,4,5），分别加入2.0ml0.1mol／LnaOH溶液，用水定容至刻度，摇匀，并计算每个标准溶液所对应的浓度，结果以μg／ml表示。

（2）吸收曲线的制作

打开紫外分光光度计电源，预热，同时打开计算机。

根据指示作图。

（3）工作曲线的制作

将0号溶液放入紫外分光光度计的B槽，1~5号溶液分别对应放入1~5号槽，根据指示作图

（4）样品分析

移取8ml乙酰水杨酸试液三份分别于两只50ml容量瓶中（编号分别为6,7,8），分别加入2.0ml0.1mol／LnaOH溶液，用水定容至刻度，摇匀。

根据指示操作，此时打印机将自动打印出工作曲线及样品分析结果。

2.4.2酸碱滴定法测定乙酰水杨酸的含量

（1）中性乙醇溶液的配制。

用量筒量取60ml95%乙醇溶液与烧杯中，加入1~2滴酚酞指示剂，用0.1mol／LNaOH标准溶液滴定至微红色，盖上表面皿，将此中性乙醇溶液冷却至10℃以下备用。

（2）0.1mol/LNaOH标准溶液配制与标定。

量取3.3ml饱和NaOH溶液于试剂瓶中，加入500ml水，摇匀。

称取0.4~0.6g邻苯二甲酸氢钾三份于锥形瓶中，加入约25ml水，在电炉上加热使邻苯二甲酸氢钾完全溶解。

冷却后，加入2滴酚酞，用0.1mol／LNaOH标准溶液滴定至溶液刚变为微红色且30s不退色为终点，记下消耗NaOH标准溶液的体积，根据消耗NaOH标准溶液的体积计算NaOH标准溶液的准确浓度，用mol／L表示。

（3）乙酰水