消炎药阿司匹林的合成实验设计

摘 要:阿司匹林即乙酰水杨酸,是一种常用的退热镇痛药和抗风湿类药。本实验通过微波辐射、超声波振荡等多种实验方法合成乙酰水杨酸,比较了不同合成方法的优劣,培养了学员的创新意识。

关键词:乙酰水杨酸 合成 创新

中图分类号:R735文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)04(c)-0214-01

阿司匹林即乙酰水杨酸,是一种常用的退热镇痛药和抗风湿类药。近年来的研究表明它在防治心血管疾病方面也有较好的疗效。乙酰水杨酸的合成通常采用水杨酸和乙酸酐为反应原料,用浓硫酸或浓磷酸作催化剂来加速反应,这种方法反应速度相对较慢,产率60%左右,且易产生副反应,对生成设备有较强的腐蚀性[1]。

本实验尝试使用新的催化剂[2],或辅助微波辐射技术[1]、超声波振荡技术[3],并将绿色化学思想应用于合成实验,与传统方法相比,新的合成方法普遍具有反应时间短、产率高、原料用量少、污染小等优点。

1 实验部分

1.1 实验原理（如图1）

1.2 主要的仪器和试剂

格兰仕WP750微波炉,KQ-250DE型数控超声波清洗器,SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵,X-6显微熔点测定仪。

水杨酸、乙酸酐为分析纯,无水碳酸钠、硫酸氢钠、三氯化铝为化学纯。

1.3 实验步骤

1.3.1 微波辐射反应

在干燥的锥形瓶中加入2.0g(14mmol)水杨酸、3.0g(29mmol)乙酸酐和0.1g无水乙酸钠(约2%)作催化剂,稍加摇动,将一放有玻璃球的小漏斗置于锥形瓶口,然后置于微波炉中,在495W(“中火”档)功率下,辐射40s。反应后稍加冷却,加入20mlpH3～4的盐酸水溶液,置于冰水浴中令其充分结晶。减压过滤,用少量冷水洗涤结晶2～3次,抽滤,干燥后得到乙酰水杨酸粗产品。

1.3.2 超声波反应

在干燥的锥形瓶中加入2.0g(14mmol)水杨酸、3.0g(29mmol)乙酸酐和适量无水碳酸钠,轻轻振摇,使水杨酸全部溶解。将锥形瓶用保鲜膜封住瓶口后置于超声波清洗仪中,维持水温80℃～90℃,超声10min。反应结束后,在振摇下,慢慢加入10ml蒸馏水,以分解过剩的乙酸酐,然后再加入蒸馏水40ml,搅拌,放在冰水浴上静置冷却,有大量结晶析出,抽滤,用少量蒸馏水分次洗涤、抽干,得到乙酰水杨酸粗产品。

1.3.3 三氯化铝催化的热反应

在干燥的圆底烧瓶中加入2.0g(14mmol)水杨酸、3.0g(29mmol)乙酸酐和适量的三氯化铝(约2%),置于80℃～90℃恒温水浴锅中加热搅拌25min,反应结束后,滤出催化剂,滤液中加入冰水,固体析出,经减压抽滤,干燥,得到乙酰水杨酸粗产品。

乙酰水杨酸粗产品用乙醇-水混合溶剂(体积比1∶2)进行重结晶提纯,干燥后可得白色晶状乙酰水杨酸。

2 实验结果与讨论

2.1 不同合成方法的比较

本实验通过多种合成方法合成乙酰水杨酸,将不同合成方法进行比较,得出合成乙酰水杨酸的较优条件,实验结果见表1。

通过实验发现,在原料配比相同的情况下,使用新兴技术或是改变催化剂均能使反应产率显著提高,且反应过程中避免使用浓酸,后处理方便,环境污染小。其中运用微波催化法反应时间最短,产率最高,与传统酸催化相比,产率提高近80%,且使用碱作为催化剂,避免了副产物(主要是聚水杨酸)的生成。但微波辐射催化法和超声波催化法对实验仪器要求较高,进行微量实验效果较好,很难适用于大规模批量生产,而经过改进后的热反应法就能很好克服这一缺点。当用AlCl3取代浓酸作为催化剂时,虽然反应时间变化不大,但反应产率较高,易于生产推广。

2.2 实验注意事项

(1)水杨酸应当十分干燥,乙酸酐也应是重新蒸馏过的,收集139℃～140℃的馏分。

(2)微波辅助技术可以大大提高反应产率,微波辐射功率越大,反应时间越短,但从安全角度考虑,一般选择中等功率的微波辐射进行实验。

(3)反应产物可以用1%三氯化铁溶液初步检验纯度,因为反应物水杨酸可与三氯化铁溶液发生反应,生成蓝紫色配合物,因此当加入三氯化铁溶液,无蓝紫色出现,说明产物中无水杨酸,纯度较高。

3 结语

本次实验过程中,学员积极参与,分工协作,激发了学员间的竞争和整体团队意识。学员的学习主体地位得到提升,由传统的单纯被动接受式的学习方式向创新型的主动探究式的学习方式转变。本次实验对培养学员的创新意识,提高学员的综合实验能力是一次有益的尝试。

参考文献

[1]钟国清.微波辐射快速合成乙酰水杨酸[J].合成化学,2003.

[2]王福生,古昆,曹槐.乙酰水杨酸合成条件的改进[J].云南民族大学学报,2003.

[3]王桂艳,杨兆柱,柴佳丽.超声波辐射合成乙酰水杨酸[J].黑龙江医药科学,2010.