-.z.阿司匹林的制備實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解阿司匹林制備的反響原理和實(shí)驗(yàn)方法。2、通過阿司匹林制備實(shí)驗(yàn)，初步熟悉有機(jī)化合物的別離、提純等方法。3、穩(wěn)固稱量、溶解、加熱、結(jié)晶、洗滌、重結(jié)晶等根本操作。4、了解合成中的副產(chǎn)物以及相應(yīng)的除雜方法。5、了解阿司匹林合成中可使用的催化劑二、實(shí)驗(yàn)原理：阿司匹林的合成原理是在催化劑作用下,以醋酐為?；瘎?與水酸羥基?；甚ァ鹘y(tǒng)的合成阿司匹林的催化劑為濃硫酸，它存在如下缺點(diǎn)：1)收率較低(65%~70%),腐蝕設(shè)備,有排酸污染；2)操作條件要求嚴(yán)格。濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,反響要嚴(yán)格控制其參加速度和攪拌速度,否則會(huì)導(dǎo)致反響物碳化；3)粗產(chǎn)品枯燥時(shí),由于硫酸別離不完全而導(dǎo)致局部產(chǎn)品氧化,引起產(chǎn)品成色不好；4)產(chǎn)品不能加熱枯燥,否則產(chǎn)品中剩余的濃硫酸會(huì)催化乙酰水酸水解成水酸。因而尋找一類新的催化活性高、環(huán)保型的催化劑來代替質(zhì)子酸催化合成乙酰水酸必要的，改良后的催化劑大體可分為酸性催化劑、堿性催化劑和其他類型催化劑。酸性催化劑酸性催化劑催化合成阿司匹林的機(jī)理如下:在酸作用下,乙酸酐中羰基碳原子的正電性增強(qiáng),使乙酸酐中?；菀紫蛄u基轉(zhuǎn)移形成酯基,即完成乙酰水酸的合成。催化劑酸性越強(qiáng),氫質(zhì)子流動(dòng)性越好,越易于催化酯基的生成,但在乙酰水酸的合成中,催化劑酸性太強(qiáng),也會(huì)造成水酸分子中羧基與另一水酸分子中的酚羥基脫水酯化,生成較多的酯聚合副產(chǎn)物。因此,以濃硫酸為催化劑合成阿司匹林的反響為根底,人們對酸性化合物替代濃硫酸為催化劑合成阿司匹林進(jìn)展了大量研究,取得了可喜成果。酸性催化劑包括路易斯酸、固體酸、有機(jī)酸、酸性無機(jī)鹽、酸性膨潤土等。1、酸性膨潤土的催化效果膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)資源，具備二維通道和大孔分子篩的性質(zhì),用酸處理后所得的酸性膨潤土催化酯化反響最大優(yōu)點(diǎn)是收率高,催化劑經(jīng)熱過濾與產(chǎn)品別離后,再經(jīng)枯燥、凈化、活化處理,可反復(fù)使用,本錢低,不污染環(huán)境,是一種綠色催化劑，該方法消除了環(huán)境污染,產(chǎn)品質(zhì)量但收率中等。2、對甲苯磺酸的催化效果對甲苯磺酸為固體有機(jī)酸,經(jīng)濟(jì)易得,污染少,收率高，操作方便,具有較好的工業(yè)化前景。對甲苯磺酸具有催化活性高，選擇性好，操作方便，污染少等顯著優(yōu)點(diǎn)。3、活性二氧化錫固體酸的催化效果用微波輻射法制備的活性二氧化錫固體酸為催化劑,85℃4、NaHSO4催化用硫酸氫鉀催化合成乙酰水酸，具有催化劑在反響過程保持固態(tài)，反響完畢經(jīng)熱過濾即可與產(chǎn)品別離、不溶于反響體系、易回收等特點(diǎn)，克制了濃硫酸對設(shè)備的強(qiáng)腐蝕性、對環(huán)境的污染等缺點(diǎn)，符合綠色化學(xué)的開展方向，具有工業(yè)應(yīng)用的前景。堿性化合物堿性化合物為催化劑基于堿性化合物能與水酸反響、能破壞水酸分子氫鍵、活化水酸的羥基機(jī)理,許多堿性化合物可以作為催化劑合成阿司匹林。常見的催化劑包括強(qiáng)堿、弱堿和弱酸強(qiáng)堿鹽。1、吡啶催化效果吡啶催化效果優(yōu)良，收率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)，但較易吸水形成共物，形成共沸物，使反響溫度較難控制，且反響中產(chǎn)生難聞的氣味。反響溫度為80℃，反響時(shí)間為30min，催化劑用量為5%，試劑摩爾比為1:4.2時(shí)產(chǎn)率最高。吡啶作催化劑為水酸質(zhì)量的5%時(shí)，產(chǎn)率為80.2%。弱堿性吡啶催化劑合成乙酰水酸產(chǎn)率高于濃硫酸催化劑產(chǎn)率。2、碳酸鈉催化微波合成阿司匹林的效果采用無水碳酸鈉作為催化劑以微波合成法合成乙酰水酸的實(shí)驗(yàn)技術(shù)比用濃硫酸作催化劑的加熱合成法速度快數(shù)10倍，產(chǎn)率和純度均較高，不污染環(huán)境，防止?jié)饬蛩岽嬖谠斐傻脑O(shè)備腐蝕和操作的不平安因素，適合21世紀(jì)綠色合成，經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)開展的要求。其他類型催化劑1、維生素C為催化劑維生素C是一種酯類化合物，分子中有一雙烯醇構(gòu)造,呈酸性和復(fù)原性,對酯化反響有一定的催化作用,催化效率與溫度有關(guān)。用維生素C為催化劑催化的該反響，反響速度快，操作簡單，催化劑無需回收，反響條件溫和，不腐蝕儀器設(shè)備，對環(huán)境無污染。維生素C是一種常見的維生素類藥，價(jià)廉易得，以其作為催化劑具有獨(dú)特的優(yōu)勢，具有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。2、以三氯稀土為催化劑三氯稀土是一種簡單、廉價(jià)和易得的Lewis酸，具有可溶性強(qiáng)、可回收再使用、對設(shè)備腐蝕輕、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種可望用來解決傳統(tǒng)Lewis酸造成環(huán)境污染問題的環(huán)境友好催化劑，符合綠色化學(xué)的時(shí)代潮流。用三氯稀土作催化劑與用濃硫酸作催化劑效果相當(dāng)，但同時(shí)又克制了濃硫酸作催化劑所具有的腐蝕設(shè)備，污染化境的缺點(diǎn)。其中稀土中YCl3的催化效果較好。用三氯稀土作催化劑，其優(yōu)點(diǎn)在于反響完畢別離出產(chǎn)品后，將水溶液蒸干，剩余物可再次用于該反響的催化，采用一樣的反響條件，重復(fù)利用3次，產(chǎn)率不變，但本錢較高。3、以碳酸鉀為催化劑實(shí)驗(yàn)原理：用碳酸鉀代替濃硫酸或濃磷酸作催化劑合成阿司匹林。分析及比擬：〔1〕K2CO，作為催化劑合成阿司匹林具有較好的催化效果?？酥屏藵馑嶙鞔呋瘎r(shí)對設(shè)備的腐蝕，造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)。4、以活性炭固載SnCl4·5H2O為催化劑通過用活性炭固載SnCl4·5H20作為催化劑催化合成阿司匹林。該催化劑具有催化活性高、反響時(shí)間短、易別離、無污染的特點(diǎn)，符合綠色生產(chǎn)的要求，且具有較高的實(shí)用價(jià)值，可代替其它催化劑。其催化效果良好，不僅改善了傳統(tǒng)用的催化劑硫酸帶來的腐蝕設(shè)備，環(huán)境污染等缺點(diǎn)，而且比活炭固載A1C1，催化的產(chǎn)率高[1引。該催化劑還可以通過簡單的操作便可回收利用，符合綠色生產(chǎn)的要求，具有投入工業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值。5、強(qiáng)酸樹脂環(huán)境友好催化用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂作催化劑比傳統(tǒng)的濃硫酸作為催化劑合成阿司匹林有更高的收率，且無腐蝕性，不污染環(huán)境，反響重現(xiàn)性好強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂作為一種綠色催化劑催化活性高，后處理簡單，可重復(fù)利用3次，所得產(chǎn)品結(jié)晶色擇好。在工業(yè)生產(chǎn)中，可簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)省能源最主要的是它可以防止如濃硫酸催化時(shí)，對經(jīng)基苯甲酸的破壞以及引起自身縮合等副反響。6、以離子液體為催化劑可使用的離子液體有Brφnsted酸性離子液體[Hmim]BF4、[bmim]HSO4和[bmim]H2PO4，例如采用Br離子液體對阿司匹林的合成有較好的催化作用。產(chǎn)物和離子液體不溶而分層,便于別離,且離子液體可以重復(fù)使用。離子液體不僅是一種綠色溶劑，在反響中還顯示出反響速率快，轉(zhuǎn)化率高，反響的選擇性高，催化體系可循環(huán)重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。阿司匹林的工業(yè)制法：苯酚與二氧化碳在氫氧化鈉存在下在高溫高壓的條件下反響，得到水酸二鈉鹽〔Kolbe-Schmidt反響〕。反響后參加稀硫酸中和。參加乙酸酐進(jìn)展乙酰化，得到阿司匹林。這是由酚羥基的特殊性質(zhì)決定，酚羥基很難直接和乙酸發(fā)生酯化反響。該反響實(shí)際上依然是酯化反響。阿司匹林的其他合成方法就是以不同的催化劑來催化合成。本實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)法來合成阿司匹林。水酸分子中含羥基〔—OH〕、羧基〔—COOH〕，具有雙官能團(tuán)。本實(shí)驗(yàn)采用以強(qiáng)酸為硫酸作為催化劑，以乙酐為乙?；噭?，與水酸的酚羥基發(fā)生?；饔眯纬甚?。反響如下：水酸乙酸酐乙酰水酸乙酸引入?；脑噭┙絮；噭?，常用的乙?；噭┯幸阴Ｂ?、乙酐、冰乙酸。本實(shí)驗(yàn)選用經(jīng)濟(jì)合理而反響較快的乙酐作?；瘎?。副反響有：水楊酸聚合物水楊酸聚合物本實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的副產(chǎn)物有：乙酰水酸酐，水酸，乙酸苯酯，水酸苯酯，乙酰水酸苯酯；可能的副反響：原料水酸可能帶入脫羧產(chǎn)物苯酚和水酸苯酯，與原料醋酸酐酸化，生成乙酸苯酯和水酸苯酯。另外苯酚和水酸苯酯有可反響生成乙酰水酸苯酯，三者不溶于碳酸鈉。制備的粗產(chǎn)品不純，除上面兩副產(chǎn)品外，可能還有沒有反響的水酸等雜質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)用FeCl3檢查產(chǎn)品的純度。雜質(zhì)中有未反響完酚羥基，遇FeCl3呈紫藍(lán)色。如果在產(chǎn)品中參加一定量的FeCl3，無顏色變化，則認(rèn)為純度根本到達(dá)要求。三、主要儀器及試劑試劑：水酸2.00g(0.015mol)，乙酸酐5mL(0.053mol)，NaHCO3(aq)，4mol/L鹽酸，濃流酸，冰塊，95%乙醇，蒸餾水，1%FeCl3。儀器：150mL錐形瓶，5mL吸量管〔枯燥，附洗耳球〕，100mL、250mL、500mL燒杯各一只，加熱器，橡膠塞，溫度計(jì)，玻璃棒，布氏漏斗，外表皿，50mL量筒，烘箱四、實(shí)驗(yàn)步驟1.乙酰水酸制備〔1〕稱取水酸1.98g于錐形瓶〔150mL〕；在通風(fēng)條件下用吸量管取乙酸酐3mL，參加錐形瓶，滴入5滴濃流酸，(濃硫酸用量要控制〔V<0.2mL〕,附乙酰水酸分解126℃-135℃，水酸與乙酐混合后沒有及時(shí)加硫酸并加熱，會(huì)發(fā)生較多副反響)搖動(dòng)使固體全部溶解，蓋上帶玻璃管的膠塞，在事先預(yù)熱的水浴中加熱約10-15min。水浴裝置：500mL燒杯中加100mL水、沸石，用溫度計(jì)控制85℃-90℃?！?〕取出錐形瓶，將液體轉(zhuǎn)移至250mL燒杯并冷卻至室溫〔可能會(huì)沒有晶析出〕。參加50mL水，同時(shí)劇烈攪拌(攪拌要?jiǎng)×?，否則會(huì)析出塊狀物體，影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)),冰水中冷卻10min，晶體完全。(3)抽濾。冷水洗滌幾次，盡量抽干，固體轉(zhuǎn)移至外表皿，風(fēng)干.2.乙酰水酸提純〔1〕粗產(chǎn)品置于100mL燒杯中緩慢參加飽和NaHCO3溶液，產(chǎn)生大量氣體，固體大局部溶解。共參加約5mL飽和NaHCO3(aq)攪拌至無氣體產(chǎn)生?！?〕用干凈的抽濾瓶抽濾，用5-10mL水洗〔可先轉(zhuǎn)移溶液，后洗〕。將濾液和洗滌液合并并轉(zhuǎn)移至100mL燒杯中，緩緩參加15mL4mol/L的鹽酸(參加鹽酸要滴加，參加過快會(huì)導(dǎo)致析出過大的晶粒影響枯燥)。邊加邊攪拌，有大量氣泡產(chǎn)生。〔3〕用冰水冷卻10min后抽濾，2-3mL冷水洗滌幾次，抽干?？菰?烘箱55min)。稱量〔產(chǎn)品秤量理論：2.58g〕。〔4〕產(chǎn)品純度檢驗(yàn)：取幾粒結(jié)晶，加5mL水，加少量乙醇增加其解度，滴加1%FeCl3溶液。檢驗(yàn)純度?！?〕雜質(zhì)的含量是=所得產(chǎn)物的總質(zhì)量—產(chǎn)品的理論值。五、實(shí)驗(yàn)考前須知及參考數(shù)據(jù)1、參考數(shù)據(jù)：名稱分子量m.p.或b.p.水醇醚水酸138158(s)微易易醋酐102.09139.35(l)易溶∞乙酰水酸180.17135(