阿司匹林的合成方法作业
综述
第三组陈静吉雅欣杨丹刘亚飞金丹
摘要:医药上阿司匹林(aspirin)即乙酰水杨酸(acetylsalicylic acid),又称水杨酸乙酸脂(salicylic acid acetate.), 是一种非常普遍的治疗感冒的药物, 有解热止痛的作用,
同时还可软化血管.
前言
1、阿司匹林的简介
中文名称：阿司匹林 (俗名:醋柳酸、东青等 )
英文名称：Aspirin
化学名称：乙酰水杨酸( acetylsalicylic acid )、2-(乙酰氧基)苯
甲酸、(2-ethanoylhydroxybenzoic acid );
分子式为：C9H8O4;
分子相对质量：180.16;
结构式:
熔点: 135℃～138℃ ;
密度: 1.35g/cm3 ;
性质: 白色针状或结晶性粉末，无臭、略有酸味。在干燥空气中稳定，遇潮会缓缓水
解为水杨酸和醋酸。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、氯仿;在沸水中分解,在氢氧化钠和碳酸钠
溶液中溶解并分解。
2、阿司匹林可治疗的病症和功能
镇痛、解热
该药对钝痛的作用，优于对锐痛的作用。故该药可缓解轻度或中度的钝疼痛，如头痛、
牙痛、神经痛、肌肉痛及月经痛，也用于感冒、流感等退热。本品仅能缓解症状，不能治
疗引起疼痛、发热的病因，故需同时应用其他药物参因治疗。
消炎、抗风湿
阿司匹林为治疗风湿热的首选药物，用药后可解热、减轻炎症，使关节症状好转，血沉下降，但不能去除风湿的基本病理改变，也不能预防心脏损害及其他合并症。如已有明显心肌炎，一般都主张先用肾上腺皮质激素，在风湿症状控制之后、停用激素之前，加用本品治疗，以减少停用激素后引起的反跳现象。
关节炎
除风湿性关节炎外，本品也用于治疗类风湿性关节炎，可改善症状，为进一步治疗创造条件。此外，本品用于骨关节炎、强直性脊椎炎、幼年型关节炎以及其他非风湿性炎症的骨骼肌肉疼痛，也能缓解症状。
抗血栓
本品对血小板聚集有抑制作用，阻止血栓形成，临床可用于预防暂时性脑缺血发作、心肌梗塞、心房颤动、人工心脏瓣膜、动静脉瘘或其他手术后的血栓形成。也可用于治疗不稳定型心绞痛和皮肤粘膜淋巴结综合症(川崎病) 患川崎病的患儿应用阿司匹林，目的是减少炎症反应和预防血管内血栓的形成。
3、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：
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．
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）K2CO3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。
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。
参考文献
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阿司匹林的合成
一、实验目的
1、通过阿司匹林的合成，掌握酯化反应和精制原理及基本操作；
2、熟悉药物合成实验装置的安装和使用；
二、实验原理
阿斯匹林是由水杨酸(邻羟基苯甲酸)和乙酐合成的。
COOH OH +CH 3C O CCH 3O O H 2SO 475~80℃COOH OCCH 3
O +CH 3COOH
水杨酸乙酸酐乙酰水杨酸乙酸
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。再向溶液中加入酸，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。
三、实验仪器与试剂
试剂：水杨酸（CP），醋酸酐（CP），硫酸（AR），饱和NaHCO3溶液，乙酰水杨酸（AR），KBr （AR），HCl（AR），NaOH（AR），乙酸乙酯（AR），95%乙醇（AR），1%FeCl3 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。
仪器：磨口锥形瓶（125ml）,锥形瓶（250ml），烧杯（250ml,20ml）,移液管（2ml,5ml），量筒（100ml）,碱式滴定管（50ml），移液管（25ml）,布氏漏斗，
玻璃漏斗，吸滤瓶，,表面皿，定性滤纸，电炉，温度计（150℃），熔点仪,分析天平, 恒温水浴锅, 循环水式真空泵，烘干箱，红外分光度计
四、实验步骤
粗产品的合成
（1）称取水杨酸1.98g于锥形瓶（150mL）；在通风条件下用吸量管取乙酸酐3mL，加入锥形瓶，滴入5滴浓流酸，摇动使固体全部溶解，盖上带玻璃管的胶塞，在事先预热的水浴中加热约10-15min[2]（温度为85℃-90℃）。
（2）取出锥形瓶，将液体转移至250mL烧杯并冷却至室温（可能会没有晶析出）。加入50mL 水，同时剧烈搅拌；冰水中冷却10min，晶体完全析出。
（3）抽滤。冷水洗涤几次，尽量抽干，固体转移至表面皿，风干。
乙酰水杨酸提纯
（1）粗产品置于100mL烧杯中缓慢加入饱和NaHCO3溶液，产生大量气体，固体大部分溶解。共加入约5mL 饱和NaHCO3(aq)搅拌至无气体产生。
（2）用干净的抽滤瓶抽滤，用5-10mL水洗（可先转移溶液，后洗）。将滤液和洗涤液合并并转移至100mL烧杯中，缓缓加入15mL 4mol/L的盐酸。边加边搅拌，有大量气泡产生。
（3）用冰水冷却10min后抽滤，2-3mL冷水洗涤几次，抽干。干燥。称量。
（4）产品纯度检验：取几粒结晶，加5mL水，滴加1%FeCl3溶液。检验纯度。
阿司匹林其他合成方法：
1.用乙酰氯及吡啶为乙酰化剂的工艺路线
制备工艺
混料投入带配有冷凝器的烧瓶中，在油浴上控温于150～160℃，反应约3小时，于减压下蒸去过量之乙酸酐及反应中生成的乙酸，其蒸出物重约16份，余品重为31份。再用2倍重量的苯重结晶，可得18份纯品。若将余液浓度增高，还可收得10份纯品。
2.用乙酰氯及吡啶为乙酰化剂的工艺路线
制备工艺
将酚甲酸投入吡啶中，加温使溶，乃用冰冷剂使冷，次徐加乙酰氯，初滴入时其物料即变为浆体，次为液体，后又变浓。于水浴锅上加热10分钟，倾于冰上，并搅拌使粘稠液体变为固体，粉碎→水洗并于60～70℃下干燥得粗制品约13份，在苯中重结晶可得纯品。
实验室通常采用水杨酸和乙酸酐在浓硫酸的催化作用下发生酰基反应来制取。
制备阿司匹林的其他催化剂：
阿司匹林的合成原理是在催化剂作用下,以醋酐为酰化剂,与水杨酸羟基酰化成酯。传统的合成阿司匹林的催化剂为浓硫酸,它存在如下缺点。1)收率较低(65%~70%),腐蚀设备,有排酸污染。2)操作条件要求严格。浓硫酸具有强氧化性,反应要严格控制其加入速度和搅拌速度,否则会导致反应物碳化。3)粗产品干燥时,由于硫酸分离不完全而导致部分产品氧化,引起产品成色不好。4)产品不能加热干燥,否则产品中残余的浓硫酸会催化乙酰水杨酸水解成水杨酸。因而寻找一类新的催化活性高、环保型的催化剂来代替质子酸催化合成乙酰水杨酸已成为人们研究的新课题。综合文献分析可知,改进后的催化剂大体可分为酸性催化剂、碱性催化剂和其他类型催化剂。
3.1酸性催化剂
酸性催化剂催化合成阿司匹林的机理如下:在酸作用下,乙酸酐中羰基碳原子的正电性增强,使乙酸酐中酰基容易向羟基转移形成酯基,即完成乙酰水杨酸的合成。催化剂酸性越强,氢质子流动性越好,越易于催化酯基的生成,但在乙酰水杨酸的合成中,催化剂酸性太强,也会造成水杨酸分子中羧基与另一水杨酸分子中的酚羟基脱水酯化,生成较多的酯聚合副产
物。因此,以浓硫酸为催化剂合成阿司匹林的反应为基础,人们对酸性化合物替代浓硫酸为催化剂合成阿司匹林进行了大量研究,取得了可喜成果。酸性催化剂包括路易斯酸、固体酸、有机酸、酸性无机盐、酸性膨润土等。
3.1.1酸性膨润土的催化效果
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产资源，具备二维通道和大孔分子筛的性质,用酸处理后所得的酸性膨润土催化酯化反应最大优点是收率高,催化剂经热过滤与产品分离后,再经干燥、净化、活化处理,可反复使用,成本低,不污染环境,是一种绿色催化剂。但酸性膨润土需要用1.0mol/L盐酸浸泡一定量钙基膨润土，方可用于反应。,最佳反应条件是；温度85-90摄氏度；时间0.5-1.0小时。该方法消除了环境污染,产品质量但收率中等。
3.1.2对甲苯磺酸的催化效果
对甲苯磺酸为固体有机酸,经济易得,污染少,收率高，操作方便,具有较好的工业化前景。有实验得到最优配方：水杨酸：乙酸酐摩尔比为1：2，反应20 min，反应温度65～75℃，产率达84.2％。实验结果表明对甲苯磺酸具有催化活性高，选择性好，操作方便，污染少等显著优点。
3.1.3活性二氧化锡固体酸的催化效果
用微波辐射法制备的活性二氧化锡固体酸为催化剂,85℃下,反应45 min可使阿司匹林收率达到81.6%,产物中酯聚合物的含量较少,所得产品为纯白色,可在干燥箱中加热干燥而且乙酰水杨酸极少水解。活性二氧化锡性质稳定,操作安全,所得产品容易分离,回收的二氧化锡除去少量杂质可重复使用。
3.1.4 NaHSO4催化
通过正交实验确定了硫酸氢钾催化合成乙酰水杨酸最佳的合成条件为:原料物质的量比n(水杨酸)∶n(醋酸酐)=1∶2,温度为70℃,反应时间为40min,催化剂用量为反应物总量的7%,纯乙酰水杨酸产率为76.4%,产品质量好。其催化合成乙酰水杨酸的产率与浓硫酸相当。用硫酸氢钾催化合成乙酰水杨酸,具有催化剂在反应过程保持固态，反应完毕经热过滤即可与产品分离、不溶于反应体系、易回收等特点,克服了浓硫酸对设备的强腐蚀性、对环境的污染等缺点,符合绿色化学的发展方向,具有工业应用的前景。
3.2碱性化合物
碱性化合物为催化剂基于碱性化合物能与水杨酸反应、能破坏水杨酸分子内氢键、活化水杨酸的羟基机理,许多碱性化合物可以作为催化剂合成阿司匹林。常见的催化剂包括强碱、弱碱和弱酸强碱盐。
3.2.1吡啶催化效果
吡啶催化效果优良,收率高,适合工业化生产,但较易吸水形成共物，形成共沸物,使反应温度较难控制,且反应中产生难闻的气味。反应温度为80℃,反应时间为30min,催化剂用量为5%,试剂摩尔比为1:4.2时产率最高。吡啶作催化剂为水杨酸质量的5%时，产率为80.2%。弱碱性吡啶催化剂合成乙酰水杨酸产率高于浓硫酸催化剂产率。
3.2.2碳酸钠催化微波合成阿司匹林的效果
当水杨酸为20 g，醋酸酐28 mL，温度82℃，反应50 min时，采用无水碳酸钠作为催化剂比用浓硫酸产率稍低，但传统浓硫酸作催化剂，合成的产品颜色较深有杂质，以无水碳酸钠作催化剂虽然产率略低，但颜色洁白基本无杂质。我们认为以无水碳酸钠作催化剂对试验设备腐蚀小，操作风险小，不会造成环境污染，而且考虑纯度因素该方法效率较高，方法有优势。采用无水碳酸钠作为催化剂以微波合成法合成乙酰水杨酸的实验技术比用浓硫酸作催化剂的加热合成法速度快数10倍，产率和纯度均较高，不污染环境，避免浓硫酸存在造成的设备腐蚀和操作的不安全因素，适合21世纪绿色合成，经济环境可持续发展的要求。
3.3 维生素C为催化剂
维生素C是一种内酯类化合物,分子中有一双烯醇结构,呈酸性和还原性,对酯化反应有一定的催化作用,催化效率与温度有关。陈洪等用维生素C催化了水杨酸乙酰化合成阿司匹林的反应,在60~80℃下,反应10~25 min,收率大于87%[12]。用维生素C为催化剂催化的该反应,反应速度快,操作简单,催化剂无需回收,反应条件温和,不腐蚀仪器设备,对环境无污染。维生素C是一种常见的维生素类药,价廉易得,以其作为催化剂具有独特的优势,具有一定的工业应用前景。
3.4 以三氯稀土为催化剂
三氯稀土是一种简单、便宜和易得的Lewis酸,具有可溶性强、可回收再使用、对设备腐蚀轻、无污染等优点,是一种可望用来解决传统Lewis酸造成环境污染问题的环境友好催化剂,符合绿色化学的时代潮流。通过实验得知TbCl3,EuCl3, NdCl3,GdCl3,和CeCl3等三氯稀土催化阿司匹林的合成反应,在85~90℃下,反应40 min,收率分别为81.14%，88.44%，83.69%，85.13%,82.33%。用三氯稀土作催化剂与用浓硫酸作催化剂效果相当,但同时又克服了浓硫酸作催化剂所具有的腐蚀设备，污染化境的缺点。其中稀土中YCl3的催化效果较好。用三氯稀土作催化剂,其优点在于反应结束分离出产品后,将水溶液蒸干,剩余物可再次用于该反应的催化,采用相同的反应条件,重复利用3次,产率不变,但成本较高