高中化學(xué) 專題7 物質(zhì)的制備與合成 課題二 阿司匹林的合成課件 蘇教選修6

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1、課題二課題二 阿司匹林的合成阿司匹林的合成 【學(xué)考報告學(xué)考報告】 知識條目知識條目 加試要求加試要求 阿司匹林的合成原理、方法及流程阿司匹林的合成原理、方法及流程 粗產(chǎn)品中雜質(zhì)的檢驗粗產(chǎn)品中雜質(zhì)的檢驗 晶體洗滌方法晶體洗滌方法 a b b 一一、知識預(yù)備知識預(yù)備 1.阿司匹林的合成和療效阿司匹林的合成和療效 (1)分子結(jié)構(gòu)：分子結(jié)構(gòu)： 阿司匹林的結(jié)構(gòu)簡式：阿司匹林的結(jié)構(gòu)簡式：_，含有的官能團為含有的官能團為_和和_。 (2)物理性質(zhì)：物理性質(zhì)： 阿司匹林又稱阿司匹林又稱_，白色針狀晶體白色針狀晶體，熔點為熔點為135136 ，難溶于水難溶于水。 羧基羧基 酯基酯基 乙酰水楊酸乙酰水楊酸 (3)

2、合成原理：合成原理： 乙酰水楊酸由水楊酸和乙酸酐合成乙酰水楊酸由水楊酸和乙酸酐合成，化學(xué)反應(yīng)為：化學(xué)反應(yīng)為： _ _ (4)療效：療效： 阿司匹林為解熱阿司匹林為解熱、鎮(zhèn)痛藥鎮(zhèn)痛藥，用于治療傷風(fēng)用于治療傷風(fēng)、感冒感冒、頭痛頭痛、發(fā)熱發(fā)熱、神經(jīng)痛等神經(jīng)痛等。 2.阿司匹林的提純阿司匹林的提純 在生產(chǎn)乙酰水楊酸的同時在生產(chǎn)乙酰水楊酸的同時，有部分水楊酸聚合成水楊酸聚合有部分水楊酸聚合成水楊酸聚合物物。水楊酸聚合物不溶于碳酸氫鈉溶液水楊酸聚合物不溶于碳酸氫鈉溶液，乙酰水楊酸能溶于乙酰水楊酸能溶于碳酸氫鈉碳酸氫鈉，可據(jù)此提純阿司匹林可據(jù)此提純阿司匹林。 3.水楊酸雜質(zhì)的檢出水楊酸雜質(zhì)的檢出 由于乙酰化

3、反應(yīng)不完全或由于產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解由于乙酰化反應(yīng)不完全或由于產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解，產(chǎn)物中含有雜質(zhì)水楊酸產(chǎn)物中含有雜質(zhì)水楊酸。水楊酸可與水楊酸可與FeCl3溶液形成溶液形成_色色配合物而很容易被檢出配合物而很容易被檢出，乙酰水楊酸因酚羥基已被?；阴Ｋ畻钏嵋蚍恿u基已被?；徊荒芘c能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)溶液發(fā)生顯色反應(yīng)。 深紫深紫 思考思考1：通過什么樣的簡便方法可以鑒定出阿司匹林是否含有水通過什么樣的簡便方法可以鑒定出阿司匹林是否含有水楊酸楊酸？ 提示提示 為了檢驗阿司匹林中是否含有水楊酸為了檢驗阿司匹林中是否含有水楊酸，可利用水楊酸屬可利用水楊酸屬酚類物質(zhì)能與三氯化鐵發(fā)生顯

4、色反應(yīng)的特點酚類物質(zhì)能與三氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng)的特點，取幾粒結(jié)晶加入取幾粒結(jié)晶加入盛有盛有3 mL水的試管中水的試管中，加入加入12滴滴1% FeCl3溶液溶液，觀察有無顯觀察有無顯色反應(yīng)色反應(yīng)(紫色紫色)。 二二、課題方案設(shè)計課題方案設(shè)計 1.乙酰水楊酸的合成乙酰水楊酸的合成 向向150 mL_錐形瓶中加入錐形瓶中加入2 g水楊酸水楊酸、5 mL乙酸酐和乙酸酐和5滴滴濃硫酸濃硫酸，振蕩振蕩，待其溶解后置于待其溶解后置于_水浴中加熱水浴中加熱510 min(如圖如圖)，取出取出，冷卻至室溫冷卻至室溫，即有乙酰水楊酸晶體即有乙酰水楊酸晶體析出析出(如未出現(xiàn)結(jié)晶如未出現(xiàn)結(jié)晶，可以用可以用_摩擦瓶壁并

5、將錐形瓶摩擦瓶壁并將錐形瓶置于冰水中冷卻置于冰水中冷卻，促使晶體析出促使晶體析出)。向錐形瓶中加向錐形瓶中加50 mL水水，繼續(xù)在繼續(xù)在_中冷卻使其結(jié)晶完全中冷卻使其結(jié)晶完全。 2.乙酰水楊酸粗產(chǎn)品的提取乙酰水楊酸粗產(chǎn)品的提取 減壓過濾減壓過濾，用濾液淋洗錐形瓶用濾液淋洗錐形瓶，直至所有晶體被收集到直至所有晶體被收集到_中中。抽濾時用少量抽濾時用少量_洗滌結(jié)晶幾次洗滌結(jié)晶幾次，繼續(xù)抽繼續(xù)抽濾濾，盡量將溶劑抽干盡量將溶劑抽干。然后將粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至表面皿上然后將粗產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至表面皿上，在空在空氣中風(fēng)干氣中風(fēng)干。 干燥干燥 8590 玻璃棒玻璃棒 冰水浴冰水浴 布氏漏斗布氏漏斗 冷水冷水 3.乙酰水楊酸

6、的提純乙酰水楊酸的提純 (1)將粗產(chǎn)品置于將粗產(chǎn)品置于100 mL燒杯中燒杯中，攪拌并緩慢加入攪拌并緩慢加入25 mL _ ， 加 完 后 繼 續(xù) 攪 拌加 完 后 繼 續(xù) 攪 拌 2 3 min ， 直 到直 到_為止為止。 (2)過濾過濾，所得沉淀的主要成分為水楊酸聚合物所得沉淀的主要成分為水楊酸聚合物，用用510 mL蒸餾水洗滌沉淀蒸餾水洗滌沉淀，合并濾液合并濾液，不斷攪拌不斷攪拌。慢慢加入慢慢加入15 mL 4 mol L1鹽酸鹽酸，將燒杯置于冰水中冷卻將燒杯置于冰水中冷卻，即有晶體即有晶體(乙酰水楊乙酰水楊酸酸)析出析出。抽濾抽濾，用用_洗滌晶體洗滌晶體12次次，再抽干水分再抽干水分

7、。 飽和飽和NaHCO3溶液溶液 沒有沒有CO2氣體產(chǎn)生氣體產(chǎn)生 冷水冷水 思考思考2：如果水楊酸中毒如果水楊酸中毒，應(yīng)立即靜脈注射應(yīng)立即靜脈注射NaHCO3溶液溶液，用化用化學(xué)方程式解釋解毒的原理學(xué)方程式解釋解毒的原理。 提示提示 點撥一點撥一、阿司匹林的合成阿司匹林的合成 1.合成途徑合成途徑 乙酸酐與水楊酸乙酸酐與水楊酸的酯化反應(yīng)的酯化反應(yīng)濃濃H2SO4催化、水浴加熱催化、水浴加熱 乙酰水楊酸的分離乙酰水楊酸的分離冷卻結(jié)晶、抽濾冷卻結(jié)晶、抽濾 乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化乙酰水楊酸轉(zhuǎn)化為乙酰水楊酸鈉為乙酰水楊酸鈉NaHCO3飽和溶液、過濾飽和溶液、過濾 乙酰水楊酸鈉轉(zhuǎn)乙酰水楊酸鈉轉(zhuǎn)化為乙酰水楊酸化為乙

8、酰水楊酸鹽酸、抽濾鹽酸、抽濾 產(chǎn)率計算產(chǎn)率計算產(chǎn)率產(chǎn)率實際產(chǎn)量實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量理論產(chǎn)量100% 2.實驗注意事項實驗注意事項 (1)合成乙酰水楊酸時合成乙酰水楊酸時，儀器和藥品都要干燥儀器和藥品都要干燥。即要使用干燥即要使用干燥的錐形瓶作反應(yīng)器的錐形瓶作反應(yīng)器。 (2)水楊酸水楊酸、乙酸酐和濃硫酸要按順序依次加入錐形瓶中乙酸酐和濃硫酸要按順序依次加入錐形瓶中。否否則則，如果先加水楊酸和濃硫酸如果先加水楊酸和濃硫酸，水楊酸就會被濃硫酸氧化水楊酸就會被濃硫酸氧化。濃硫酸作為反應(yīng)的催化劑濃硫酸作為反應(yīng)的催化劑，滴加時應(yīng)注意控制速度及降溫滴加時應(yīng)注意控制速度及降溫，以免局部過熱以免局部過熱。 (3)反

9、應(yīng)混合物在振蕩溶解后反應(yīng)混合物在振蕩溶解后，應(yīng)置于應(yīng)置于8590 水浴中加熱水浴中加熱510 min，以加快反應(yīng)的進行以加快反應(yīng)的進行，但溫度不宜過高但溫度不宜過高，否則副產(chǎn)物增否則副產(chǎn)物增多多。 (4)本實驗乙酰水楊酸的幾次結(jié)晶都比較困難本實驗乙酰水楊酸的幾次結(jié)晶都比較困難，應(yīng)在冰水冷卻應(yīng)在冰水冷卻下下，用玻璃棒充分摩擦器皿壁用玻璃棒充分摩擦器皿壁，才能結(jié)晶出來才能結(jié)晶出來。 (5)雖然乙酰水楊酸在水中的溶解度不大雖然乙酰水楊酸在水中的溶解度不大(課本中介紹其難溶于課本中介紹其難溶于水水)，但在水洗時但在水洗時，也要用冷水洗滌也要用冷水洗滌，且用水不能太多且用水不能太多。 點撥二點撥二、常見

10、的有機合成方法及官能團的保護常見的有機合成方法及官能團的保護 1.常見的有機合成方法常見的有機合成方法 (1)正向合成法：此法采用正向思維方法正向合成法：此法采用正向思維方法，從已知原料入手從已知原料入手，找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物找出合成所需要的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向目標合逐步推向目標合成有機物成有機物，其思維程序是：原料其思維程序是：原料中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物產(chǎn)品產(chǎn)品。 (2)逆向合成法：此法采用逆向思維方法逆向合成法：此法采用逆向思維方法，從目標合成有機物從目標合成有機物的組成的組成、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)入手性質(zhì)入手，找出合成所需的直接或間接的中找出合成所需的直接或間接的中間產(chǎn)物間

11、產(chǎn)物，逐步推向已知原料逐步推向已知原料，其思維程序是：產(chǎn)品其思維程序是：產(chǎn)品中間產(chǎn)中間產(chǎn)物物原料原料。 (3)綜合比較法：此法采用綜合思維的方法綜合比較法：此法采用綜合思維的方法，將正向或逆向推將正向或逆向推導(dǎo)出的幾種合成途徑進行比較導(dǎo)出的幾種合成途徑進行比較，得出最佳合成路線得出最佳合成路線。其思維其思維程序是：原料程序是：原料中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物產(chǎn)品產(chǎn)品。 2.有機合成中官能團的保護有機合成中官能團的保護 在有機合成中在有機合成中，某些不希望發(fā)生反應(yīng)的官能團某些不希望發(fā)生反應(yīng)的官能團，在反應(yīng)試劑在反應(yīng)試劑或反應(yīng)條件的影響下而產(chǎn)生副反應(yīng)或反應(yīng)條件的影響下而產(chǎn)生副反應(yīng)，這樣就不能達到預(yù)計的這樣就不

12、能達到預(yù)計的合成目標合成目標，因此因此，必須采取措施保護某些官能團必須采取措施保護某些官能團，待完成反待完成反應(yīng)后再除去保護基應(yīng)后再除去保護基，使其復(fù)原使其復(fù)原。 (1)保護措施必須符合如下要求：保護措施必須符合如下要求： 只對要保護的基團發(fā)生反應(yīng)只對要保護的基團發(fā)生反應(yīng)，而對其他基團不反應(yīng)；而對其他基團不反應(yīng)； 反應(yīng)較易進行反應(yīng)較易進行，精制容易；精制容易； 保護基易脫除保護基易脫除，在除去保護基時在除去保護基時，不影響其他基團不影響其他基團。 (2)常見的基團保護措施：常見的基團保護措施： 羥基的保護羥基的保護。 在進行氧化反應(yīng)前在進行氧化反應(yīng)前，往往要對羥基進行保護往往要對羥基進行保護。

13、防止羥基氧化可防止羥基氧化可用酯化反應(yīng)：用酯化反應(yīng)： 羧基的保護羧基的保護。 羧基在高溫或堿性條件下羧基在高溫或堿性條件下，有時也需要保護有時也需要保護。對羧基的保護最對羧基的保護最常用的是酯化反應(yīng)：常用的是酯化反應(yīng)： 對不飽和碳碳鍵的保護對不飽和碳碳鍵的保護 碳碳雙鍵易被氧化碳碳雙鍵易被氧化，對它們的保護主要用加成反應(yīng)使之達到對它們的保護主要用加成反應(yīng)使之達到飽和飽和。 典例剖析典例剖析 以下是合成乙酰水楊酸以下是合成乙酰水楊酸(阿司匹林阿司匹林)的實驗流程圖的實驗流程圖，請你回答有請你回答有關(guān)問題：關(guān)問題： (1)流程中的第流程中的第步的實驗裝置如圖所示步的實驗裝置如圖所示，請回答：請回答

14、： 用水浴加熱的作用是用水浴加熱的作用是_。 長直導(dǎo)管的作用是長直導(dǎo)管的作用是_。 實驗中加濃硫酸的目的是實驗中加濃硫酸的目的是_。 主反應(yīng)方程式為主反應(yīng)方程式為_ (反應(yīng)類型反應(yīng)類型，_)。 (2)第第步涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為步涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為_ _， 第第步的主要操作為步的主要操作為_。 (3)得到的產(chǎn)品中通常含有水楊酸得到的產(chǎn)品中通常含有水楊酸，主要原因是主要原因是_， 要檢測產(chǎn)品中的水楊酸要檢測產(chǎn)品中的水楊酸，其實驗步驟是其實驗步驟是_。 (4)本實驗多次用到抽濾本實驗多次用到抽濾，抽濾比過濾具有更多的優(yōu)點抽濾比過濾具有更多的優(yōu)點，主要表主要表現(xiàn)在現(xiàn)在_。 解析解析 (1)水浴加

15、熱的作用是為了控制反應(yīng)的溫度水浴加熱的作用是為了控制反應(yīng)的溫度，防止副產(chǎn)物防止副產(chǎn)物生成過多；長直導(dǎo)管起到冷凝回流的作用；加入濃生成過多；長直導(dǎo)管起到冷凝回流的作用；加入濃H2SO4起催起催化劑的作用化劑的作用。(2)第第步涉及的反應(yīng)主要是步涉及的反應(yīng)主要是COOH和和NaHCO3的反應(yīng)的反應(yīng)，實現(xiàn)固液分離應(yīng)用過濾的方法實現(xiàn)固液分離應(yīng)用過濾的方法。(3)由于乙?；磻?yīng)不由于乙酰化反應(yīng)不完全或產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解完全或產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解，產(chǎn)物中可能含有雜質(zhì)水楊產(chǎn)物中可能含有雜質(zhì)水楊酸酸，水楊酸的分子結(jié)構(gòu)中含有酚羥基水楊酸的分子結(jié)構(gòu)中含有酚羥基，乙酰水楊酸的分子結(jié)構(gòu)乙酰水楊酸的分子結(jié)構(gòu)中

16、無酚羥基中無酚羥基，故可用故可用FeCl3溶液進行檢驗溶液進行檢驗。(4)抽濾可以加快過濾抽濾可以加快過濾速度速度，且得到較干燥的產(chǎn)品且得到較干燥的產(chǎn)品。 答案答案 (1)控制溫度控制溫度，防止副產(chǎn)物生成過多防止副產(chǎn)物生成過多 冷凝回流冷凝回流 作催作催化劑化劑 (3)乙?；磻?yīng)不完全或產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解乙?；磻?yīng)不完全或產(chǎn)物在分離過程中發(fā)生水解 取待測樣取待測樣品少許于試管中品少許于試管中，加入適量加入適量95%的乙醇溶解后的乙醇溶解后，滴加滴加FeCl3溶液溶液，看溶液是否變?yōu)樽仙慈芤菏欠褡優(yōu)樽仙?(4)可以加快過濾速度可以加快過濾速度，且得到較干燥的產(chǎn)品且得到較干燥的產(chǎn)品 跟蹤訓(xùn)

17、練跟蹤訓(xùn)練 工業(yè)上合成阿司匹林的流程如下圖所示：工業(yè)上合成阿司匹林的流程如下圖所示： 請回答：請回答： (1)請寫出反應(yīng)釜中反應(yīng)的化學(xué)方程式：請寫出反應(yīng)釜中反應(yīng)的化學(xué)方程式：_ _； 其中其中，甲苯的作用是甲苯的作用是_，為了保證水楊酸能較為徹底地為了保證水楊酸能較為徹底地反應(yīng)反應(yīng)，通常采用的措施是通常采用的措施是_ _。 (2)粗品經(jīng)提純后才能作為藥物使用粗品經(jīng)提純后才能作為藥物使用。提純可以分以下幾步進行：提純可以分以下幾步進行： 分批用少量飽和碳酸鈉溶液溶解乙酰水楊酸分批用少量飽和碳酸鈉溶液溶解乙酰水楊酸(阿司匹林阿司匹林)，化化學(xué)方程式為學(xué)方程式為_; 過濾除去不溶物過濾除去不溶物，將

18、濾液緩慢加入濃鹽酸中將濾液緩慢加入濃鹽酸中，析出乙酰水楊析出乙酰水楊酸酸，化學(xué)方程式為化學(xué)方程式為_; 再經(jīng)過再經(jīng)過_、_操作操作，將得到的乙酰水楊酸用少將得到的乙酰水楊酸用少量乙酸乙酯加熱至完全溶解量乙酸乙酯加熱至完全溶解，冷卻冷卻，乙酰水楊酸以針狀晶體析乙酰水楊酸以針狀晶體析出出，將其加工成型后就可以使用了將其加工成型后就可以使用了。 解析解析 (1)從流程圖上不難看出從流程圖上不難看出，在甲苯作溶劑的條件下在甲苯作溶劑的條件下，醋酸醋酸酐與水楊酸發(fā)生反應(yīng)生成了乙酰水楊酸酐與水楊酸發(fā)生反應(yīng)生成了乙酰水楊酸(阿司匹林阿司匹林)和醋酸和醋酸。工工業(yè)上通常用加入過量的廉價原料的方法以提高另一種原

19、料的利業(yè)上通常用加入過量的廉價原料的方法以提高另一種原料的利用率用率，為了保證水楊酸能較為徹底地反應(yīng)為了保證水楊酸能較為徹底地反應(yīng)，顯然要加入過量的顯然要加入過量的醋酸酐醋酸酐。 (2)阿司匹林分子中含有一個羧基阿司匹林分子中含有一個羧基，具有酸性具有酸性，酸性比碳酸強酸性比碳酸強，顯然可以與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)顯然可以與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽而溶解生成相應(yīng)的鹽而溶解。但阿但阿司匹林的酸性不如鹽酸強司匹林的酸性不如鹽酸強，所以生成的鹽加入到濃鹽酸中后所以生成的鹽加入到濃鹽酸中后，又可重新生成阿司匹林又可重新生成阿司匹林。析出的阿司匹林通過過濾得到析出的阿司匹林通過過濾得到，但其但其表面有一些雜質(zhì)表面有一些雜質(zhì)，需要通過洗滌除去需要通過洗滌除去，這樣就可得到較為純凈這樣就可得到較為純凈的阿司匹林了的阿司匹林了。 答案答案 (1) 過濾過濾 洗滌洗滌