乙酰水楊酸制備實驗的改進

摘要：在乙酰水楊酸的制備實驗中，針對存在的問題，利用雜多酸代替濃硫酸作催化劑，并通過加熱共沸物來實現區間相近溫度的控制來改進實驗，使生產率得以提高，減少副產物，減少環境污染，實驗更加準確，提高安全性。

關鍵詞：乙酰水楊酸；制備；改進；雜多酸

早在18世紀，人們已從柳樹皮中提取了水楊酸，可以作為止痛、退熱和抗炎的藥物，常用于治療風濕病和關節炎，但對腸胃刺激較大。到19世紀末，人們終于成功地合成了可以替代水楊酸的有效藥物-乙酰水楊酸，乙酰水楊酸又叫阿司匹林。阿司匹林目前仍然是一個廣泛使用的具有解熱止痛作用治療感冒的藥物。乙酰水楊酸是一種具有雙官能團的化合物，一個是酚羥基，一個是羧基，羧基和羥基都可以發生酯化，而且還可以形成分子內氫鍵，阻礙酰化和酯化反應的發生。

1 實驗原理

乙酰水楊酸為白色針狀或板狀結晶或粉末，熔點135～140℃，無氣味，微帶酸味，在干燥空氣中穩定，在潮濕空氣中緩緩水解成水楊酸和乙酸。在乙醇中易溶，在乙醚和氯仿中溶解，微溶于水，在氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液中能溶解，但同時會發生分解。該品1g能溶于300ml水、5ml醇、10-15ml醚或17ml氯仿。

傳統制備乙酰水楊酸的方法是將水楊酸與乙酐作用，通過乙酰化反應，使水楊酸分子中酚羥基上的氫原子被乙酰基取代生成乙酰水楊酸。加入少量濃硫酸作催化劑，其作用是破壞水楊酸分子中羧基與酚羥基間形成的氫鍵，從而使酰化反應容易完成。反應方程式如下：

2 乙酰水楊酸的制備改進前后的比較

實驗藥品及物理常數：

實驗儀器：大試管、水浴鍋、酒精燈、溫度計、燒杯、布氏漏斗、吸濾瓶、水泵、量筒、安全瓶、表面皿等。

在50mL錐形瓶中依次加入1.0g水楊酸、2.5mL乙酸酐、2滴濃硫酸搖勻，使水楊酸溶解。將錐形瓶置于90℃的熱水浴中，加熱10min，并不時地振搖。然后，停止加熱，待反應混合物冷卻至室溫后，緩緩加入15mL水，邊加水邊振搖。將錐形瓶放在冷水浴中冷卻使晶體完全析出、抽濾，并用少量冷水洗滌，抽干，得乙酰水楊酸粗產品。將粗產品轉入到100mL燒杯中，加入飽和碳酸氫鈉水溶液，邊加邊攪拌，直到不再有二氧化碳產生為止。抽濾，除去不溶性聚合物。

3 結果討論

3.1 傳統制備乙酰水楊酸存在的缺點

3.1.1 用濃硫酸作催化劑的缺點

健康危害：對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。蒸氣或霧可引起結膜炎、結膜水腫、角膜混濁，以致失明；引起呼吸道刺激，重者發生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡。皮膚灼傷輕者出現紅斑、重者形成潰瘍。濺入眼內可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以至失明。

環境危害：對環境有危害，對水體和土壤可造成污染。

燃爆危險：本品助燃，具強腐蝕性、強刺激性，可致人體灼傷。

綜上所述，濃硫酸作催化劑危害人類生命健康，不符合綠色化學發展需求，不符合低碳環保理念。

3.1.2 水浴加熱的缺點

溫度控制方面，因為乙酰水楊酸是水楊酸（鄰羥基苯甲酸）和乙酰酐在少量濃硫酸催化下脫水而制得，因此實驗過程中需要水浴加熱。此反應有副產物，存在溫度難以控制而導致產量減少的問題，在水浴過程中溫度極易過高，如果升溫過快，溫度控制不好就會導致產率的降低，副產物過多，腐蝕設備污染環境。以上是傳統制備乙酰水楊酸存在的缺點，急需改進。

3.2 制備乙酰水楊酸的改進方法

3.2.1 利用雜多酸代替濃硫酸進行催化

雜多酸是由不同的含氧酸縮合而制得的縮合含氧酸的總稱，是強度均勻的質子酸，并且有氧化還原的能力。雜多酸具有一般配合物和金屬氧化物的主要結構特征，有電子和質子轉移的貯藏能力；不同的元素可表現出其酸性和氧化還原性的差別，使其催化性能可控，有利于催化劑設計；易溶于水和有機溶劑，可負載于硅凝膠或活性碳等物質，顯示出很高的催化能力及選擇性，可用于均相和非均相催化反應系統；具有較好的熱穩定性。

雜多酸H3PW12O40通過改變分子組成，可調節酸強度和氧化還原性能。它不但具有很高的催化活性和酸性，而且穩定性好，是一種多功能的新型催化劑，可作均相及非均相反應，甚至可作相轉移催化劑，對環境無污染，是一類大有前途的綠色催化劑。雜多酸在本實驗中充分體現了無污染的特點，與傳統催化劑濃硫酸相比，對儀器腐蝕性小，對操作者的危害小，實驗安全性大大增加，并且有效的提高了生產率，而且雜多酸活性高，穩定性好，選擇性優秀，反應條件溫和，對環境無污染，大大減少或者克服了傳統工藝（濃硫酸催化工藝）所存在的嚴重污染環境和腐蝕設備的問題，提高了產品質量和收率，具有良好的經濟效益和社會效益。

3.2.2 用共沸物代替水浴加熱

水浴加熱時實驗中經常使用的加熱方法，可以使藥品受熱均勻，充分反應，，但是水的沸點是100℃，此實驗要控制在80~90℃，在控制溫度方面，制備時可將水浴加熱中的水換為水與異丙醇的二元共沸物，這樣就可以使得溫度區間控制在80~90攝氏度，可以減少副產物，增加產率。利用共沸物進行水浴加熱的方法也可以廣泛應用于其他實驗中，更好的控制反應溫度。

首先量取水楊酸和醋酐，將錐形瓶中放入稱量好的水楊酸，醋酐，并滴入雜多酸H3PW12O40，輕輕搖蕩錐形瓶使固體溶解，然后在85左右的異丙醇與的共沸物中加熱約20分鐘，從水浴中移出錐形瓶，當內容物溫熱時慢慢地入3～5ml冰水，此時反應放熱，直至沸騰。反應平穩后，再加入40ml水，用冰水浴冷卻并用玻璃棒不停攪拌，使結晶完全析出。抽濾，用少量冰水洗滌兩次。利用此方法使得副產物大量減少，減少對儀器的腐蝕，體現綠色化學的理念。

4 結束語

乙酰水楊酸能減少人們的心臟病或中風的發病機會，減緩偏頭痛癥狀。定期服用該藥者還可以減少腸癌、胃癌和食管癌的發病率。乙酰水楊酸還可以使人體的角膜組織保持彈性，緩解輕度或中度的鈍疼痛，臨床可用于預防暫時性腦缺血發作(TIA)、心肌梗塞、心房顫動、人工心臟瓣膜、動靜脈瘺或其他手術后的血栓形成，也可用于治療不穩定型心絞痛，副作用較少。實驗室制備乙酰水楊酸的實驗是化學專業必須做的實驗，雜多酸在制備乙酰水楊酸改進實驗中充分體現了無污染的特點，腐蝕性小，危害小，活性高，穩定性好，選擇性優秀，反應條件溫和，減少了藥品的浪費，增加了產率，減少了副產物，提高了產品質量和收率，實驗安全性大大增加，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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