阿司匹林合成表征及含量測定

1、一、實驗原理1、 阿斯匹林合成原理 阿斯匹林是由水楊酸(鄰羥基苯甲酸)和乙酐合成的。 水楊酸和醋酸酐反應完后，錐形瓶內混合物的成分為：乙酰水楊酸，醋酸，硫酸，未參與反應的水楊酸和醋酸酐。因此必須設法對產物提純。 乙酰水楊酸和水楊酸在冰水浴中可結晶析出，利用這一性質可除去硫酸，醋酸和醋酸酐。乙酰水楊酸和水楊酸均含有一個羧基，可以與堿反應生成鹽。又知乙酰水楊酸納溶于水而水楊酸鈉不溶于水。故可向乙酰水楊酸和水楊酸的混合物中加入飽和碳酸氫鈉溶液，經過濾便可除去水楊酸。再向溶液中加入酸，在冰水浴中使乙酰水楊酸結晶析出。便可得到較為純凈的阿司匹林晶體。 為了對合成的產品進行表征，需要對其進行進一步純化?？?/p>

2、以將部分產物溶于最少量的乙酸乙酯，趁熱過濾除去不溶物。濾液經冷卻后便可析出純凈的乙酰水楊酸晶體。2、阿司匹林的表征原理 可以用來表征阿司匹林的方法有很多，常見的有紅外光譜法，紫外光譜法，核磁共振譜圖法，質譜法，還可以結合折光率，熔點等物化性質進行表征。本實驗采用的是紅外光譜法結合熔點表征合成的阿司匹林。 紅外光譜測定技術的有關知識目前紅外吸收光譜主要應用于未知化合物的結構測定，是最有效的分析手段之一。 紅外吸收光譜主要是分子的振動產生的，轉動運動也影響到振動運動而產生偶極矩的變化，因而在紅外光譜區(qū)實際所測得的譜圖是分子的振動與轉動運動的加和表現(xiàn)，因此紅外光譜又稱為分子的振轉光譜。由于每一種分子

3、中的各個原子之間的振動形式十分復雜，即使是簡單的化合物，其紅外光譜圖也是復雜而又其特征的。因此可以通過分析化合物的紅外譜圖獲得許多反映分子所帶官能團的信息，從而對化合物進行表征。 當用一束具有連續(xù)波長的紅外光照射物質時，該物質的分子就會吸收一定波長的紅外光的能量，并轉化為分子的振動能量和轉動能量。以波長或波數(shù)為橫坐標，以透光率或吸光度為縱坐標，記錄其吸收曲線，即得到該物質的紅外吸收光譜。 紅外光譜中，在40001300cm-1范圍內，每一紅外吸收峰都和一定的官能團相對應，這個區(qū)域成為官能團區(qū)。1300600 cm-1區(qū)域中雖然一些吸收也對應于一定的官能團，但大量的吸收峰并不與特定官能團相對應，

4、僅顯示化合物的紅外特征，稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)吸收的峰形和峰強度對判斷化合物的結構有重要作用。乙酰水楊酸，其分子中存在著苯環(huán)、芳烴CH鍵、羧基、酯鍵等官能團和化學鍵，就必然在其紅外譜圖上出現(xiàn)與它們相應的吸收峰。 圖1 乙酰水楊酸（阿斯匹林）在HCCl3中的紅外光譜圖1.芳烴CH伸縮振動（3100cm-1 ）.羧基COOH中O-H伸縮振動(2800cm-1 ) 2, 3.芳環(huán)與酯鍵C=O (1750cm-1 )羧基(1700cm-1 )伸縮振動 4.芳環(huán)C=C-O伸縮振動 5.芳環(huán)與C=O共軛，環(huán)振動吸收（1580cm） 6.芳環(huán)二元取代（鄰位）伸縮振動 要獲得一張好的紅外光譜譜圖，首先要有一臺好的

5、紅外光譜儀，此外還要注意制備樣品的方法和技術。 制備樣品時特別要注意三點：一是樣品中絕不應含游離水，因為水的存在不僅會損壞吸收池，還會干擾試樣的吸收面貌；二是樣品應是純品，若含雜質，由于它們的光譜重疊，無法分析；三是樣品的濃度和測試厚度要適當，因為如控制吸收峰的透射率大都處于2060范圍內，就能得到很好的譜圖。 通常制備固體樣品常用壓片法和糊狀法。 所謂壓片法，是將1mg左右的固體樣品與100mg左右的KBr混合均勻，在瑪瑙研缽中研成2m左右的細粉，裝填在壓膜上下墊片之間，而后在油壓機上壓成透明的薄片（13mm），將此薄片放在固體樣品吸收池中進行測定。由于KBr極易吸潮，所以要特別注意從制樣到

6、獲得譜圖全過程的干燥操作糊狀法是指將研細的樣品加幾滴液體石蠟油或氟化煤油等糊劑在瑪瑙研缽中研成糊狀，涂到可拆的液體吸收池的鹽片上，再蓋上另一鹽片，制成均勻的薄層用于測定。 固體樣品也可以將其配制成溶液進行測定，其測定方法與液體樣品測定法相同。配制溶液時溶劑的選擇很重要，一般要求溶劑一要對固體樣品有較大的溶解度，二要具備在紅外光區(qū)域內透明，三要對固體樣品不發(fā)生強的溶劑效應，四要與固體樣品特征峰不重疊，五要不腐蝕吸收池的鹽片。通常用CS2，CCl4，CHCl3等作溶劑，視樣品而定。溶液的濃度多配成0.051.0。 液體(含溶液)樣品通常使用可拆吸收池。將樣品滴在鹽片上再蓋上另一鹽片，借助擰緊吸收池

7、架上的螺絲來夾緊兩鹽片，使樣品形成一薄膜，因此，液體樣品法又稱薄膜法。3.阿司匹林的含量測定原理 常見的用于測定化合物含量的方法均可用于測量產物中阿司匹林的含量。 如傳統(tǒng)的化學方法，紫外分光光度法，電化學方法，熒光法以及高效液相色譜法。 本實驗采用傳統(tǒng)化學方法和紫外分光光度法測定粗產品中阿司匹林的含量。 紫外光譜測定技術的有關知識 紫外吸收光譜是分子中價電子產生的，按分子軌道理論，有機物分子中有幾種不同的價電子：形成單鍵的稱為電子，形成雙鍵的電子稱為電子，雜原子含未成對的孤對電子稱為n電子。當他們吸收一定的能量后，價電子將從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，即從成鍵軌道躍遷到反鍵軌道。有機化合物價電子躍遷類型

8、有*，n*，n*，。各種躍遷所需能量即吸收波長不同，表示如下：能量大小順序 * n*n*吸收波長/nm 約150 約200 200 200400 紫外吸收光譜靈敏度很高，摩爾吸光系數(shù)可達104105，可進行定量分析，其max和max也是定性分析的根據(jù)。但物質的紫外吸收光譜基本上是分子中生色團及助色團的特性，而不是整個分子的特性。所以單根據(jù)紫外吸收光譜，不能完全決定物質的分子結構，還必須與IR，NMR，MC等方法配合起來，才能得出可開結論。 紫外吸光光度發(fā)的定量測定原理及步驟與可見光吸光光度法相同，都遵守比爾定律。其應用十分廣泛，紫外吸光光度法可用來直接測定混合物中某些組分的含量。 再過量的氫氧

9、化鈉介質中，阿司匹林定量水解為水楊酸，其在290300nm處有較強的紫外吸收，且其吸光度在一定條件下，與阿司匹林的濃度呈線性關系，因此，在合適條件下，可用紫外分光光度法測定阿司匹林的含量。 乙酰水楊酸結構式中含有一個羧基，為一元酸，可用化學方法直接進行定量分析。由于乙酰水楊酸的乙酰基容易水解，產生乙酸和水楊酸。所以用氫氧化鈉溶液滴定時，分析結果將偏高。實驗中可用冰水浴控制反應溫度在100C以下，在中性乙醇溶液中以酚酞為指示劑用氫氧化鈉標準溶液滴定，可有效防止乙酰基的水解，得到較為理想的結果。 利用紫外分光光度計測定試樣中某單組分含量時，其原理與一般比色分析相同:即將待測試樣的純品配成一系列標準

10、溶液，事先繪制紫外吸收曲線，找出max波長。然后在該波長下測試一系列不同濃度的標準溶液的光密度。以光密度作縱坐標，濃度作橫坐標繪出標準曲線。由待測未知樣品溶液的光密度對照標準曲線，就可以找出其含量。當測混合物中幾個組分含量時，如果這些組分的則可按程序逐一在各自不同的max處分別測得各組分含量。max互相不重疊，max如果這些組分的有一定程度的重疊而彼此有干擾時，則用解聯(lián)立方程的方2和3。法:設混合物含有A,B,C 3個待測組分。則事先用A、B及C 3種純粹樣品的標準溶液分別求出它們的最大吸收峰(盡可能重疊較小的峰)，波長為1、在這3種波長下各求得A，B和C組分的比消光系數(shù)，若測得未知樣品溶液在

11、這3種波長處的光密度 ，則試樣中A，B，C組分的濃度CA，CB及CC可由下列3個聯(lián)立方程求出：二、實驗藥品和儀器1.實驗藥品水楊酸（CP），醋酸酐（CP），硫酸（AR），飽和NaHCO3溶液，乙酰水楊酸（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），鄰苯二甲酸氫鉀（AR），0.1%酚酞乙醇溶液，冰。2.實驗儀器磨口錐形瓶（125ml）,錐形瓶（250ml），燒杯（250ml,20ml）,移液管（2ml,5ml），量筒（100ml）,堿式滴定管（50ml），移液管（25ml）,布氏漏斗， 玻璃漏

12、斗，吸濾瓶，,表面皿，定性濾紙,電爐，溫度計（150），分析天平 ,紅外烘干箱 ；FW-4A型壓片機； TJ270-3A紅外分光度計; TU-1800 uv-vis spectrophotometer。三、實驗步驟1、阿司匹林的合成 在125ml錐形瓶中加入2g水楊酸、5ml乙酸酐和5滴濃硫酸，搖動錐形瓶使水楊酸全都溶解后，在水浴上加熱5-10min，控制浴溫在85-90。冷至室溫，即有乙酰水楊酸結晶析出。如不結晶，可用玻璃棒摩擦瓶壁并將反應物置于冰水中冷卻使結晶產生。加入50ml水，將混合物繼續(xù)在冰水浴中冷卻使結晶完全。減壓過濾，用濾液反復淋洗錐形瓶，直至所有結晶都被收集到布氏漏斗中。每次用

13、少量冷水洗滌結晶幾次，繼續(xù)抽吸將溶劑盡量抽干。粗產物轉移到表面皿上，在空氣中風干，稱重。 將粗產物轉移至150ml燒杯中，在攪拌下加入25ml飽和碳酸氫鈉溶液，加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘，直至無氣泡產生。抽氣過濾，副產物聚合物應被濾出，用5-10ml水沖洗漏斗，合并濾液 ，倒入預先盛有4-5ml濃HCl和10ml水混合液的燒杯中，攪拌均勻，即有乙酰水楊酸結晶析出。將燒杯置于冰水浴中冷卻，使結晶完全。減壓過濾，用潔凈的玻璃塞擠壓慮餅，盡量抽去濾液，再用冷水洗滌2-3次，抽干水分。將結晶轉移至表面皿上干燥。取幾粒結晶加入盛有5ml水的試管中，加入1-2滴1%FeCl3溶液，觀察有無顏色反應。 為了得到更

14、純的產品，可將上述結晶的一半溶于少量的乙酸乙酯中（約需23 ml），溶解時應在水浴上小心加熱。如有不溶物出現(xiàn)，可用于熱過的玻璃漏斗趁熱過濾。將濾液冷至室溫，阿司匹林晶體析出。如不析出晶體，可在水浴上稍加濃縮，并將溶液置于冰水浴中冷卻，活用玻璃棒摩擦瓶壁，抽濾收集產物，干燥后測定熔點。 乙酰水楊酸為白色針狀晶體，熔點為135136. 本實驗約需4h。2、 乙酰水楊酸的鑒定（1)阿司匹林熔點的測定 在電熱熔點儀上測定熔點，文獻值133135乙酰水楊酸易受熱分解，因此熔點不很明顯，它的分解溫度為128135。測定熔點時，應將熱載體加熱至120左右，然后放入樣品測定。（2)紅外光譜鑒定產物 將上述已純

15、化并以干燥的乙酰水楊酸取出510mg，加入50mg溴化鉀，在瑪瑙研缽中研細，在紫外燈下干燥后，制成半透明的薄片（透光率大于60%），在紅外光譜以上掃描，得到產品的紅外光譜圖。 按同樣的方法，得到標準樣品的紅外光譜圖。比較兩種譜圖，并指出乙酰水楊酸重要的基團頻率。本實驗約需3h。3、乙酰水楊酸的含量分析酸堿滴定法測定乙酰水楊酸的含量(1)中性乙醇溶液的配制。 用量筒量取60ml95%乙醇溶液與燒杯中，加入12滴酚酞指示劑，用0.1molLNaOH標準溶液滴定至微紅色，蓋上表面皿，將此中性乙醇溶液冷卻至10以下備用。(2)0.1mol/LNaOH標準溶液配制與標定。 量取3.3ml飽和NaOH溶液

16、于試劑瓶中，加入500ml水，搖勻。稱取0.40.6g鄰苯二甲酸氫鉀三份于錐形瓶中，加入約25ml水，在電爐上加熱使鄰苯二甲酸氫鉀完全溶解。冷卻后，加入2滴酚酞，用0.1molLNaOH標準溶液滴定至溶液剛變?yōu)槲⒓t色且30s不退色為終點，記下消耗NaOH標準溶液的體積，根據(jù)消耗NaOH標準溶液的體積計算NaOH標準溶液的準確濃度，用molL表示。(3)乙酰水楊酸含量的測定。 準確稱取0.50.7本實驗合成的乙酰水楊酸三份，置于干凈干燥的250ml的錐形瓶中，分別加入20ml冷的中性乙醇溶液于上述稱好試樣的錐形瓶中，充分搖動使試樣充分溶解，在不超過10的條件下（加冰控制），加入12滴酚酞指示劑，

17、用0.1molLNaOH標準溶液滴定至溶液呈微紅色，且30s不褪色為終點。平行測定三次，計算產品中乙酰水楊酸的百分含量。本實驗約需4h。四.結果實驗中取用水楊酸的質量為：2.0g，水楊酸的摩爾質量為138.1g/mol。乙酰水楊酸的相對分子質量為180.2 g/mol，故阿司匹林的理論產量為：m=180.2*2.0/138.1=2.610g冷卻結晶不完全實驗室的溫度和壓強無法保持一致，對晶體的析出有影響抽濾過程中，有產物殘留，造成一定量的損失過濾時，用冷水洗滌仍有雜質附著在產物表面產品水分無法抽干儀器誤差和系統(tǒng)誤差五、注意事項 粗產品產率除去結晶，抽濾過程的損失及人為的操作失誤的原因，產率一般

18、。在實驗過程中，結晶后仍然用玻璃棒摩擦瓶壁是沒有很顯著的效果的，而結晶一旦形成，過飽和溶液也就會迅速的結晶，這時摩擦瓶壁只是多增加玻璃雜質而已。 精制粗產品后，不需要放于烘箱內烘干，過高的溫度會使產品分解而得不到結果，需要自然風干。 粗產品進一步提純的操作中，將粗產品溶于最少量的乙酸乙酯中，并在水浴上小心加熱。如有不溶物出現(xiàn)，可用預熱過的玻璃漏斗趁熱過濾。普通的玻璃漏斗過濾時流速慢，耗時長。將溶有乙酰水楊酸的乙酸乙酯倒入其中后，還未等濾液全部流出，漏斗和乙酸乙酯溶液就已經冷卻了。大量乙酰水楊酸會結晶析出，粘附在濾紙和玻璃漏斗下端玻璃管中，提純效果很差。 實驗中在粗產品的干燥過程中，若將粗產品長期置于烘箱中，部分粗產品