1、乙酰水楊酸的制備方法探究化學專業學生 李貝貝指導教師 周芳霞摘要：乙酰水楊酸是日常生活中非常重要的藥物之一，文章系統的探究了關于阿司匹林的制備方法。從發展歷程、作用、危害三方面對阿司匹林進行了介紹，簡單講述了傳統制備乙酰水楊酸的化學方法。針對傳統方法，對微波輻射和利用共沸物進行水浴加熱合成乙酰水楊酸的兩種改進方法進行了研究?？疾炝瞬菟帷⒘蛩釟溻c和路易斯酸NiSO4作催化劑制備乙酰水楊酸的可實施性，通過分析前人實驗數據，系統的探究了硫酸氫鈉作催化劑條件下，催化劑用量、反應摩爾比、微波輻射功率、輻射時間等多種因素對乙酰水楊酸的合成的影響。 關鍵詞：乙酰水楊酸 制備 催化劑 合成引言乙酰水楊酸自從問

2、世以來一直深受各界歡迎，到目前為止，阿司匹林已應用百年，成為醫藥史上三大經典藥物之一，至今它仍是世界上應用最廣泛的解熱、鎮痛和抗炎藥，也是作為比較和評價其他藥物的標準制劑。隨著科技的發展與時代的進步，它的作用不斷被發現，作為一種日常藥物之一，其具有解熱鎮痛、抗炎、抗風濕等作用。在臨床上乙酰水楊酸被用來進行多種疾病的治療，本品可以有效防治食道癌、直腸和結腸癌等癌癥，還具有抑制血小板聚集的作用，防止血栓形成。從古至今科學家們對乙酰水楊酸的研究就未停止過。許多院校都開設了乙酰水楊酸的制備的有機化學實驗教學，通過此項教學，可以幫助學生掌握有機化學物質分離提純的方法，為以后課程、教學打下堅實的基礎、但目

3、前的實驗效果都不理想，傳統的制備乙酰水楊酸的化學方法，耗時耗材，而且其產物的提取純度也非常有限，不盡人意。針對這些問題，科學家們致力于改進合成方法的研究，力求生產效率提高，減少副產物 ，避免環境的污染，使得實驗得以更加準確 ，大大提升實驗的有效性。隨著人們對其需求的增加，乙酰水楊酸的合成產率開始受到各界研究者們的重視。傳統的合成方法產率有限，且用濃硫酸1作催化劑，各種實驗數據都表明對環境造成一定的破壞，隨后研究者們通過實驗探究了多種新型合成方法，為了能夠找出綠色高效的乙酰水楊酸的合成技術，,尋找新的催化劑成為研究的新課題，有用對甲苯磺酸2，3，乙酸鈉4，三氯稀土5，鎢硅酸6等作催化劑合成乙酰水

4、楊酸的研究，還有 用微波輻射合成乙酰水楊酸7,8 的研究。論文對濃硫酸、草酸、硫酸氫鈉以及路易斯酸NiSO4作催化劑的條件下的實驗優缺點進行了整理與探究，此外還介紹了兩種新型乙酰水楊酸的合成實驗方法：微波輻射下的乙酰水楊酸合成、利用共沸物加熱的乙酰水楊酸合成。1 乙酰水楊酸 11 乙酰水楊酸的簡介111 化學中的乙酰水楊酸 化學名稱:2-(乙酰氧基)苯甲酸，也叫作乙酰基柳酸、醋柳酸。乙酰水楊酸作為日常生活用藥之一，是歷史悠久的解熱鎮痛藥，是一種聞名世界的老資格藥品，很受人們歡迎。其分子相對質量是180.16，熔點是1.35。 乙酰水楊酸為白色結晶或結晶性粉末，味微酸，微帶醋酸臭，性質不穩定，易

5、溶于乙醇，溶于氯仿和乙醚，微溶于水。化學性質主要分為三個大的方面（1）酸的通性；（2）酯化反應；（3）水解反應 。還能夠與NaOH發生反應 ，被碳酸鈉和氫氧化鈉溶液溶解和分解。通常以水楊酸為原料，使它與乙酸酐經過乙?；苯臃磻纯芍苽涑霭⑺酒チ帧Ｔ诔睗竦目諝庵袝纸獬伤畻钏岷痛姿岵лp微酸臭味，因此貯藏時應該注意置于密閉、干燥處，以防止其分解。112 醫用中的阿司匹林 在醫用中，一般阿司匹林用以口服后從而達到其解熱、止痛、抗血小板聚集等的作用，止痛這是乙酰水楊酸最基本的作用，能夠緩解頭痛、神經痛、肌肉痛、關節痛、類風濕性關節炎及牙痛 。乙酰水楊酸可有效防止血栓形成，在臨床中，常用于預防心腦

6、血管疾病的發作或其他手術后的血栓形成。還可用于膽道蛔蟲治療。值得注意的是，阿司匹林雖然有如此大的價值，但是它仍存在著不可忽視的危害和缺陷，作為一種藥物和化學品，它有著一定的毒性和副作用，服用不當可能會會刺激 胃黏膜從而引起潰瘍病，或誘發間質性腎炎等。因此在使用阿司匹林治療一般感冒和疼痛以外的疾病 ，一定要在醫生的指示下服用。12 乙酰水楊酸的研發歷史121 乙酰水楊酸的問世 阿司匹林自1899年上市以來，一直深受人們追捧 ，作為歷史上三大經典藥物之一，即使是在科技發達的現在，雖然出現了各種各樣的新的止痛藥物，它憑借物美價廉的特點仍然得到人們的青睞。1898年，由德國化學家霍夫曼成功合成出乙酰水

7、楊酸，霍夫曼查閱了大量資料，對水楊酸及其一系列化合物的性能進行了多次實驗分析，他發現水楊酸經過酯化生成的乙酰水楊酸，不僅酸性、毒性和副作用都降低了，而且很好的保持了水楊酸治病的作用。其后由拜耳公司推向市場，并命名為阿司匹林。阿司匹林上市以后，需求量迅速增加，這為拜耳公司帶來了巨大的收益，同時霍夫曼也因為發現了乙酰水楊酸而名揚天下。 在這之前法國的化學家熱拉爾在1853年首先合成了乙酰水楊酸，但是當時并沒有引起人們的重視。122 從楊柳到乙酰水楊酸 乙酰水楊酸的合成最終追溯到楊柳，從楊柳到乙酰水楊酸，這一路的研究過程經過了無數科學家們的努力。楊柳中含有水楊苷C13H18O7,水楊苷在人體內分解為

8、水楊醇和葡萄糖分子，然后水楊醇被氧化成水楊酸，水楊酸在當時已經被人們用于止痛。隨后又有科學家從其他植物中提取出了水楊酸，但是天然植物中含有的水楊酸提取過程并不簡單，耗時耗力，不僅如此，水楊酸用于治病副作用很強，它容易刺激胃，造成胃出血，嚴重者導致胃潰瘍。后來，德國化學家赫爾曼 -柯爾柏發明了以苯酚為原料合成水楊酸9的方法 ，實現了水楊酸的工業化生產，使得水楊酸的價格大大降低。其后，法國化學家熱拉爾在1853年用水楊酸和乙酸酐反應制得乙酰水楊酸，熱拉爾發明的方法一直沿用到了今天。2 乙酰水楊酸的作用 21 乙酰水楊酸的醫用價值 乙酰水楊酸在醫學中叫做阿司匹林，是一種常見的解熱、止疼及抗風濕類的藥

9、物，所以常用來治療各種疼痛，如牙疼、頭疼、肌肉酸痛等。另外，阿司匹林還可以預防和治療冠心病、糖尿病、白內障、老年癡呆、心肌梗死過后的長期治療。經研究，服用阿司匹 林能大大降低使膽道再次結石的可能性，能夠有效的防治乳腺癌、肺癌、皮膚癌等疾病。有醫生曾做過相關實驗觀察發現乙酰水楊酸對冠心病的治療起到了很大的作用。研究證明阿司匹林對前列腺素合成有抑制作用，能夠起到了止痛的作用。 它的這種抑制作用可以治療對前列腺素增多而引起的腹瀉。乙酰水楊酸也是其他藥物的中間體，以乙酰水楊酸為主藥的多種復方制劑也受到大家的歡迎。比如：復方阿司匹林、撲爾感冒片、復方撲爾敏、小兒退熱片等藥，都屬于阿司匹林 “家族”。22

10、 乙酰水楊酸的其他價值乙酰水楊酸除了上述的藥用價值外，還具有許多其他不可忽視的珍貴價值。銀杏是世界上珍稀裸子植物之一，具有很高的藥用價值，我國近年來對銀杏的開發利用十分活躍，但是天然銀杏生產周期長，且幼苗易患苗木莖腐病，無法滿足市場對銀杏的需要。同時還能降低幼苗莖腐病發病率；產量提高，有效改善銀杏品質。不僅僅是對于銀杏而言，在農業上，阿司匹林對農作物有良好的增產，抗旱等特殊功效，可增強農作物的抗旱、抗扛倒伏能力，起到了提高農作物產量的作用。到目前為止，它的作用還在一直被不斷的發現中。3 乙酰水楊酸的危害口服阿司匹林可直接剌激胃黏膜引起胃腸道癥狀，這是阿司匹林最常見的不良反應，會引起惡心嘔吐等癥

11、狀。個別患者服用阿司匹林后會引起皮疹、哮喘等過敏反應。這是因為阿司匹林抑制前列腺素的生成。阿司匹林服用量過大時會出現水楊酸反應，會導致暈眩、耳鳴，嚴重者更是會出現精神錯亂、昏迷等，一般停藥2-3天后便可完全恢復。阿司匹林用于治療兒童流感或水痘治療時可能引起瑞氏綜合征。瑞氏綜合征一般認為與下列因素有關：如病毒、水楊酸鹽、外源性病毒、內在代謝缺陷等，各因素可相互影響而造成。因此臨床上病毒性感冒時不提倡使用阿司匹林。乙酰水楊酸的不當使用還有可能破壞肝、腎功能，造成出血、溶血、造血功能障礙。因此，阿司匹林雖然是一種有效地解熱鎮痛藥物，但是其危害也不容小覷。4 乙酰水楊酸的制備自乙酰水楊酸問世以后，就有

12、很多研究者對其合成制備方案不斷進行改進，力求達到更高的產率，并盡可能對環境造成較小的危害，本文作者閱讀了大量相關文章以后，對以下幾種方法進行了簡單論述。41 關于催化劑 在乙酰水楊酸的制備試驗中，傳統的方法中所用催化劑是濃硫酸，但是此種方法反應時間長，耗能多，反應過程中產生副作用，對環境造成很大危害。隨著科技與知識的發展，研究者們開始嘗試用其他更好的化學物來代替濃硫酸，從而達到提高產物、減小破壞的新局面。411 草酸與硫酸氫鈉 稱取一定物質的量比的水楊酸和新蒸餾的乙酸酐，分別與一定量的草酸、硫酸氫鈉一起加入干燥的圓燒瓶中，置于恒溫水浴鍋中保持回流溫度在最佳反應條件下反應一段時間，觀察試驗現象。

13、反應結束后，緩慢冷卻至室溫，加入適量蒸餾水攪拌，充分冷卻，使之完全結晶。進行抽濾，用少量蒸餾水洗滌濾渣數次，加入飽和碳酸氫鈉溶液至無氣體放出，攪拌，過濾除去副產物，經干燥后得到乙酰水楊酸粗產品。將粗產品用乙醇水溶液進行重結晶提純，經干燥后得到白色晶體。稱量計算產率。通過前人實驗數據10,11：草酸催化劑下，乙酰水楊酸產率達到66.5%，硫酸氫鈉催化劑下，乙酰水楊酸的產率達到了77.3%。經過比較分析，發現硫酸氫鈉與草酸催化下的乙酰水楊酸的產率都得到了不同程度的提高，相比較而言，硫酸氫鈉的效果更好一些，做到了有機實驗低危害的效果。另外研究表明由水楊酸與乙酐酯化合成阿司匹林，用一水硫酸氫鈉為催化劑

14、，硫酸氫鈉作催化劑合成阿司匹林的效果與濃硫酸催化劑下的阿司匹林合成其效果是差不多的，但是前者實驗操作更加安全，硫酸氫鈉難溶于有機溶劑，這使得實驗能夠成功分離回收，可重復使用，并且極少有碳酸氫鈉的不溶副產物產生，呈現純白晶體，。通過該種方法制得的阿司匹林產率產率較高，因此這種方法12在追求綠色和諧發展的二十一世紀里受到人們的青睞。412 路易斯酸NiSO4 研究者們通過大量實驗13證明了通過控制用量與條件，路易斯酸NiSO4可以作為一種很好的催化劑投入生產。其實驗室制備的最佳條件是：2.0g的水楊酸與5.0mL的乙酸酐反應，在0.4g的催化劑NiSO4催化作用下, 在80 溫度下反應 30 mi

15、n,則乙酰水楊酸的產率可高達 85.2%。路易斯酸作催化劑對比傳統的濃硫酸 作為催化劑合成阿司匹林有更好的效果 ,且對實驗設備不會造成腐蝕, 對環境污染小, 更符合二十一世紀綠色化學的要求。 42 傳統制備方法探究 本實驗制備是在濃硫酸作催化作用下，水楊酸 (鄰羥基苯甲酸 )與乙酸酐進行酯化反應 ,乙酸酐在酸性條件下，形成穩定的中間體，增加了羰基碳原子 的電正性。水楊酸分子中酚羥基氧上存在孤對電子，通過乙?；磻顾畻钏岱肿又蟹恿u基上的氫原子被乙酰基取代生成乙酰水楊酸。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?；磻菀淄瓿?，43 改進制備方法探究 傳統的合

16、成方法不僅產率受限，而且對環境也會造成很大的危害。第一點，實驗過程中，催化劑濃硫酸對皮膚、粘膜等組織有強烈的刺激和腐蝕作用。試驗結束后其廢液若進入到土地中，會破壞土壤，進而影響植物生長，破壞水質，不管是人類還是自然界都會因此受到傷害。第二點，實驗過程中需要進行水浴加熱，而溫度控制如果做的不好，此反應會產生副反應，得到副產物，會直接影響實驗結果，從而降低乙酰水楊酸的合成產率，對實驗設備也會有一定的腐蝕。這些都是傳統方法中會出現的不可避免的問題。為此，研究者們經過不斷努力，對實驗方法又進行了改進，在此對以下兩種方法進行了分析探究。431 微波輻射下乙酰水楊酸的快速合成 為了建立乙酰水楊酸的快速合成

17、方法，有研究者進行了以下實驗方法：將水楊酸和乙酸酐作為反應原料，以濃硫酸作催化劑，采用不同的微波輻射功率、反應時間及原料摩爾配比等合成乙酰水楊酸，經過實驗驗證14了解這些因素對收率的影響。結果發現使用140 W的微波輻射功率，在n（水楊酸）：n（乙酸酐）=1：2.0的條件下，5 g水楊酸中加0.36 g濃硫酸（為水楊酸質量的6%），反應時間為60 s時，反應效果最佳，產品收率為90.8%。微波輻射條件下乙酸水楊酸的快速合成法有效的改善了傳統方法反應時間長、產率低、能耗大的缺陷。但是因為該法仍以濃硫酸為催化劑，仍存在環境污染與腐蝕設備問題，不適合21世紀綠色合成的可持續發展要求。 在這里有研究者

18、提出使用無水三氮化鋁作催化劑15，控制微波功率為650W，輻射反應時間為2min，n（水楊酸）：n（乙酸酐）=1：3.0的實驗條件，此時乙酰水楊酸產率達到69.2%。雖然產率不如濃硫酸作催化劑時的產率高，但是解決了環境污染的問題。查閱文獻報道得知在微波輻射的實驗條件下，選擇不同的催化劑合成乙酰水楊酸，實驗的輻射功率一般 都會不下于400 w 7,16, 此外，通過分析前人16的實驗數據，由表1可見，硫酸氫鈉的催化效果較濃硫酸很好，只需要添加0.05 g就可使產率達82 .2 %，添加0 .2 g可使產率提高89 .5 %，再繼續增加催化劑用量，產率變化不明顯，因此催化劑用量以0 .2g/5g水

19、楊酸為宜，即催化劑用量為水楊酸質量的4 %。 由表2可見, 增加乙酸酐用量有利于產率的提高，但其比例在大于 12 后 ,即使增加乙酸酐的用量，產率變化趨勢也不大, 因此在該實驗條件下,最佳條件為 n(水楊酸)n(乙酸酐)=12 .0 。由表3看出，微波輻射功率為288W時產率較低,功率為648W時，產率較464W時降低，分析可知，這可能是由于溫度過高, 發生了聚合反應，造成產率的降低，,并給分離帶來困難。因此最優的輻射功率為 464 W 。由表4看出，產率隨微波輻射時間的變化趨勢與微波輻射功率的影響基本一致，輻射時間短或輻射時間長，都會影響乙酰水楊酸的產率。因此適宜輻射時間為 60s 。 由上

20、述可得出以下結論：A、用硫酸氫鈉催化和微波輻射合成乙酰水楊酸最佳實驗條件為n(水楊酸):n(乙酸酐)=1:2.0，催化劑用量為水楊酸的 4 %，微波輸出功率為464W，輻射時間為 60s，產率可達 89.5 %。B、此方法具有操作簡單、反應迅速、對設備腐蝕作用小、能源消耗少、產率較高等優點。生成的乙酸還可用堿回收制備乙酸鈉，符合環境友好、綠色化學的要求。432 利用共沸物進行水浴加熱 實驗過程中為了保證藥品受熱均勻，需要進行水浴加熱，此實驗其溫度要控制在80到90攝氏度之間才能保證實驗順利進行，因此在進行這個環節時我們用水與異丙醇的二元共沸物代替水浴加熱中的水，這樣就可以控制溫度區間在8090攝氏