阿司匹林合成表征及含量测定一、实验原理1、 阿斯匹林合成原理阿斯匹林是由水杨酸 ( 邻羟基苯甲酸 ) 和乙酐合成的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2、阿司匹林的表征原理可以用来表征阿司匹林的方法有很多，常见的有红外光谱法，紫外光谱法，核磁共振谱图法，质谱法，还可以结合折光率，熔点等物化性质进行表征本实验采用的是红外光谱法结合熔点表征合成的阿司匹林红外光谱测定技术的有关知识目前红外吸收光谱主要应用于未知化合物的结构测定，是最有效的分析手段之一红外吸收光谱主要是分子的振动产生的，转动运动也影响到振动运动而产生偶极矩的变化，因而在红外光谱区实际所测得的谱图是分子的振动与转动运动的加和表现，因此红外光谱又称为分子的振转光谱。
由于每一种分子中的各个原子之间的振动形式十分复杂，即使是简单的化合物，其红外光谱图也是复杂而又其特征的因此可以通过分析化合物的红外谱图获得许多反映分子所带官能团的信息，从而对化合物进行表征当用一束具有连续波长的红外光照射物质时，该物质的分子就会吸收一定波长的红外光的能量，并转化为分子的振动能量和转动能量以波长或波数为横坐标，以透光率或吸光度为纵坐标，记录其吸收曲线，即得到该物质的红外吸收光谱红外光谱中，在 4000~1300cm-1 范围内，每一红外吸收峰都和一定的官能团相对应，这个区域成为官能团区 1300~600 cm-1 区域中虽然一些吸收也对应于一定的官能团，但大量的吸收峰并不与特定官能团相对应，仅显示化合物的红外特征，称为指纹区指纹区吸收的峰形和峰强度对判断化合物的结构有重要作用乙酰水杨酸，其分子中存在着苯环、芳烃 C—H 键、羧基、酯键等官能团和化学键，就必然在其红外谱图上出现与它们相应的吸收峰图 1 乙酰水杨酸（阿斯匹林）在 HCCl3中的红外光谱图1. 芳烃 C— H伸缩振动（～ 3100cm-1 ）. 羧基 COOH中 O-H伸缩振动 ( ～2800cm-1 ) 2, 3. 芳环与酯键 C=O( ～ 1750cm-1 ) 羧基 ( ～ 1700cm-1 ) 伸缩振动 4. 芳环 C=C-O伸缩振动 5. 芳环与 C=O共轭，环振动吸收（～ 1580cm） 6. 芳环二元取代（邻位）伸缩振动要获得一张好的红外光谱谱图，首先要有一台好的红外光谱仪，此外－１还要注意制备样品的方法和技术。
制备样品时特别要注意三点：一是样品中绝不应含游离水，因为水的存在不仅会损坏吸收池，还会干扰试样的吸收面貌；二是样品应是纯品，若含杂质，由于它们的光谱重叠，无法分析；三是样品的浓度和测试厚度要适当，因为如控制吸收峰的透射率大都处于 20％～ 60％范围内，就能得到很好的谱图通常制备固体样品常用压片法和糊状法所谓压片法，是将 1mg左右的固体样品与 100mg左右的 KBr 混合均匀，在玛瑙研钵中研成 2μm左右的细粉，装填在压膜上下垫片之间，而后在油压机上压成透明的薄片（Ф 13mm），将此薄片放在固体样品吸收池中进行测定 由于 KBr 极易吸潮，所以要特别注意从制样到获得谱图全过程的干燥操作糊状法是指将研细的样品加几滴液体石蜡油或氟化煤油等糊剂在玛瑙研钵中研成糊状，涂到可拆的液体吸收池的盐片上，再盖上另一盐片，制成均匀的薄层用于测定固体样品也可以将其配制成溶液进行测定，其测定方法与液体样品测定法相同配制溶液时溶剂的选择很重要，一般要求溶剂一要对固体样品有较大的溶解度，二要具备在红外光区域内透明，三要对固体样品不发生强的溶剂效应，四要与固体样品特征峰不重叠，五要不腐蚀吸收池的盐片通常用 CS2， CCl4，CHCl3等作溶剂，视样品而定。
溶液的浓度多配成 0.05 ％～ 1.0 ％液体 ( 含溶液 ) 样品通常使用可拆吸收池将样品滴在盐片上再盖上另一盐片，借助拧紧吸收池架上的螺丝来夹紧两盐片，使样品形成一薄膜，因此，液体样品法又称薄膜法3. 阿司匹林的含量测定原理常见的用于测定化合物含量的方法均可用于测量产物中阿司匹林的含量如传统的化学方法，紫外分光光度法，电化学方法，荧光法以及高效液相色谱法本实验采用传统化学方法和紫外分光光度法测定粗产品中阿司匹林的含量紫外光谱测定技术的有关知识紫外吸收光谱是分子中价电子产生的，按分子轨道理论，有机物分子中有几种不同的价电子：形成单键的称为 σ电子，形成双键的电子称为 Π电子，杂原子含未成对的孤对电子称为 n 电子当他们吸收一定的能量后，价电子将从基态跃迁到激发态，即从成键轨道跃迁到反键轨道有机化合物价电子跃迁类型有 σ→σ* ，n→σ* ，n→Π* ，Π→Π各种跃迁所需能量即吸收波长不同，表示如下：能量大小顺序 σ→σ * ＞ n →σ * ＞ n→Π* ＞Π→Π *吸收波长 /nm 约 150 约 200 ≥200 200~400紫外吸收光谱灵敏度很高，摩尔吸光系数 ε 可达 104~105，可进行定量分析，其 λ max和εmax也是定性分析的根据。
但物质的紫外吸收光谱基本上是分子中生色团及助色团的特性，而不是整个分子的特性所以单根据紫外吸收光谱，不能完全决定物质的分子结构，还必须与 IR ，NMR，MC等方法配合起来，才能得出可开结论紫外吸光光度发的定量测定原理及步骤与可见光吸光光度法相同，都遵守比尔定律其应用十分广泛，紫外吸光光度法可用来直接测定混合物中某些组分的含量再过量的氢氧化钠介质中，阿司匹林定量水解为水杨酸，其在290~300nm处有较强的紫外吸收，且其吸光度在一定条件下，与阿司匹林的浓度呈线性关系，因此，在合适条件下，可用紫外分光光度法测定阿司匹林的含量乙酰水杨酸结构式中含有一个羧基，为一元酸，可用化学方法直接进行定量分析由于乙酰水杨酸的乙酰基容易水解，产生乙酸和水杨酸所以用氢氧化钠溶液滴定时，分析结果将偏高实验中可用冰水浴控制反应温度在 100C以下，在中性乙醇溶液中以酚酞为指示剂用氢氧化钠标准溶液滴定，可有效防止乙酰基的水解，得到较为理想的结果利用紫外分光光度计测定试样中某单组分含量时，其原理与一般比色分析相同 : 即将待测试样的纯品配成一系列标准溶液，事先绘制紫外吸收曲线，找出λ max波长然后在该波长下测试一系列不同浓度的标准溶液的光密度。
以光密度作纵坐标，浓度作横坐标绘出标准曲线由待测未知样品溶液的光密度对照标准曲线，就可以找出其含量当测混合物中几个组分含量时，如果这些组分的 λ则可按程序逐一在各自不同的 λmax处分别测得各组分含量 max互相不重叠，max如果这些组分的 λ有一定程度的重叠而彼此有干扰时， 则用解联立方程的方2 和 λ3法 : 设混合物含有 A,B,C 3 个待测组分则事先用 A、 B 及 C 3 种纯粹样品的标准溶液分别求出它们的最大吸收峰 ( 尽可能重叠较小的峰 ) ，波长为 λ1、λ 在这 3 种波长下各求得 A，B 和 C 组分的比消光系数，若测得未知样品溶液在这 3 种波长处的光密度 ，则试样中 A， B， C 组分的浓度 CA，CB及 CC可由下列 3 个联立方程求出：二、实验药品和仪器1. 实验药品水杨酸（ 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。
2. 实验仪器磨口锥形瓶（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℃），分析天平 , 红外烘干箱 ；FW-4A型压片机；TJ270---3A红外分光度计;TU-1800uv-visspectrophotometer三、实验步骤1、阿司匹林的合成在 125ml 锥形瓶中加入 2g 水杨酸、 5ml 乙酸酐和 5 滴浓硫酸，摇动锥形瓶使水杨酸全都溶解后， 在水浴上加热 5-10min ，控制浴温在 85-90 ℃冷至室温，即有乙酰水杨酸结晶析出如不结晶，可用玻璃棒摩擦瓶壁并将反应物置于冰水中冷却使结晶产生 加入 50ml 水，将混合物继续在冰水浴中冷却使结晶完全减压过滤，用滤液反复淋洗锥形瓶，直至所有结晶都被收集到布氏漏斗中每次用少量冷水洗涤结晶几次，继续抽吸将溶剂尽量抽干粗产物转移到表面皿上，在空气中风干，称重将粗产物转移至 150ml 烧杯中，在搅拌下加入 25ml 饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无气泡产生。
抽气过滤，副产物聚合物应被滤出，用 5-10ml 水冲洗漏斗，合并滤液 ，倒入预先盛有 4-5ml 浓 HCl 和 10ml 水混合液的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸结晶析出将烧杯置于冰水浴中冷却，使结晶完全减压过滤，用洁净的玻璃塞挤压虑饼，尽量抽去滤液，再用冷水洗涤 2-3 次，抽干水分将结晶转移至表面皿上干燥取几粒结晶加入盛有 5ml 水的试管中，加入 1-2 滴 1%FeCl3溶液，观察有无颜色反应为了得到更纯的产品，可将上述结晶的一半溶于少量的乙酸乙酯中（约需 2~3 ml ），溶解时应在水浴上小心加热如有不溶物出现，可用于热过的玻璃漏斗趁热过滤将滤液冷至室温，阿司匹林晶体析出如不析出晶体，可在水浴上稍加浓缩，并将溶液置于冰水浴中冷却，活用玻璃棒摩擦瓶壁，抽滤收集产物，干燥后测定熔点乙酰水杨酸为白色针状晶体，熔点为 135~136℃.本实验约需 4h2、 乙酰水杨酸的鉴定（ 1) 阿司匹林熔点的测定在电热熔点仪上测定熔点， 文献值 133~135℃乙酰水杨酸易受热分解， 因此熔点不很明显，它的分解温度为 128~135℃测定熔点时，应将热载体加热至120℃左右，然后放入样品测定。
2) 红外光谱鉴定产物将上述已纯化并以干燥的乙酰水杨酸取出 5~10mg，加入 50mg溴化钾，在玛瑙研钵中研细，在紫外灯下干燥后，制成半透明的薄片（透光率大于 60%），在红外光谱以上扫描，得到产品的红外光谱图按同样的方法，得到标准样品的红外光谱图比较两种谱图，并指出乙酰水杨酸重要的基团频率本实验约需 3h3、乙酰水杨酸的含量分析酸碱滴定法测定乙酰水杨酸的含量(1) 中性乙醇溶液的配制用量筒量取 60ml95%乙醇溶液与烧杯中，加入 1~2 滴酚酞指示剂，用 0.1mol／ LNaOH标准溶液滴定至微红色，盖上表面皿，将此中性乙醇溶液冷却至 10℃以下备用2)0.1mol/LNaOH 标准溶液配制与标定量取 3.3ml 饱和 NaOH溶液于试剂瓶中，加入 500ml 水，摇匀称取 0.4~0.6g 邻苯二甲酸氢钾三份于锥形瓶中，加入约 25ml 水，在电炉上加热使邻苯二甲酸氢钾完全溶解冷却后，加入 2 滴酚酞，用 0.1mol ／ LNaOH标准溶液滴定至溶液刚变为微红色且 30s 不退色为终点，记下消耗 NaOH标准溶液的体积，根据消耗 NaOH标准溶液的体积计算 NaOH标准溶液的准确浓度， 用 mol ／L 表示。
3) 乙酰水杨酸含量的测定准确称取 0.5~0.7 本实验合成的乙酰水杨酸三份，置于干净干燥的 250ml 的锥形瓶中，分别加入 20ml 冷的中性乙醇溶液于上述称好试样的锥形瓶中，充分摇动使试样充分溶解，在不超过 10℃的条件下（加冰控制） ，加入 1~2 滴酚酞指示剂，用 0.1mol ／ LNaOH标准溶液滴定至溶液呈微红色，且 30s 不褪色为终点平行测定三次，计算产品中乙酰水杨酸的百分含量本实验约需 4h四. 结果实验中取用水杨酸的质量为： 2.0g ，水杨酸的摩尔质量为 138.1g/mol 乙酰水杨酸的相对分子质量为 180.2 g/mol ，故阿司匹林的理论产量为：②冷却结晶不完全③实验室的温度和压强无法保持一致，对晶体的析出有影响④抽滤过程中，有产物残留，造成一定量的损失⑤过滤时，用冷水洗涤仍有杂质附着在产物表面⑥产品水分无法抽干⑦仪器误差和系统误差五、注意事项粗产品产率除去结晶，抽滤过程的损失及人为的操作失误的原因，产率一般在实验过程中，结晶后仍然用玻璃棒摩擦瓶壁是没有很显著的效果的，而结晶一旦形成，过饱和溶液也就会迅速的结晶，这时摩擦瓶壁只是多增加玻璃杂质而已精制粗产品后，不需要放于烘箱内烘干，过高的温度会使产品分解而得不到结果，需要自然风干。
粗产品进一步提纯的操作中，将粗产品溶于最少量的乙酸乙酯中，并在水浴上小心加热如有不溶物出现，可用预热过的玻璃漏斗趁热过滤普通的玻璃漏斗过滤时流速慢，耗时长将溶有乙酰水杨酸的乙酸乙酯倒入其中后，还未等滤液全部流出，漏斗和乙酸乙酯溶液就已经冷却了大量乙酰水杨酸会结晶析出，粘附在滤纸和玻璃漏斗下端玻璃管中，提纯效果很差实验中在粗产品的干燥过程中，若将粗产品长期置于烘箱中，部分粗产品会泛黄用三氯化铁水溶液检验，可发现溶液变为紫色因此可判定乙酰水杨酸发生了分解生成了水杨酸所以粗产品最好风干六 . 参考文献[1] 袁华 , 有机化学实验 , 化学工业出版社 ,2008 年 8 月 ;[2] 胡春，有机化学实验 , 中国医药科技出版社 ,2007 年 3 月;[3] 万其进 , 仪器分析实验 , 化学工业出版社 ,2008 年 8 月;[4] 汪建民，基础化学实验，化学工业出版社， 2013 年 9 月，第 1 版[5] 武汉大学，分析化学（下） ，高等教育出版社 ,2007 年 5 月 , 第 5 版[6] 周卫国等．阿司匹林合成催化剂研究进展．化工生产与技术，2009,16 （ 6）[7] 王亦军，吕海涛．仪器分析实验 , 化学工业出版社， 2009 年 6 月。