化学波谱分析实验讲义(4)

2019-08-30 13:57

析有机化合物结构的方法与技巧; 二 实验原理

阿斯匹林(Aspirin),学名乙酰水杨酸,是一种广泛使用的具解热、镇痛、治疗感冒、预防心血管疾病等多种疗效的药物。它的合成已经有数百年的历史了,早在18世纪,人们就开始从柳树皮中提取水杨酸,并发现它有止痛、退热和抗炎的作用。到19世纪末,研究者终于成功合成了可以替代水杨酸的有效药物——乙酰水杨酸。由于它价格低廉、疗效显著,且防治疾病范围广,因此至今仍被广泛使用。

水杨酸(邻羟基苯甲酸)是一个具有酚羟基和羧基双官能团化合物,能进行两种不同的酯化反应。当与乙酸酐作用时,可以得到乙酰水杨酸,即阿斯匹林;如与过量的甲醇反应,则生成水杨酸甲酯,它是第一个作为冬青树的香味成分被发现的,因此也称冬青油。本实验将进行前一种乙酰化反应:

除了主反应,水杨酸在酸存在下还会发生缩聚,因此还有少量聚合物的副反应产物产生:

该聚合物不溶于NaHCO3溶液,而阿斯匹林可与NaHCO3生成可溶性钠盐,可借此将聚合物与阿斯匹林分离。 三. 实验仪器与试剂

仪器:电子天平,圆底烧瓶(100mL),烧杯(250mL),锥形瓶(100mL),移液管(5mL),表面皿,玻璃棒,减压抽滤装置,冰浴装置,熔点测试装置,紫外可见分光光度计,红外光谱仪,核磁共振波谱仪,质谱仪。

试剂:2g(0.014mol)水杨酸,5.4g(0.05mol)乙酸酐,饱和碳酸氢钠水溶液(25 mL),1%三氯化铁溶液,乙酸乙酯,浓硫酸,浓盐酸,水杨酸(A.R),碳酸钠(C.P)。

四. 实验步骤

在100mL 锥形瓶中加入2g 水杨酸、5mL 乙酸酐(1)和5 滴浓硫酸,旋摇锥形瓶使水杨酸全部溶解后,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

有晶体被收集到布氏漏斗。每次用少量冷水洗涤结晶几次,继续抽吸将溶剂尽量抽干。粗产物转移至表面皿上,在空气中风干,称重,粗产物约1.8g。

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,直至无二氧化碳气泡产生。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水配成溶液的烧杯中,搅拌均匀,即有乙酰水杨酸析出。将烧杯置于冰浴中冷却,使结晶完全。减压过滤,用洁净的玻塞挤压滤饼,尽量抽去滤液,再用冷水洗涤2-3 次,抽干水分。将结晶移至表面皿上,干燥后约1.5g,熔点133-135℃(2)。取几粒结晶加入盛有5mL水的试管中,加入1-2 滴1%三氯化铁溶液,观察有无颜色反应,有颜色反应为正性反应。

为了得到更纯的产品,可将上述结晶的一半溶于最少量的乙酸乙酯中(约需2-3mL),溶解时应在水浴上小心地加热。如有不溶物出出现,可用预热过的玻璃漏斗趁热过滤。将滤液冷至室温,晶体析出。如不析出结晶,可在水浴上稍加浓缩,并将溶液置于冰水中冷却,或用玻棒摩擦瓶壁,抽滤收集产物,干燥后测熔点。

乙酰水杨酸为白色针状晶体,熔点135-136℃。 注意事项:

1、乙酸酐应是新蒸的,收集139-140℃馏分。

2、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,应先将热载体加热至120℃左右,然后放入样品测定。

五.四大波谱分析 (1)紫外光谱测定

用氯仿(或乙醇)做溶剂,配制成10微克/毫升左右的溶液,以氯仿(或乙醇)为参比,在紫外光谱仪上记录其紫外光谱。(参考值:λmax=277nm)。

(2)红外光谱分析

可以采用压片法或糊状法制样。

压片法: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(Ф13mm),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: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。

乙酰水杨酸中存在着苯环、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。

参考光谱如下:

对应的吸收峰:羧基COOH中O-H伸缩振动(3300~2500cm-1);.酯基C=O伸缩振动(~1750cm-1);羧基C=O伸缩振动(~1700cm-1 );芳环(1600~1500cm1050cm

(3)核磁共振氢谱分析

ABCDEF118.1257.6247.3567.1422.352-1

-1

);酯的C-O(~1250,~

);芳环邻位二取代 (~750cm-1)

(4)质谱分析

120

七.预习思考题

1.在合成阿斯匹林实验中加硫酸的目的是什么?

2.若在生产中用氯仿重结晶精制阿斯匹林行不行,为什么? 3.红外光谱分析的原理是什么?制备样品应注意哪些问题? 4.用FeCl3溶液检验阿斯匹林纯度的原理是什么?

9218043138


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