实验33肉桂酸

一、实验目的

（1）　了解Perkin反应制备肉桂酸的原理和方法。

（2）　掌握水蒸气蒸馏的原理和操作方法、复习回流、重结晶等基本操作。

二、实验原理

根据Perkin反应，芳香醛与酸酐在碱性催化剂作用下加热，可发生类似羟醛缩合的反应，生成α，β不饱和酸。典型的例子是肉桂酸的制备。

C6H5CHO+(CH3CO)2OCH3CO2K170~180℃C6H5CHCHCOOH+CH3COOH

该反应中，常用的碱性催化剂为相应酸酐的羧酸钾或钠盐。为了增加产率，缩短反应周期，可采用碳酸钾代替醋酸钾。碱的作用促使酸酐烯醇化，生成醋酸酐碳负离子，碳负离子再与芳香醛发生亲核加成反应，经β消去、酸化，生成肉桂酸。

三、仪器与试剂

1.　仪器

电子天平、电热套、回流装置、水蒸气蒸馏装置、普通玻璃仪器、布氏漏斗、吸滤瓶、水循环真空泵、热水漏斗。

2.　试剂

苯甲醛（新蒸）、乙酸酐（新蒸）、无水碳酸钾或无水醋酸钾、10%氢氧化钠溶液、浓盐酸、乙醇、刚果红试纸。

四、实验操作

方法一：在250mL三颈瓶中，加入3g无水醋酸钾、5.0mL（0.05mol）新蒸馏的苯甲醛[1]和7.5mL（0.078mol）乙酸酐[2]，混合均匀，搅拌加热，使反应液呈微沸状态，回流　1.5~2h，反应液由无色变为浅橙色透明**。反应完毕后，加入20mL蒸馏水（热），再加入适量的固体碳酸钠（约5~7.5g），使溶液呈微碱性（pH≈8），进行水蒸气蒸馏（蒸去什么？）至馏出液无油珠为止。

残留液中加入少量活性炭脱色，加热煮沸数分钟，趁热过滤，一边搅拌，一边向热滤液中缓慢加入适量浓盐酸，呈酸性。冷却，待结晶全部析出后，抽滤收集产物，并用少量冷水洗涤、抽滤、干燥、称量。粗产物可在热水中进行重结晶。

方法二：在100mL三颈烧瓶中，加入1.5mL新蒸馏过的苯甲醛[1]、4mL新蒸馏过的乙酸酐[2]以及研细的2.2g无水碳酸钾。装上回流冷凝管，加热回流50min。由于有二氧化碳放出，反应初期有泡沫产生。

待反应物冷却后，加入10mL温水，用玻璃棒轻轻捣碎瓶中的固体，将回流装置改为水蒸气蒸馏装置（蒸出什么？），直至无油状物蒸出为止。将烧瓶冷却后，加入10mL10%氢氧化钠溶液，保证所有的肉桂酸成钠盐而溶解。抽滤，将滤液倾入　250mL　烧杯中，冷却至室温，在搅拌下用浓盐酸酸化至刚果红试纸变蓝。充分冷却结晶，抽滤，并用少量水洗涤，粗产品在空气中晾干，称量。将粗产品可用5∶1的水乙醇重结晶。

纯肉桂酸（反式）为白色片状结晶，熔点为135~136℃[3]，其红外和核磁共振图谱见附录7（图20）。

本实验约需6h。【注释】

[1]　苯甲醛放久了，由于自动氧化而生成较多的苯甲酸。这不仅影响反应正常进行，而且苯甲酸混在产品中不易除干净，将影响产品的质量。故本实验所需的苯甲醛要事先蒸馏。

[2]　醋酸酐放久了，由于吸潮和水解将变为乙酸，故本实验所需的醋酸酐必须在实验前重新蒸馏。

[3]　肉桂酸有顺反异构体，但Perkin反应制得的是其反式异构体。顺式异构体（熔点为68℃）不稳定，在较高的反应温度下很容易转变为热力学更稳定的反式异构体。

五、思考题

（1）　苯甲醛和丙酸酐在无水碳酸钾的存在下相互作用后，得到什么产物？

（2）　具有何种结构的醛能进行Perkin反应？

（3）　用水蒸气蒸馏除去什么？为什么能用水蒸气蒸馏法纯化产品？

（4）　用碱中和时为何只能用稀碱？能否选用浓氢氧化钠？

实验34己二酸和己二酸二乙酯的制备

一、实验目的

(1)　学习用硝酸或高锰酸钾氧化环己醇制备己二酸的原理和方法。

(2)　学习己二酸二乙酯的制备原理和方法。

(3)　掌握气体吸收的操作技术，掌握分水器的使用方法，掌握减压蒸馏的原理、系统和操作技术。

二、实验原理

1.　己二酸的合成

氧化反应是制备羧酸的常用方法。通过硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾的硫酸溶液、过氧化氢、过氧乙酸等的氧化作用，可将醇、醛、烯等氧化为羧酸。己二酸是合成尼龙66的重要原料之一，可用硝酸或高锰酸钾直接氧化环己醇来制备。OH[O]O[O]HOOC（CH2)4COOH方法一：硝酸氧化环己醇

以50％硝酸为氧化剂，并以钒酸铵为催化剂，环己醇先氧化成环己酮，后者再通过烯醇式被氧化开环，生成己二酸。在反应过程中产生的一氧化氮极易被空气中的氧气氧化成二氧化氮气体，用碱液吸收。3OH+8HNO33HOC(CH2)4COHOO+8NO4O28NO2+7H2O方法二：高锰酸钾氧化环己醇3OH+8KMnO4+H2O3HOOC(CH2)4COOH+8MnO2+8KOH氧化反应一般为放热反应，因此必须严格控制反应条件，既避免反应失控造成事故，又能获得较好的收率。

2.　己二酸二乙酯的合成

己二酸二乙酯最直接的合成方法就是以己二酸和乙醇为原料，以酸为催化剂，利用羧酸和醇的酯化反应来完成。酯化反应是可逆反应，为了提高收率，本实验利用价廉易除的乙醇过量和共沸蒸馏除水的两个措施使可逆平衡向正反应方向移动，促使酯化完全。CH2CH2CO2HCH2CH2CO2H+2C2H5OHH2SO4甲苯CH2CH2CO2C2H5CH2CH2CO2C2H5+2H2O三、仪器与试剂

1.　仪器

电子天平、电热套、水浴锅、磁力加热搅拌器、普通玻璃仪器、常量或半微量标准口玻璃仪器、减压蒸馏系统。

2.　试剂

环己醇、50％硝酸或高锰酸钾、钒酸铵、稀氢氧化钠溶液、10％的碳酸钠溶液、乙醇、甲苯、浓硫酸、无水氯化钙。

四、实验步骤

1.　己二酸的合成

方法一：100mL三颈烧瓶，分别安装温度计、回流冷凝管和恒压滴液漏斗，尾气用稀氢氧化钠溶液吸收。向反应瓶中加入6mL（0.06mol）　50％的硝酸[1]和少许钒酸铵[2]，水浴加热至50℃后移去水浴[3]，缓慢滴加5~6滴环己醇[4]，加以振摇至反应开始，即有红棕色二氧化氮气体逸出，维持反应温度50~60℃，将剩余的环己醇滴加完毕，总量为2mL[5]。加完后继续振摇，并用80~90℃水浴加热10min，直至几乎无红棕色气体逸出，反应结束。将反应液倒入50mL烧杯中[6]，充分冷却、结晶、抽滤收集析出的晶体，并用3mL冷水洗涤，干燥后得粗产物并称重。用水重结晶可得约2g产品。

本方法约需2h。

方法二：在250mL三颈烧瓶中加入2.6mL（0.027mol）环己醇和碳酸钠水溶液（3.8g碳酸钠溶于35mL温水[7]）。搅拌下[8]，分四批加入研细的12g（0.051mol）高锰酸钾，约需2.5h。加入时，控制反应温度始终大于30℃[9]。加完后继续搅拌，直至反应温度不再上升为止，然后在50℃水浴中加热并不断搅拌（30min）[10]。反应过程中有大量的二氧化锰沉淀产生。

将反应混合物抽滤，用10mL　10％的碳酸钠溶液洗涤滤渣[11]，合并滤液和洗涤液，在搅拌下，慢慢滴加浓硫酸，直至使溶液呈强酸性（pH为1~2），己二酸沉淀析出，冷却，抽滤，晾干，产量约2.2g。

纯己二酸为白色棱状晶体，熔点153℃，其红外图谱见附录7（图21）。

本方法约需4h。

2.　己二酸二乙酯的合成

在50mL圆底烧瓶中加入己二酸1.8g　(12mmol)，乙醇5mL，甲苯5mL和1滴浓硫酸[12]。按实验装置图1~9装上油水分离器[13]，冷凝管口连接一内装无水氯化钙的干燥管，用小火加热回流40min[14]。

冷却，改回流装置为蒸馏装置，小火常压蒸馏，除尽甲苯，乙醇和水的恒沸物（77~78℃），待无馏分馏出或者温度计示数下降为止[15]。将上述蒸馏残液倒入克氏烧瓶进行减压蒸馏[15]，收集沸点为138℃/2.68kPa（20mmHg）或者98℃/0.66kPa（5mmHg）的馏分。称重，产量约2.2~2.4g，产率89%~95%。

纯己二酸二乙酯为无色透明油状**，bp　245℃，mp-19.8℃，折射率n20D1.4272，其红外图谱见附录7（图22）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　浓硝酸和环己醇切不可用同一个量筒取用，以防两者相遇剧烈反应发生爆炸。

[2]　钒酸铵不可多加，否则产品发黄。不加钒酸铵也可以反应。

[3]　实验中要同时监测水浴温度和反应液的温度，严格控制温度。

[4]　为防止反应过快，环己醇要慢加，并注意控温，防止太多有毒的二氧化氮气体产生，来不及被碱液吸收而外逸到空气中。

[5]　此反应为强放热反应，切不可大量加入，以免反应过于剧烈，引起爆炸。另外，环己醇的熔点为25.15℃，通常为黏稠的**。为了减少转移损失，可用少量水冲洗量筒，并入到滴液漏斗中，这样既降低了环己醇的凝固点，也可避免漏斗堵塞。

[6]　反应结束后，装置中还有残留的二氧化氮气体，拆卸装置请至通风橱内。

[7]　水太少影响搅拌效果，使高锰酸钾不能充分反应。

[8]　可以手摇或者机械搅拌。

[9]　加入高锰酸钾后反应可能不立即开始，可用水浴温热。当温度升到30℃时，必须立即撤开温水浴，该放热反应自动进行。

[10]　反应是否结束的检验方法：取一滴反应混合物于滤纸上检验是否还有高锰酸钾存在。若有，则会在棕色的二氧化锰固体周围出现紫红色环。

[11]　在二氧化锰残渣中易夹杂己二酸钾盐，故须用碳酸钠溶液把它洗下来。

[12]　加料时，最后不要忘加浓硫酸，没有催化剂反应很难进行。加好以后要摇匀，防止局部炭化。

[13]　分水器使用前建议用甲苯验漏，要确保不漏，否则使用中装置下方有明火，会有危险。开始反应前油水分离器中要装入约（V-1）mL的甲苯。

[14]　反应开始时升温应快些，待己二酸全部溶解后，应控制好加热速度，保持回流。

[15]　减压蒸馏前，应确保低沸点的馏分已全部蒸除，否则减压蒸馏时易暴沸。

[16]　减压蒸馏必需严格遵守操作规范，佩戴护目镜。

五、思考题

（1）　制备羧酸的常用方法有哪些？

（2）　在方法一中，为什么要将硝酸溶液加热至50℃后才开始滴加环己醇？否则会产生什么后果？

（3）　方法二的反应体系中两次加入碳酸钠，有何作用？

（4）　为什么必须控制氧化反应的温度和环己醇滴加速度？

（5）　酯化反应是一个平衡反应。本实验采取哪些措施提高己二酸二乙酯的收率？

（6）　在怎样的情况下才用减压蒸馏？

（7）　使用油泵减压时，有哪些吸收和保护装置？其作用分别是什么？

（8）　在进行减压蒸馏时，为什么必须用热浴加热，而不能用直接火加热？为什么进行减压蒸馏时须先抽气才能加热？

（9）　当减压蒸完所要的化合物后，应如何停止减压蒸馏？为什么？

实验３５乙酸乙酯

一、实验目的

（1）　学习羧酸与醇发生酯化反应的原理和方法。

（2）　掌握加热回流、蒸馏、萃取分离、干燥等操作。

二、实验原理

醇和羧酸在少量酸性催化剂（如浓硫酸、盐酸、磺酸、强酸性阳离子交换树脂）催化下，发生酯化反应生成酯。酯化反应的特点是速度慢、历程复杂、可逆平衡、酸性催化。为了促进反应的进行，可以用过量的酸或醇，也可以把生成的酯或水及时蒸出，或者两者并用。在乙酸乙酯的制备中，通常加入过量的乙醇，并将反应中生成的乙酸乙酯及时地蒸出。

主反应：

CH3COOH+C2H5OH110~120℃或回流浓H2SO4CH3COOC2H5+H2O

副反应：

2C2H5OHC2H5OC2H5+H2O

CH3CH2OHCH2CH2

三、仪器与试剂

1.　仪器

普通玻璃仪器、常量标准口玻璃仪器、电子天平、电热套、水浴锅、石蕊试纸、折光仪。

2.　试剂

95%乙醇、冰醋酸、浓硫酸、饱和碳酸钠溶液、饱和食盐水、饱和氯化钙溶液、无水硫酸镁。

实物装置图

四、实验步骤

方法一：在100mL圆底烧瓶中加入23mL（约0.37mol）95%乙醇、14.3mL（约0.25mol）冰醋酸，在冰水浴冷却条件下，边摇动边缓慢加入7.5mL浓硫酸，充分混合均匀后[1]，加入几粒沸石。装上回流冷凝管，在水浴上加热回流30min。稍冷后，改为蒸馏装置，水浴上加热蒸馏，直至在沸水浴上不再有馏出物为止，得粗乙酸乙酯。在摇动下慢慢向粗产物中加入饱和碳酸钠溶液，直至不再有二氧化碳气体逸出，用石蕊试纸检验酯层呈中性为止。将混合液转入分液漏斗中，摇振后静置，分去水相，有机相先用10mL饱和食盐水洗涤，然后每次用10mL饱和氯化钙溶液洗涤２次［2］，弃去下层**。酯层转入一干燥的锥形瓶，用适量无水硫酸镁干燥至澄清透明，约30min［3］。将干燥后的粗乙酸乙酯滤入50mL圆底烧瓶中，水浴加热蒸馏，收集73~78℃馏分［4］。产量约10~12g。

纯乙酸乙酯是具有果香味的无色**，沸点77℃，折光率n20D1.3721。其红外图谱见附录７（图23）。

本实验约需4h。

方法二：在100mL三颈烧瓶中倒入6mL95%乙醇，摇动下缓慢加入8.4mL浓硫酸（必要时用冷水冷却），充分混合均匀，并加入2~3粒沸石。三颈烧瓶的中间口安装滴液漏斗（漏斗末端用胶管连接一段玻璃管，使其能够浸入液面之下），一个侧口插入温度计于液面下，另一侧口连接蒸馏装置（见图31)。配制10mL乙醇和10mL冰醋酸的混合液，倒入滴液漏斗中。先向瓶内滴入2~3mL混合液，然后开始加热，使烧瓶内**温度缓慢升高到110~120℃左右[5]。然后开始慢慢滴加乙醇和冰醋酸的混合液，控制滴加速度和馏出速度大致相等，且维持反应温度不变。滴加完毕，继续加热15min，直至温度升高到130℃，同时不再有**馏出为止。

后续步骤同方法一。

本实验约需4h。【注释】

[1]　若原料混合不均匀，会导致反应液颜色变黑。

[2]　饱和氯化钙除去未反应的乙醇，避免其与乙酸乙酯、水生成低沸点共沸物，影响酯的产率。

[3]　也可用无水碳酸钾作干燥剂。

[4]　乙酸乙酯与水形成沸点为70.4℃的二元共沸混合物（含水8.1%）；乙酸乙酯、乙醇与水形成沸点为70.2℃的三元共沸混合物（含乙醇8.4%，水9%）。如果在蒸馏前不把乙酸乙酯中的乙醇和水除尽，就会有较多的前馏分。

[5]　温度过高会增加副反应发生，甚至导致有机原料炭化，降低产率。

五、思考题

（1）　酯化反应有何特点，如何使酯化反应向生成物方向进行？

（2）　在实验中硫酸起什么作用？

（3）　蒸出的粗乙酸乙酯中主要有哪些杂质？

（4）　能否用浓氢氧化钠溶液代替饱和碳酸钠溶液来洗涤蒸馏液？

（5）　为什么要用饱和食盐水洗涤？是否可用水代替？

实验３６苯甲酸乙酯

一、实验目的

（1）　学习用酯化反应合成苯甲酸乙酯的原理与方法，了解共沸除水的原理。

（2）　掌握分水器的使用，巩固回流、蒸馏等基本操作。

二、实验原理

羧酸酯一般是由羧酸和醇在催化剂存在下通过酯化反应进行制备的。苯甲酸和乙醇在浓硫酸催化下进行酯化反应，生成苯甲酸乙酯和水：

COOH+C2H5OHH2SO4△COOC2H5+H2O

该反应可逆，常加入过量的乙醇使平衡向右移动。苯甲酸乙酯的沸点很高，本实验加入苯，使苯、乙醇、水组成三元共沸物(其共沸点为64.6℃)，不断除去反应中生成的水，促使酯化反应完全，提高产物收率。

三、仪器与试剂

1.　仪器

普通玻璃仪器、标准口玻璃仪器、油水分离器、水浴锅、电热套。

实物装置图2.　试剂

苯甲酸、无水乙醇、苯、浓硫酸、乙醚、饱和碳酸钠溶液、无水氯化钙。

四、实验步骤

在干燥的100mL圆底烧瓶中，加入8g（0.066mol）苯甲酸、20mL无水乙醇、15mL苯和3mL浓硫酸，摇匀后加入几粒沸石，安装分水器（预先检查其密封性，为了保温可将分水器侧管用纤维布包裹），从分水器上端小心加水至分水器支管处，然后再放去6mL水[1]。分水器上端接一回流冷凝管（见第一章图19）。用水浴缓慢加热烧瓶至回流，开始时回流速度要慢，控制回流速度1~2d/s。随着回流的不断进行，分水器中逐渐出现上、中、下三层**[2]。随着反应不断进行，中层逐渐增多，回流约2.5h，中层**达到4~5mL左右，分水器中不再有小油珠时，停止加热，放出下层。保留分水器中的油状物，继续加热，蒸出多余的乙醇和苯。

将圆底烧瓶中**倒入盛有60mL冷水的烧杯中，在搅拌下分批加入饱和Na2CO3溶液（或研细的Na2CO3粉末）中和[3]，至无CO2气体产生，pH试纸检验烧杯内下层溶液呈中性。用分液漏斗分出粗产物[4]，水层用20mL乙醚萃取。合并粗产物和乙醚萃取液，用无水CaCl2干燥。水层倒入公用回收瓶，回收未反应的苯甲酸[5]。干燥后的粗产物先用水浴蒸出乙醚，再改用空气冷凝管进行蒸馏，收集210~213℃馏分。或减压蒸馏，收集95~100℃/1.995kPa的馏分。称量，计算产率[6]。

纯苯甲酸乙酯的沸点为213℃，折光率n20D1.5001。其红外和核磁共振图谱见附录７（图24）。

本实验约需6h。【注释】

[1]　根据理论计算，带出的总水量约为2g，因本反应是借共沸蒸馏带走反应中生成的水，根据注[2]计算，反应中形成的苯乙醇水三元共沸物下层的总体积约为6mL。

[2]　下层为原来加入的水。反应瓶中蒸出的馏出液为三元共沸物，沸点为64.6℃，含苯74.1%、乙醇18.5%、水7.4%。共沸物从冷凝管流入油水分离器后分为两层，上层占84%（含苯86.0%、乙醇12.7%、水1.3%），下层占16%（含苯4.8%、乙醇52.1%、水43.1%），此下层为油水分离器中的中层。

[3]　加入饱和Na2CO3溶液的目的是除去硫酸和未反应的苯甲酸。注意用Na2CO3固体时必须研细后分批加入，否则会产生大量泡沫导致**溢出。

[4]　若粗产物中含有絮状物难以分层，则可直接用25mL乙醚分两次萃取。

[5]　可用盐酸小心酸化用碳酸钠中和后分出的水溶液，至溶液对pH试纸呈酸性，抽滤析出的苯甲酸沉淀，并用少量冷水洗涤后干燥。

[6]　本实验也可按照下列步骤进行：将8g苯甲酸、25mL无水乙醇、3mL浓硫酸混合均匀，加热回流3h后，改成蒸馏装置，蒸去乙醇后处理方法同上。

五、思考题

（1）　本实验采用何种原理和哪些措施来提高苯甲酸乙酯产率的？

（2）　反应开始时，为什么回流速度要慢，加热速度不能太快？

（3）　实验中，你是如何运用化合物的物理常数来分析现象和指导实验操作的？

实验３７乙酰水杨酸（阿司匹林）

一、实验目的

(1)　学习乙酰水杨酸的制备原理和实验方法。

(2)　了解药物研发的过程，培养科学的思维方法。

二、实验原理

乙酰水杨酸又名阿司匹林（aspirin），典型的非甾类抗炎镇痛药，临**常用于感冒、流感等原因引起的发热、头痛、牙痛、神经痛、肌肉痛以及月经痛、术后伤口痛等慢性病痛，阿司匹林与非那西丁（phenacetin）、咖啡因（caffeine）配成的复方阿司匹林（APC）为市面上使用最广泛的复方解热止痛药。此外，由于阿司匹林还具有抗血小板的聚集作用而被用于心血管系统疾病（如心肌梗塞、脑血栓）的防治和治疗[1]。

乙酰水杨酸的合成属于酚酯的制备，即水杨酸（邻羟基苯甲酸）分子中的羟基被乙酰化。本实验以浓磷酸为催化剂，通过水杨酸与乙酸酐的酰化反应来制备阿司匹林。可用浓硫酸代替浓磷酸，但不能用乙酰氯代替乙酸酐，原因是乙酰氯过于活泼，易使水杨酸分子中的羧基同时酰化。

COOHOH+(CH3CO)2OH+COOHOCOCH3+CH3COOH

由于水杨酸分子中既有羧基又有羟基，因此在生成乙酰水杨酸的同时，水杨酸分子之间也可能发生缩合反应，生成少量的聚合物。

nCOOHOHH+ＯＨＯＯＨn+(n-1)H2O

乙酰水杨酸能与NaHCO3反应生成水溶性钠盐，而副产物聚合物却不能溶于NaHCO3水溶液，故可采用过滤法除去聚合物杂质。分离后的乙酰水杨酸钠盐溶液通过酸化，即可得到产物乙酰水杨酸。

由于乙酰化反应不完全或产物在分离步骤中发生水解反应，导致产品中还有可能存在杂质水杨酸。水杨酸含量一般相对较少，它可以在各步纯化步骤或最后的重结晶过程中被除去。与大多数酚类化合物一样，水杨酸可与三氯化铁形成深紫色络合物；而乙酰水杨酸因酚羟基已被酰化，不再与FeCl3发生显色反应。因此可用三氯化铁水溶液检验产品中是否存在残余的水杨酸。

三、仪器与试剂

1.　仪器

普通玻璃仪器、标准口玻璃仪器、电子天平、循环水真空泵、红外灯、加热恒温磁力搅拌器、显微熔点测定仪。

2.　试剂

水杨酸、乙酸酐（新蒸）、85%磷酸、饱和碳酸氢钠、浓盐酸、1%三氯化铁溶液、乙酸乙酯。

四、实验步骤

1．　乙酰水杨酸的制备

在干燥的100mL圆底烧瓶中加入2g（0.014mol）水杨酸、5mL（0.05mol）乙酸酐[2]、10滴85%浓磷酸，安装回流冷凝管。磁力搅拌、水浴加热使水杨酸全部溶解，控制水浴温度在85~90℃[3]，维持1５min。取出烧瓶并趁热立即加入3mL水，使过量的乙酸酐水解。反应完毕后，将反应物转入烧杯中，加入22mL水，并用冰水浴冷却，使晶体析出（若无晶体析出，可用玻璃棒摩擦烧杯内壁，促使结晶析出）。待晶体析出后，再缓慢加入15~25mL水，继续用冰水浴冷却使结晶完全。抽滤，用少量冷水洗涤后，将粗产物移至表面皿，在红外灯下烘干，称量。

2．　乙酰水杨酸的提纯

将粗产物移至250mL烧杯中，在搅拌下缓慢加入约25mL饱和NaHCO3溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无CO2气泡产生。抽滤，除去少量副产物聚合物，用5mL水冲洗漏斗，合并滤液。将滤液倒入预先盛有5mL浓盐酸和10mL水的烧杯中搅拌均匀，即有乙酰水杨酸晶体析出。将烧杯用冰水浴充分冷却，使结晶完全。抽滤，少量冷水洗涤晶体。抽干后，将晶体转移至表面皿，在红外灯下烘干，称量。

3．　产品纯度检测

取少许产品放在点滴板上，加入1~2滴1%FeCl3溶液，观察有无颜色变化。若有显色现象，说明仍有未反应的水杨酸残留，产物需进一步提纯。

4.　产品的精制

为了得到更纯的产品，可将上述晶体溶于少量乙酸乙酯中（约5~6mL）［４］，装上冷凝管在水浴上加热回流。若有不溶物出现，可用预热过的玻璃漏斗趁热过滤（注意：避开火源，以免着火）。滤液冷却至室温，此时应有晶体析出。将溶液置于冰水浴中冷却，结晶，抽滤，干燥后称量、测熔点。

乙酰水杨酸为白色针状晶体，熔点135~136℃[5]。其红外和核磁共振图谱见附录７（图25）。

本实验约需4h。【注释】

[1]　阿司匹林的历史开始于18世纪，最初的发现是柳树皮中的提取物具有强效止痛、退热及抗炎消肿作用，不久就分离、鉴定了其中的有效成分为水杨酸。1859年，Kolbe反应的发现使水杨酸的大规模生产得以实现，并供医用。但随后发现水杨酸酸性强，严重刺激口腔、食道及胃壁黏膜，故试图改进之。先制成水杨酸钠试用，发现虽然改善了其酸性和刺激性，却具有令人不愉快的甜味，大多数患者不愿意服用。1893年，合成了乙酰水杨酸，既保持了水杨酸钠的药效，又降低了刺激性、口味较好。1899年，Bayer公司上市了它的新产品——乙酰水杨酸，称为aspirin。1950年，aspirin摘入吉尼斯世界记录，被称为商业史上最成功的药物。1971年，英国皇家医学院John　R　Vane、瑞典斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院K　Sune　Bergtrom和Bengt　I　Samuelsson先后解释了aspirin的药理（抑制体内前列腺素及相关生物活性物的形成），并共同获得1982年的Nobel医学或生理学奖。更有趣的是，1980年，科学家们共同确认了aspirin能防治心肌梗塞和脑血栓。Aspirin的产生历史是医药发展史上新药发现成功的典范，即开始都以植物的粗提取物或以民间药物出现，再由化学家分离出其中的活性成分、测定其结构并加以改造，结果才变成比原来更好的药物。

[2]　乙酸酐应是新蒸的，收集139~140℃的馏分，必须用干燥的量筒量取乙酸酐。

[3]　由于分子内氢键的作用，水杨酸与醋酸酐直接反应需在150~160℃下才能生成乙酰水杨酸。加酸的目的主要是破坏氢键，使反应在较低的温度（90℃）下就可以进行，从而大大减少副产物的生成，因此实验中必须控制好温度。

[4]　乙酰水杨酸也可以用乙醇、甲苯等溶剂重结晶。

[5]　乙酰水杨酸易受热分解，其分解温度为128~135℃。测定熔点时，应先将热载体加热到120℃左右，然后加入样品测定。

五、思考题

（1）　水杨酸与乙酸酐的反应过程中，浓磷酸的作用是什么？

（2）　如何鉴定产品中是否含有未反应的水杨酸？

（3）　本实验中加入碳酸氢钠的目的是什么？为何不用氢氧化钠代替碳酸氢钠？

实验３８乙酰乙酸乙酯

一、实验目的

（1）　学习Claisen（克莱森）酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯的原理和方法。

（2）　掌握无水操作技术、减压蒸馏原理及操作。

二、实验原理

利用Claisen酯缩合反应，两分子具有αH的酯在醇钠作用下制得β酮酸酯。

2CH3COOEtEtONaCH3COCH2COOEt+EtOH

通常以酯及金属钠为原料，以过量的酯为溶剂，利用酯中含有的微量醇与金属钠反应来生成醇钠，随着反应的进行，由于醇的不断生成，反应能不断进行下去，直至Na耗尽。

但作为原料的酯含醇量不能过高，否则会影响产品的收率，因而，一般要求酯中含醇量在3％以下。

三、仪器与试剂

1.　仪器

电子天平、电热套、水浴锅、普通玻璃仪器、半微量标准磨口玻璃仪器、橡皮塞、减压蒸馏装置。

2.　试剂

钠、二甲苯、乙酸乙酯、无水氯化钙、50％的醋酸、饱和食盐水、苯、无水硫酸钠。

四、实验步骤

在50mL圆底烧瓶中放入1g光亮的钠（约0.04mol）和5mL干燥的二甲苯，装上回流冷凝管，加热至钠熔融成一亮白色的小球，停止加热。稍冷后取下烧瓶，用合适的橡皮塞塞紧瓶口，包在干毛巾中用力振**3~5次，使钠分散成尽可能小而均匀的钠珠[1]。静置，随着二甲苯逐渐冷却，钠珠迅速固化，待二甲苯冷却至室温后，倾去二甲苯，即得新鲜钠珠。

在新制备的钠珠中加入10mL（约0.1mol）精制的乙酸乙酯[2]，迅速装上带有无水氯化钙干燥管的回流冷凝管，反应立即开始[3]，若反应很慢，用小火加热，使反应体系保持微沸，直至金属钠全部作用完毕[4]（约1.5h）。结束时生成的乙酰乙酸乙酯钠盐为一红棕色透明溶液（有时也可能夹带少量黄白色沉淀[5]）。

反应液稍冷却后，边振**边加入8~12mL50％的醋酸至体系呈弱酸性（pH为　5~6）[6]。将反应液转入分液漏斗中，加入等体积饱和食盐水，用力振**后静置分层，分出有机层，用无水硫酸钠干燥。将干燥后有机层转入蒸馏烧瓶中，水浴蒸去未作用的乙酸乙酯，再将烧瓶内剩余**倒入克氏烧瓶进行减压蒸馏[7]。减压蒸馏须缓慢加热，待残留的低沸物蒸出后，再升高温度，收集54~55℃/931Pa（7mmHg）或者66~68℃/1.6kPa（12mmHg）馏分。

纯乙酰乙酸乙酯的沸点为180.4℃，折光率n20D1.4194。

本方法约需6h。【注释】

[1]　制备钠珠时请佩戴护目镜！振摇前关闭冷凝水最好离开桌面，将圆底烧瓶置于胸口之下。用力快速振**使钠珠尽可能细小，比表面积增大后有利于反应的进行。

[2]　乙酸乙酯的精制：在分液漏斗中将普通乙酸乙酯与等体积饱和氯化钙溶液混合并剧烈振**，洗去其中所含的部分乙醇。经过这样2~3次洗涤后的酯层用高温烘焙过的无水碳酸钾进行干燥，最后经蒸馏收集76~78℃的馏分，即能符合要求（含醇量1%~3%）。如果用分析纯的乙酸乙酯则可直接使用。

[3]　反应若不立即开始，可用小火直接隔石棉网加热，促进反应开始后移去热源。若反应过于剧烈，可用冷水稍作冷却。

[4]　有极少量的金属钠没有消耗掉并不妨碍进一步操作，可以在加入醋酸之前，慢慢滴加少量乙醇将其反应完。

[5]　黄色沉淀可能是部分析出的乙酰乙酸乙酯钠盐。

[6]　由于乙酰乙酸乙酯中亚甲基上的氢活性很强，即相应的酸性比醇要大，故醇钠存在时，乙酰乙酸乙酯将转化成钠盐，这也就是反应结束时实际得到的产物。当用50％的醋酸处理此钠盐时，就能使其转化成乙酰乙酸乙酯。

当**已呈弱酸性，而仍有少量固体未完全溶解时，可加入少量水使其溶解。要注意避免加入过量的醋酸，否则会增加酯在水层中的溶解度而降低产率。另外，当酸度过高时，会促进副产物“去水乙酸”的生成，也会造成产品得率的降低。H3CCＯＨＣ２Ｈ５ＯＣＯＨＣＣＯＯＣ２Ｈ５ＨＣＨＣＯＣＨ３

H3CCＯＣＯＨＣＣＯＣＨＣＯＣＨ３＋Ｃ２Ｈ５ＯＨ

烯醇式酮式“去水乙酸”[7]　乙酰乙酸乙酯在常压下蒸馏至沸点时即分解出“去水乙酸”，影响产率，故采用减压蒸馏。“去水乙酸”通常溶解于酯内，随着过量的乙酸乙酯的蒸出，特别是最后减压蒸馏时随着部分乙酰乙酸乙酯的蒸出，“去水乙酸”就呈棕黄色固体析出。

五、思考题

（1）　本实验所用仪器未经干燥处理，对实验有何影响？

（2）　加入50%的醋酸及氯化钠饱和溶液的目的何在？

（3）　取2~3滴产品溶于2mL水中，加1滴1%的三氯化铁溶液，会发生什么现象？如何解释？