Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
У невелику конічну колбу поміщають 2 г попередньо висушеної при 100 ° С саліцилової кислоти і 2,8 мл оцтового ангідриду. Додають 2 - 3 краплі концентрованої сірчаної кислоти і добре перемішують вміст колби. Не припиняючи розмішування, нагрівають суміш на водяній бані при 60 ° С протягом 15 хв, а потім дають їй охолонути до кімнатної температури.
Додають в колбу 30 мл води, добре перемішують і фільтрують осад на воронці Бюхнера. Неочищену ацетилсаліцилову кислоту перекрісталлізовивают з суміші рівних обсягів оцтової кислоти і води, фільтрують, промивають на фільтрі крижаною водою і потім толуолом. Отриманий таким чином аспірин сушать при 40 - 60 ° С до зникнення запаху оцтової кислоти. Вихід 95%. Тпл 144 ° С
Пояснення до синтезу
Ацилированием, тобто заміщенню рухливих атомів водню на залишки кислот - ацил - можуть піддаватися аміни, феноли, спирти та інші сполуки. При синтезі аспірину водень фенольного гідроксилу в саліцилової кислоти заміщується на залишок оцтової кислоти - ацетил (СН3 СО). Механізм реакції може бути представлений таким чином:
оцтовий ангідрид I: протонуванням оцтовий ангідрид
Це приклад нуклеофільного заміщення у карбонільного атома вуглецю в оцтовому ангідриді. Через електроноакцепторні впливу орто -карбоксільной групи в саліцилової кислоти основні (і нуклеофільниє) властивості фенольного гідроксилу ослаблені. Це викликає необхідність додавати в суміш кислотний каталізатор (конц. Н2 SО4). Сам фенол ацилуючий оцтовим ангідридом у відсутності кислоти. Протонирование карбонильного кисню призводить до катиону I. в якому електрофільне вуглецю сильно підвищена. Це полегшує нуклеофільність атаку і утворення проміжного з'єднання II. в якому карбонільний вуглець переходить з sр 2 - в sр 3 - стан.
При перекристалізації продукту з розведеної оцтової кислоти не слід кип'ятити розчин довше, ніж потрібно для розчинення ацетилсаліцилової кислоти В іншому разі вона гидролитического розкладання. Перекристалізований продукт фільтрують і осад промивають спочатку невеликою кількістю крижаної води, а потім холодним толуолом.
Чистий ацетилсаліцилова кислота має температуру плавлення 144 ° С. Однак при нагріванні вона розкладається, тому її справжню температуру плавлення визначити важко. Зазвичай виходить препарат, що плавиться в інтервалі 129 - 133 ° С.
1. Чому при взаємодії саліцилової кислоти і оцтового ангідриду в якості нуклеофильного центру виступає кисень фенольной, а не карбоксильної групи ОН?
2. Чому саліцилова кислота ацилуючий важче фенолу?
3. Поясніть, чому сірчана кислота прискорює реакцію ацилювання саліцилової кислоти?
4. Напишіть реакцію гідролізу аспірину. Як ця реакція може впливати на результат визначення температури плавлення отриманого препарату? Що слід зробити для того, щоб температура плавлення препарату була якомога ближче до істинної температури плавлення ацетилсаліцилової кислоти (135 ° С)?
5. Напишіть схему механізму гідролізу ацетилсаліцилової кислоти, що проходить в кислому середовищі. Чи буде аспірин гидролизоваться в лужному середовищі?
6. За допомогою якої кольорової реакції можна виявити домішка саліцилової кислоти в довго зберігався аспирине? Для відповіді на це питання необхідно прочитати в підручнику про кольорових реакціях фенолів [1].
7. Які заходи потрібно дотримуватися при синтезі ацетилсаліцилової кислоти?
У круглодонную колбу ємністю 100 мл, забезпечену пасткою для відділення води і зворотним холодильником (рис. 14), поміщають 10 мл крижаної оцтової кислоти, 12 мл н -бутілового спирту, 5 крапель конц. сірчаної кислоти і кілька невеликих шматочків каміння порцеляни, які будуть служити в якості "кіпелок". Нагрівають колбу на піщаній бані. Рідина повинна кипіти досить інтенсивно, однак, зворотний холодильник не повинен "захлинатися".
Вода, що утворюється по реакції, відлітає з реакційної колби разом з парами спирту і складного ефіру. Суміш парів конденсується в зворотному холодильнику, конденсат потрапляє з нього в пастку і в ній розшаровується. Верхній органічний шар, в якому містяться утворився складний ефір і бутиловий спирт, повертається (перетікає) в колбу, а нижній шар води поступової збільшується.
Після того, як кількість води в пастці перестане збільшуватися, колбі дають охолонути і реакційну суміш разом з вмістом пастки переносять в ділильну воронку. Нижній шар відокремлюють, а верхній промивають спочатку водою, потім 5% розчином соди і знову водою. Складні ефіри при енергійному струшуванні з промивними рідинами дають стійкі емульсії; щоб уникнути цього ділильну лійку доцільно не струшувати, а здійснювати нею рух, подібне "вісімці". Відмитий бутилацетат зневоднюють прожареним сульфатом натрію не менше 6 годину, потім піддають дробової перегонки, збираючи фракцію 124 - 126 ° С. Вихід 80%. Ткип 126 ° С За цією методикою можуть бути отримані: з ізобутилового спирту - Ізобутілацетат, Ткип 118 ° С, з ізоамілового спирту - ізоамілацетат, Ткип 142 ° С.
Мал. 14. Установка для проведення реакцій з азеотропной відгонкою води: 1 - реакційна колба, 2 - пастка для відділення води, 3 - зворотний холодильник, 4 - повітряна або піщана баня
Пояснення до синтезу
Реакція етерифікації - оборотний процес, тому для того, щоб домогтися більш повного перетворення карбонової кислоти в складний ефір, з реакційної суміші видаляють утворюється воду. Для цього використовують здатність води відганяти з реакційної маси у вигляді азеотропної суміші зі спиртом і складним ефіром.
Азеотропна суміш речовин кипить і переганяється як одне індивідуальне з'єднання з певною температурою кипіння; її неможливо розділити шляхом перегонки. Прикладом азеотропной суміші є 96% етиловий спирт. Цей азеотроп має температуру кипіння 78,17 ° С на відміну від Ткип чистого етанолу 78,3 ° С. Для отримання 100% ( "абсолютного") етилового спирту доводиться застосовувати спеціальні методи: хімічно зв'язувати воду за допомогою безводних солей (СuSО4), оксиду кальцію, металевого магнію. Можна також відганяти воду у вигляді потрійного азеотропа бензол-етанол-вода, додаючи до 96% етанолу бензол з подальшою перегонкою.
Азеотропні суміші можуть мати менші або більші температури кипіння в порівнянні з Ткип складових їх компонентів. Для відділення води використовують суміші з мінімальними температурами кипіння. Не всяка пара летких речовин утворює азеотропную суміш. Наприклад, оцтова кислота не утворює азеотропа з водою. У тих випадках, коли ні реагенти, ні продукт реакції не утворює азеотропних сумішей з водою або коли в азеотропа співвідношення вода-органічна сполука занадто мало (як, наприклад, в разі етилового спирту), в реакційну масу додають розчинник, здатний утворювати азеотропную суміш з водою. Так, при отриманні за вищеописаною методикою етил- або пропілацетат в колбу вносять 35 - 40 мл хлороформу або чотирихлористого вуглецю.
Азеотропна суміш вода-бутиловий спирт переганяється при 92,7 ° С (порівняйте з температурами кипіння н -бутанола, води і оцтової кислоти). Вона містить 42,5% Н2 О і 57,5% спирту. Азеотроп вода-н -бутілацетат, що містить 28,7% Н2 О і 71,3% складного ефіру, кипить при 90,2 ° С. У присутності всіх трьох компонентів переганяється і потрійна азеотропная суміш вода-бутанол-бутилацетат.
2.2. електрофільного заміщення
В ароматичних РЯДУ