Synteza kwasu acetylosalicylowego

Laboratorium Chemii Organicznej, Synteza kwasu acetylosalicylowego, 1-4
Wydział Chemii
UMCS w Lublinie
Synteza kwasu acetylosalicylowego
1. Właściwości fizyczne i chemiczne kwasu acetylosalicylowego
COOH
O
O
C
CH3
Kwas acetylosalicylowy (= aspiryna); C9H8O4, M = 180,16 g/mol, Tt = 135°C,
(topi się z rozkładem), d = 1,35 g/cm3. Ester salicylowy kwasu octowego. Substancja
stała tworząca białe igiełkowate kryształki o lekko kwaśnym smaku. Słabo rozpuszcza
się w wodzie (1,37 g/100 g H2O w temp. 20°C), natomiast dobrze w alkoholu
etylowym (na gorąco) i eterze dietylowym.
2. Wykonanie ćwiczenia
2.1. Odczynniki
Bezwodny kwas salicylowy – C6H4(OH)COOH = 3 g (0,022 mola)
Bezwodnik octowy – (CH3CO)2O = 4,2 ml (4,5 g) (0,044 mola) /Tw = 139°C/
Stężony kwas siarkowy(VI) – H2SO4 = 2 krople
Metanol – CH3OH = 10 ml /Tw = 64,6°C/
Węgiel aktywny
2.2. Sprzęt
Kolba okrągłodenna (100 ml)
Chłodnica zwrotna z płaszczem wodnym
Łaźnia wodna
Bagietka szklana
Lejek szklany
Sączek karbowany
Kolba stożkowa (250 ml) z korkiem
Zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem
Szalka Petriego
2.3. Metoda syntezy (równanie reakcji)
O
COOH
H3C
OH
COOH
C
O
+
H3C
C
H2SO4 stęż.
O
O
O
C
CH3
+
H3C
C
R.1
OH
O
-1-
Laboratorium Chemii Organicznej, Synteza kwasu acetylosalicylowego, 1-4
Mechanizm reakcji:
1. Wytworzenie protonu (kationu wodorowego) w reakcji dysocjacji kwasu siarkowego(VI):
O
O
O
H
O
-
+ H+
S
S
O
O
H
O
O
H
2. Protonowanie eterowego atomu tlenu w bezwodniku octowym:
O
O
H3C C
H3C C
O
+ H+
+
O H
H3C C
H3C C
O
O
3. Zerwanie wiązania C-O i utworzenie cząsteczki kwasu octowego i kationu acetyliowego:
O
O
H3C C
+
O
+ H3C C
H3C C
O H
+
O H
H3C C
O
4. Atak niewiążącej pary elektronowej atomu tlenu grupy hydroksylowej na karbonylowy atom
węgla kationu acetyliowego:
H
O
C
H
O
O
C
O
H
O
O H
O
+
O
C
+ H3C C
+
CH3
5. Odłączenie protonu (kationu wodorowego) i utworzenie cząsteczki kwasu acetylosalicylowego:
H
O
C
H
O
O
H
O
+
O
C
O
O
O
C
C
CH3
CH3
+ H+
2.4. Wydajność teoretyczna procesu
Wydajność tej metody otrzymywania kwasu acetylosalicylowego wynosi ok. 90%.
-2-
Laboratorium Chemii Organicznej, Synteza kwasu acetylosalicylowego, 1-4
2.5. Schemat syntezy
C6H4(OH)COOH
po
(CH3CO)2O
kwasu
iu
en
dz
o
hl
oc
zimna
woda
po wykrysta
lizowan
woda
iu
kwas
acetylosalicylowy
do pompki
wodnej
H2SO4
wysuszyc
(4)
4
5
6
7
(2)
8
3
2
9
1
(3)
10
ogrzewanie
20 min
(1)
po
ro z
woda
e
zcz
niu
wa
izo
tal
rys
u
yk
as
kw
pus
w
po
niu
wegiel
aktywny
,
kwas
acetylosalicylowy
CH3OH
do pompki
wodnej
goraca
woda
,
(8)
4
5
6
7
8
3
2
9
1
(7)
(6)
10
(5)
2.6. Sposób wykonania
W kolbie okrągłodennej o poj. 100 ml umieszczono 3 g bezwodnego kwasu salicylowego, 4,2 ml
bezwodnika octowego i 2 krople stężonego kwasu siarkowego(VI). Po zamontowaniu chodnicy
zwrotnej z płaszczem wodnym, kolbę ogrzewano (1) przez 20 minut na łaźni wodnej o temperaturze
ok. 55-65°C, po czym jej zawartość ochłodzono, dodano 45 ml zimnej wody i dokładnie wymieszano
(2). Po wytrąceniu kryształy kwasu acetylosalicylowego odsączono (3) pod zmniejszonym ciśnieniem
(2.7.1., 2.8.1.), wysuszono (4) i zważono.
Surowy produkt oczyszczono przez rekrystalizację z metanolu z dodatkiem węgla aktywnego (5).
Przesącz zbierano do kolby stożkowej zawierającej 25 ml gorącej wody (6). Jeśli bezpośrednio po
przesączeniu powstał osad, wówczas kolbę ogrzewano w celu jego całkowitego rozpuszczenia.
Zawartość kolby zamknięto korkiem i pozostawiono do ochłodzenia i krystalizacji. Mieszaninę
przesączono (7) pod zmniejszonym ciśnieniem (2.7.1., 2.8.2.), a uzyskane bezbarwne kryształy
kwasu acetylosalicylowego (8) wysuszono i zważono. Obliczono wydajność syntezy.
-3-
Laboratorium Chemii Organicznej, Synteza kwasu acetylosalicylowego, 1-4
2.7. Uwagi
Przed rozpoczęciem pracy każdy student zobowiązany jest do zapoznania się
z informacjami zawartymi w kartach charakterystyk substancji, z którymi będzie miał
styczność w trakcie wykonywania preparatu.
2.7.1. Ze względu na niebezpieczeństwo pęknięcia kolby ssawkowej, sączenie pod zmniejszonym
ciśnieniem należy prowadzić obowiązkowo w okularach ochronnych
2.7.2. Metanol jest trucizną – wszelkie operacje wykonywać pod sprawnym wyciągiem. Jest on cieczą
łatwopalną (Tw = 64,6°C), dlatego do ogrzewania należy stosować łaźnię wodną
2.8. Gromadzenie i utylizacja odpadów poreakcyjnych
2.8.1. Przesącz przekazać na stanowisko gromadzenia odpadów (pojemnik na
roztwory soli nieorganicznych pH=6-8 – „S”)
2.8.2. Przesącz po rekrystalizacji przenieść do pojemnika ze zlewkami metanolu
(07010
Wersja z dnia 11.03.2008
-4-