BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI TỔNG HỢP ACID ACETYLSALICYLIC (ASPIRIN)

Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 1 BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 4: TỔNG HỢP ACID ACETYLSALICYLIC (ASPIRIN)  I. Mục đích thí nghiệm  Tìm hiểu quá trình tổng hợp aspirin trong phòng thí nghiệm, xác định hiệu suất của phản ứng.  Phản ứng điều chế aspirin chính là phản ứng este hóa giữa acid salicylic và anhydride acetic trong môi trường acid. Cơ chế phản ứng este hóa giữa anhydride acetic và acid salicylic là S N (CO), có thể được tóm tắt như sau: trước hết nhóm carbonyl của anhydride được proton hóa, hình thành cation trung gian. Tiếp theo là giai đoạn tấn công của nguyên tử oxygen trên phân tử acid salicylic vào cation này, kèm theo giai đoạn proton hóa và tạo thành CH 3 COOH. Cuối cùng là giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm là este. Họ và tên : Nguyễn Gia Minh Nhật Lớp : Hóa K35 Nhóm : 1 Ngày thực hiện : 08/10/2013 Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 2 II. Cách tiến hành Qui trình tiến hành thí nghiệm có 2 giai đoạn chính:  Giai đoạn 1: Điều chế aspirin. - Cân 5g acid salicylic bằng cân kỹ thuật rồi cho vào bình nón có dung tích 250ml. Thêm vào bình nón 7ml anhydride acetic và 0,2ml H 2 SO 4 đậm đặc. - Dùng đũa thủy tinh khuấy cẩn thận hỗn hợp và đun cách thủy ở 60 0 C trong khoảng 30 phút. - Để nguội và khuấy thêm 15 phút nữa.  Giai đoạn 2: Tách và tinh chế aspirin. - Sau khi phản ứng xong, cho vào 75ml nước lạnh và khuấy đều. Lọc hỗn hợp thu được trên phễu Buncher để thu lấy aspirin thô. - Rửa kết tủa thu được bằng dung dịch acid acetic loãng (1:1). Sau đó cân khối lượng aspirin thô thu được. - Tiến hành kết tinh lại aspirin bằng dung dịch acid acetic loãng (1:1). + Hòa tan aspirin thô trong dung môi CH 3 COOH loãng đã được đun nóng. Thêm từ từ lượng dung môi là cho đến khi lượng aspirin tan hết. + Lọc nóng dung dịch thu được để loại bỏ tạp chất. + Làm lạnh dung dịch bằng nước đá, aspirin sẽ kết tinh. + Lọc thu lấy kết tủa trên phễu Buncher. Cân lượng aspirin thu được và tính hiệu suất. Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 3 Sơ đồ tóm tắt quá trình điều chế: III. Giải thích cách tiến hành và hiện tượng quan sát - Phản ứng điều chế aspirin là phản ứng este hóa giữa acid salicylic và anhydride acetic trong môi trường acid. Phân tử của acid salicylic chứa hai nhóm chức trong đó có một nhóm chức là phenol và một nhóm chức là acid carbocylic. Do hiệu ứng hút điện tử mạnh trên nhân của benzen, nên phenol không thể tham gia phản ứng este hóa với các acid carboxylic mà phản dùng anhydride acid. Phản ứng được tiến hành bằng cách chuyển phenol thành dạng phenolat trong nước. Khi khi có mặt nhóm cacbocyl trong nhân benzen, phản ứng của dẫn xuất phenol với anhydric acid tiến hành trong môi trường nuớc với sự có mặt của một ít acid sunfuric đậm đặc. Tuy nhiên do tính acid của anhydride mạnh nên ta có thể không cần sử dụng môi trường xúc tác acid sunfuric mà phản ứng vẫn xảy ra. - Sau khi cho các chất phản ứng vào bình nón, ta đun cách thủy hỗn hợp trong vòng 30 phút. Ta thấy hỗn hợp trong bình nón có màu trắng, dạng sệt. - Sau khi đun, ta để nguội hỗn hợp và khuấy thêm 15 phút để làm già kết tủa aspirin được tạo thành sau phản ứng. Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 4 - Aspirin là tinh thể có độ tan trong nước là 0,33% (ở 25 0 C) nên có khả năng hòa tan trong nước kém. CH 3 COOH thì tan vô hạn trong nước nên cho H 2 O lạnh vào hỗn hợp, sau đó lọc sẽ thu được aspirin tinh thể kết tinh. Tinh thể aspirin có màu trắng. - Aspirin tan kém trong dung dịch CH 3 COOH loãng nhưng tan tốt khi dung môi CH 3 COOH được đun nóng nên CH 3 COOH loãng được chọn làm dung môi để kết tinh lại aspirin. - Sau khi hòa tan aspirin trong dung môi CH 3 COOH loãng nóng thì phải lọc nóng trên phễu Buncher để loại tạp chất. Nếu có tinh thể aspirin kết tinh trong bình lọc thì phải tráng lại bình hứng bằng dung môi nóng. Sau đó để nguội và làm lạnh hỗn hợp thu được aspirin kết tinh thành tinh thể hình kim. - Aspirin có mùi giống như giấm, bởi vì aspirin có thể tự phân tách thành acid salicylic và acid acetic. IV. Kết quả thí nghiệm  Khối lượng aspirin thô thu được là: 9,7g. Khối lượng aspirin tinh khiết thu được là: 3,91g.  Tính hiệu suất của phản ứng: - Số mol acid salicylic ban đầu:             - Số mol anhydride acetic ban đầu:                       - Do n acid < n and nên tính khối lượng aspirin sinh ra (theo lý thuyết) theo số mol của acid salicylic.       - Khối lượng aspirin thu được theo lý thuyết là:               - Hiệu suất của quá trình tổng hợp là:                 Nhận xét: Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 5 Hiệu suất của phản ứng tổng hợp aspirin thấp hơn so với lý thuyết, chỉ đạt 66,53% . Nguyên nhân: - Phản ứng este hoá là phản ứng thuận nghịch. Ban đầu, tốc độ tạo thành este và nước lớn, còn tốc độ phản ứng nghịch nhỏ. Khi lượng este và nước tăng lên, tốc độ phản ứng nghịch tăng cho đến khi thiết lập được cân bằng động học. Ở đó trong 1 đơn vị thời gian, lượng este và nước tạo thành sẽ bằng lượng anhydride và axit tạo thành do sự thủy phân este. Do đó, chỉ có khoảng 2/3 lượng axit và anhydride phản ứng tạo thành este và nước. Nghĩa là, khi đạt tới trạng thái cân bằng, hiệu suất este không vượt quá 66,7%. Tuy nhiên có thể chuyển dịch cân bằng theo chiều thuận bằng cách: + Dùng dư một trong các chất tham gia phản ứng (trong bài dùng dư anhydric acetic). + Giảm nồng độ chất tạo thành trong phản ứng. + Dùng xúc tác để thúc đẩy phản ứng (trong bài dùng acid sunfuric đậm đặc). - Sai số do làm tròn khi tính toán. - Quá trình kết tinh lại chưa hoàn toàn, một lượng aspirin bị hòa tan vào acid acetic. V. Trả lời câu hỏi Câu 1: Các bước tiến hành thí nghiệm (đã nêu ở trên). Khi tiến hành thí nghiệm, acid salicylic phải khan vì nếu có mặt H 2 O, anhydride acetic dễ bị thủy phân tạo thành acid acetic. (CH 3 CO) 2 O + H 2 O → 2CH 3 COOH Acid salicylic thể tham gia phản ứng este hóa với acid acetic do hiệu ứng hút điện tử mạnh trên nhân của benzen, phenol không thể chuyển thành dạng phenolat trong nước nên phenol không thể tham gia phản ứng este hóa với các acid carboxylic mà phản dùng anhydride acid. Câu 2:  Phản ứng tổng hợp acid acetylsalicylic: Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 6  Cách tinh chế aspirin: đã trình bày ở cách tiến hành.  Ứng dụng của aspirin: Aspirin thuộc nhóm thuốc chống viêm, không steroid. Aspirin được chỉ định: - Điều trị các cơn đau vừa và nhẹ, đồng thời có tác dụng hạ sốt. - Viêm cấp và mạn như viêm khớp dạng thấp, viêm cột sống dính khớp, thoái hóa khớp - Điều trị dự phòng tái phát nhồi máu cơ tim và nhồi máu não. Ở những bệnh nhân đã có một lần nhồi máu (nhồi máu cơ tim, nhồi máu não): Nếu uống với liều thấp và kéo dài có thể làm giảm khoảng 25% nguy cơ nhồi máu tái phát, nếu không có chống chỉ định dùng thuốc. Những bệnh nhân chưa từng bị nhồi máu nhưng có ít nhất một yếu tố nguy cơ về bệnh lý tim mạch (rung nhĩ; cơn đau thắt ngực; tăng huyết áp; đái tháo đường, rối loạn mỡ máu), aspirin có thể làm giảm khoảng 28% nguy cơ nhồi máu cơ tim và giảm khoảng 15% tỷ lệ tử vong liên quan đến tai biến. Những người không có yếu tố nguy cơ bệnh tim mạch, aspirin không có tác dụng dự phòng mà còn có nguy cơ gây chảy máu dạ dày. - Aspirin còn có vai trò trong thời gian mang thai vì tác dụng lên thành mạch máu. Aspirin làm giảm nguy cơ biến chứng ở phụ nữ mang thai có tăng huyết áp (tăng huyết áp xuất hiện trong thời gian có thai). Uống aspirin có thể làm giảm tần số cơn sản giật, làm giảm máu tụ sau rau thai và nguy cơ chết thai. Ngoài ra, aspirin còn có tác dụng dự phòng sảy thai muộn ở những phụ nữ đã có tiền sử sảy thai nhiều lần. - Aspirin có thể tạo thuận lợi cho việc cấy thai vào buồng tử cung và làm giảm nguy cơ sảy thai sớm. - Ngoài ra, aspirin còn có vai trò điều trị dự phòng bệnh sa sút trí tuệ do nguyên nhân mạch máu, có thể làm giảm sự phát triển của khối ung thư và giảm nguy cơ gây ung thư đại tràng. Tuy nhiên, khi sử dụng aspirin cần lưu ý những tác dụng phụ mà aspirin có thể mang lại: aspirin ức chế co bóp tử cung gây trì hoãn chuyển dạ, ức chế cycloxygenase Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 7 và sự sản sinh prostaglandin có thể dẫn đến đóng sớm ống động mạch của thai nhi, có nguy cơ gây tăng huyết áp động mạch phổi và suy hô hấp sơ sinh, nguy cơ chảy máu tăng ở cả mẹ và thai nhi do đó không được chỉ định trong trường hợp mang thai 3 tháng cuối; aspirin có tác dụng chống ngưng tập tiểu cầu nên có thể gây chảy máu não, chảy máu tiêu hóa ngay cả khi dùng với liều thấp; aspirin còn gây co thắt phế quản (hen), độc hại với gan, suy giảm chức năng thận. . Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 1 BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 4: TỔNG HỢP ACID ACETYLSALICYLIC (ASPIRIN)  I. Mục đích thí. thành dạng phenolat trong nước nên phenol không thể tham gia phản ứng este hóa với các acid carboxylic mà phản dùng anhydride acid. Câu 2:  Phản ứng tổng hợp acid acetylsalicylic: Báo cáo. Nhật Lớp : Hóa K35 Nhóm : 1 Ngày thực hiện : 08/10/2013 Báo cáo thực hành hóa hữu cơ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 2 II. Cách tiến hành Qui trình tiến hành thí nghiệm có 2 giai đoạn chính: