TỔNG HỢP CHẤT ASPIRIN

 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 SN(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 CH3COOH. Cuối cùng là giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm là este.

Báo cáo thực hành hóa hữu BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 4: TỔNG HỢP ACID ACETYLSALICYLIC (ASPIRIN)   I Mục đích thí nghiệm  Tìm hiểu trình tổng hợp aspirin phòng thí nghiệm, xác định hiệu suất phản ứng  Phản ứng điều chế aspirin phản ứng este hóa acid salicylic anhydride acetic môi trường acid Cơ chế phản ứng este hóa anhydride acetic acid salicylic S N(CO), tóm tắt sau: trước hết nhóm carbonyl anhydride proton hóa, hình thành cation trung gian Tiếp theo giai đoạn công nguyên tử oxygen phân tử acid salicylic vào cation này, kèm theo giai đoạn proton hóa tạo thành CH3COOH Cuối giai đoạn tách proton tái sinh xúc tác, hình thành sản phẩm este Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu II Cách tiến hành Qui trình tiến hành thí nghiệm có giai đoạn chính:  Giai đoạn 1: Điều chế aspirin - Cân 5g acid salicylic cân kỹ thuật cho vào bình nón có dung tích 250ml Thêm vào bình nón 7ml anhydride acetic 0,2ml H2SO4 đậm đặc - Dùng đũa thủy tinh khuấy cẩn thận hỗn hợp đun cách thủy 60 0C khoảng 30 phút - Để nguội khuấy thêm 15 phút  Giai đoạn 2: Tách tinh chế aspirin - Sau phản ứng xong, cho vào 75ml nước lạnh khuấy Lọc hỗn hợp thu phễu Buncher để thu lấy aspirin thô - Rửa kết tủa thu dung dịch acid acetic loãng (1:1) Sau cân khối lượng aspirin thô thu - Tiến hành kết tinh lại aspirin dung dịch acid acetic loãng (1:1) + Hòa tan aspirin thô dung môi CH 3COOH loãng đun nóng Thêm từ từ lượng dung môi lượng aspirin tan hết + Lọc nóng dung dịch thu để loại bỏ tạp chất + Làm lạnh dung dịch nước đá, aspirin kết tinh + Lọc thu lấy kết tủa phễu Buncher Cân lượng aspirin thu tính hiệu suất Sơ đồ tóm tắt trình điều chế: Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu III Giải thích cách tiến hành tượng quan sát - Phản ứng điều chế aspirin phản ứng este hóa acid salicylic anhydride acetic môi trường acid Phân tử acid salicylic chứa hai nhóm chức có nhóm chức phenol nhóm chức acid carbocylic Do hiệu ứng hút điện tử mạnh nhân benzen, nên phenol tham gia phản ứng este hóa với acid carboxylic mà phản dùng anhydride acid Phản ứng tiến hành cách chuyển phenol thành dạng phenolat nước Khi có mặt nhóm cacbocyl nhân benzen, phản ứng dẫn xuất phenol với anhydric acid tiến hành môi trường nuớc với có mặt acid sunfuric đậm đặc Tuy nhiên tính acid anhydride mạnh nên ta không cần sử dụng môi trường xúc tác acid sunfuric mà phản ứng xảy - Sau cho chất phản ứng vào bình nón, ta đun cách thủy hỗn hợp vòng 30 phút Ta thấy hỗn hợp bình nón có màu trắng, dạng sệt - Sau đun, ta để nguội hỗn hợp khuấy thêm 15 phút để làm già kết tủa aspirin tạo thành sau phản ứng - Aspirin tinh thể có độ tan nước 0,33% (ở 25 0C) nên có khả hòa tan nước CH3COOH tan vô hạn nước nên cho H 2O lạnh vào hỗn hợp, sau lọc thu aspirin tinh thể kết tinh Tinh thể aspirin có màu trắng Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu - Aspirin tan dung dịch CH3COOH loãng tan tốt dung môi CH3COOH đun nóng nên CH3COOH loãng chọn làm dung môi để kết tinh lại aspirin - Sau hòa tan aspirin dung môi CH 3COOH loãng nóng phải lọc nóng phễu Buncher để loại tạp chất Nếu có tinh thể aspirin kết tinh bình lọc phải tráng lại bình hứng dung môi nóng Sau để nguội làm lạnh hỗn hợp thu aspirin kết tinh thành tinh thể hình kim - Aspirin có mùi giống giấm, aspirin tự phân tách thành acid salicylic acid acetic IV Kết thí nghiệm  Khối lượng aspirin thô thu là: 9,7g Khối lượng aspirin tinh khiết thu là: 3,91g  Tính hiệu suất phản ứng: - Số mol acid salicylic ban đầu: - Số mol anhydride acetic ban đầu: - Do nacid < nand nên tính khối lượng aspirin sinh (theo lý thuyết) theo số mol acid salicylic - Khối lượng aspirin thu theo lý thuyết là: - Hiệu suất trình tổng hợp là:  Nhận xét: Hiệu suất phản ứng tổng hợp aspirin thấp so với lý thuyết, đạt 66,53% Nguyên nhân: - Phản ứng este hoá phản ứng thuận nghịch Ban đầu, tốc độ tạo thành este nước lớn, tốc độ phản ứng nghịch nhỏ Khi lượng este nước tăng lên, tốc độ phản ứng nghịch tăng thiết lập cân động học Ở đơn Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu vị thời gian, lượng este nước tạo thành lượng anhydride axit tạo thành thủy phân este Do đó, có khoảng 2/3 lượng axit anhydride phản ứng tạo thành este nước Nghĩa là, đạt tới trạng thái cân bằng, hiệu suất este không vượt 66,7% Tuy nhiên chuyển dịch cân theo chiều thuận cách: + Dùng dư chất tham gia phản ứng (trong dùng dư anhydric acetic) + Giảm nồng độ chất tạo thành phản ứng + Dùng xúc tác để thúc đẩy phản ứng (trong dùng acid sunfuric đậm đặc) - Sai số làm tròn tính toán - Quá trình kết tinh lại chưa hoàn toàn, lượng aspirin bị hòa tan vào acid acetic V Trả lời câu hỏi Câu 1: Các bước tiến hành thí nghiệm (đã nêu trên) Khi tiến hành thí nghiệm, acid salicylic phải khan có mặt H 2O, anhydride acetic dễ bị thủy phân tạo thành acid acetic (CH3CO)2O + H2O → 2CH3COOH Acid salicylic thể tham gia phản ứng este hóa với acid acetic hiệu ứng hút điện tử mạnh nhân benzen, phenol chuyển thành dạng phenolat nước nên phenol tham gia phản ứng este hóa với acid carboxylic mà phản dùng anhydride acid Câu 2:  Phản ứng tổng hợp acid acetylsalicylic:  Cách tinh chế aspirin: trình bày cách tiến hành  Ứng dụng aspirin: Aspirin thuộc nhóm thuốc chống viêm, không steroid Aspirin định: - Điều trị đau vừa nhẹ, đồng thời có tác dụng hạ sốt Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu - Viêm cấp mạn viêm khớp dạng thấp, viêm cột sống dính khớp, thoái hóa khớp - Điều trị dự phòng tái phát nhồi máu tim nhồi máu não Ở bệnh nhân có lần nhồi máu (nhồi máu tim, nhồi máu não): Nếu uống với liều thấp kéo dài làm giảm khoảng 25% nguy nhồi máu tái phát, chống định dùng thuốc Những bệnh nhân chưa bị nhồi máu có yếu tố nguy bệnh lý tim mạch (rung nhĩ; đau thắt ngực; tăng huyết áp; đái tháo đường, rối loạn mỡ máu), aspirin làm giảm khoảng 28% nguy nhồi máu tim giảm khoảng 15% tỷ lệ tử vong liên quan đến tai biến Những người yếu tố nguy bệnh tim mạch, aspirin tác dụng dự phòng mà có nguy gây chảy máu dày - Aspirin có vai trò thời gian mang thai tác dụng lên thành mạch máu Aspirin làm giảm nguy biến chứng phụ nữ mang thai có tăng huyết áp (tăng huyết áp xuất thời gian có thai) Uống aspirin làm giảm tần số sản giật, làm giảm máu tụ sau rau thai nguy chết thai Ngoài ra, aspirin có tác dụng dự phòng sảy thai muộn phụ nữ có tiền sử sảy thai nhiều lần - Aspirin tạo thuận lợi cho việc cấy thai vào buồng tử cung làm giảm nguy sảy thai sớm - Ngoài ra, aspirin có vai trò điều trị dự phòng bệnh sa sút trí tuệ nguyên nhân mạch máu, làm giảm phát triển khối ung thư giảm nguy gây ung thư đại tràng Tuy nhiên, sử dụng aspirin cần lưu ý tác dụng phụ mà aspirin mang lại: aspirin ức chế co bóp tử cung gây trì hoãn chuyển dạ, ức chế cycloxygenase sản sinh prostaglandin dẫn đến đóng sớm ống động mạch thai nhi, có nguy gây tăng huyết áp động mạch phổi suy hô hấp sơ sinh, nguy chảy máu tăng mẹ thai nhi không định trường hợp mang thai tháng cuối; aspirin có tác dụng chống ngưng tập tiểu cầu nên gây chảy máu não, chảy máu tiêu hóa dùng với liều thấp; aspirin gây co thắt phế quản (hen), độc hại với gan, suy giảm chức thận Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 1: TỔNG HỢP AXIT PICRIC (2,4,6-trinitrophenol) I Mục đích - Phạm vi ứng dụng - Tổng hợp axit picric từ hợp chất ban đầu phenol - Sự tổng hợp axit picric dựa vào phản ứng: Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu - Bản chất phản ứng phản ứng nitro hóa (sự đưa nhóm nitro (-NO 2) vào phân tử hợp chất hữu để tạo thành liên kết C-N) Đây phản ứng electronphin Phản ứng nitro hóa phenol xảy điều kiện nhẹ nhàng nitro hóa benzen Axit picric điều chế qua hai giai đoạn: Cho phenol tác dụng với axit sunfuric đặc để tạo thành axit 2,4-phenoldisunfonic bền, sau đun nóng với hỗn hợp nitro hóa, hai nhóm sunfo bị nhóm nitro nhóm nitro thứ ba công vào nhân - Phạm vi ứng dụng: + Hợp chất nitro dãy thơm có ý nghĩa thực tế, dùng chủ yếu làm chất nổ sản xuất quy mô công nghiệp rộng lớn Các hợp chất mononitro thơm dùng làm nguyên liệu để điều chế amin công nghiệp phẩm màu Trong công nghiệp chất nổ chúng sử dụng nhiều dạng sản phẩm trung gian để sản xuất chất nổ phá hoại Một số hợp chất moninitro dùng độc lập làm chất phụ gia hóa cho hợp chất trinitro Chẳng hạn, mononitronaphtalen dùng hợp chảy với trinitrophenol Các hợp chất dinitro thơm có tính nổ Một số hợp chất sử dụng làm chất nổ không dùng độc lập mà thường phối hợp với chất nổ khác sức nổ yếu tiếp nhận nổ Các hợp chất trinitro thơm dùng trực tiếp làm chất nổ + Trong thao tác với kính hiển vi, picric sử dụng chất phản ứng để nhuộm mẫu vật, ví dụ nhuộm Gram Nó có số sử dụng hóa hữu Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu cơ nhằm tạo thành muối kết tinh bazơ hữu (picrate) cho việc nhận dạng xác định tính chất + Kiểm tra ma túy sử dụng axit picric để phát creatinine phản ứng Jaffe Nó tạo thành hỗn hợp màu phức tạp đo quang phổ kế + Ít thông dụng hơn, axit picric ẩm dùng cho việc nhuộm da hay việc đóng dấu tạm thời Nó phản ứng với protein da tạo màu nâu tối tồn gần tháng + Đầu kỷ 20, axit picric ngành dược phẩm sử dụng chất diệt khuẩn cách chữa cho phỏng, sốt rét, mụn giộp, đậu mùa II Cách tiến hành - Giai đoạn 1: Sunfo hóa Cho 4,2ml phenol 11ml H2SO4 vào bình cầu cổ dung tích 250ml Lắn sinh hàn hồi lưu Đun cách thủy hỗn hợp đến nhận dung dịch suốt - Giai đoạn 2: Nitro hóa Đổ từ từ dung dịch vào cốc chứa sẵn 17ml nước lạnh khuấy đều, làm lạnh nước sau tiếp tục vừa khuấy vừa cho từ từ 11ml HNO đậm đặc vào (làm trời) Cho dung dịch trở lại bình cầu tiếp tục đun cách thủy vòng 1,5 Sau làm nguội, axit picric bắt đầu kết tinh - Tách tinh chế sản phẩm Thêm vào bình cầu 30ml H2O khuấy đều, lọc lấy tinh thể phễu lọc Buncher, rửa vài lần nước lạnh, thu axit picric thô Cân lấy khối lượng axit picric thô mthô Kết tinh lại etanol 50% Lọc lấy tinh thể phễu lọc Buncher cân lấy khối lượng axit picric tinh khiết mtinh III Giải thích cách tiến hành Axit nictric đặc dễ oxi hóa phenol nên tốt sunfo hóa phenol trước để tạo thành đisunfoaxit, sau cho tác dụng với hỗn hợp HNO3+H2SO4đ, ca hai Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 Báo cáo thực hành hóa hữu nhóm sunfo thay nhóm nitro gắn thêm nhó nitro vào nhân tạo thành 2,4,6-trinitrophenol (axit picric) - Giai đoạn 1: Tiến hành sunfo hóa phenol Phản ứng sunfo hóa phenol tiến hành dễ dàng, sản phẩm đồng phân ortho hay para tùy thuộc vào nhiệt độ Ở nhiệt độ thường thu đồng phân ortho, đun nóng đến 1000C thu đồng phân para Axit 2,4-phenoldisunfonic Ban đầu, phenol không màu, để không khí bị oxi hóa thành màu nâu Khi thêm H2SO4 dung dịch có màu nâu đỏ bị đục Sau đung khoảng 30 phút dung dịch trở nên suốt - Giai đoạn 2: Nitro hóa axit 2,4-phenoldisunfonic Đổ từ từ hỗn hợp bình cầu vào cốc chứa sẵn 17ml nước lạnh khuấy Sau vừa tiếp tục khuấy vừa cho thêm HNO đậm đặc vào Giai đoạn nên làm trời để đảm bảo an toàn cho HNO vào, phản ứng xảy ra, HNO đặc dễ bị phân hủy ánh sáng sinh khí màu nâu đỏ (độc) bay lên Đây phản ứng tỏa nhiệt mạnh nên cần phải làm lạnh Phải làm theo thứ tự chất H 2O, axit 2,4phenoldisunfonic, HNO3 đặc, tuyệt đối không làm theo thứ tự ngược lại hỗn hợp có dư H2SO4 đặc phenol (phản ứng sunfo hóa xảy không hoàn toàn), thêm HNO3 vào khó để kiểm soát phản ứng, gây nổ Do trước thêm HNO3 đặc phải cho thêm H2O lạnh vào, sau cho từ từ HNO3 vào đồng thời phải làm lạnh để hạn chế phản ứng nổ Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 10 Báo cáo thực hành hóa hữu 4HNO3 → 4NO2↑ + O2↑ + 2H2O (nâu đỏ) Cho hỗn hợp vào bình cầu tiếp tục đun cách thủy để phản ứng xảy Dung dịch bình cầu có màu nâu đỏ Trên đầu ống sinh hàn, ta đậy nút có ống dẫn khí để dẫn khí NO2 vào cốc đựng nước có chứa vài giọt NaOH (hấp thụ khí NO 2) Đun khoảng 1,5 ngừng đun Đây phản ứng không thuận nghịc, tác nhân điện tử ion nitroni NO 2+ sinh theo phương trình: HNO3 + H2SO4 ↔ NO2+ + H3O+ + 2HSO4Thực chất axit nitric bị proton hóa tạo thành H 2NO3 sau bị nước cho ion nitroni Axit sunfuric đóng vai trò hút nước dung môi tốt cho hợp chất hữu - Tách tinh chế sản phẩm Làm nguội bình cầu, ta thấy lượng axit picric màu vàng kết tinh lắng xuống đáy bình cầu Lọc hỗn hợp phễu Buncher, ta thu khối lượng axit picric thô Cân cân kỹ thuật để thu mthô Đun khoảng 100ml dung dịch etanol 50% bếp điện Cho axit picric thô vào cốc, vừa khuấy vừa thêm từ từ etanol 50% vào axit picric tan hết Đun lọc nóng để loại tạp chất (lọc phễu Buncher) Sau để nguội làm lạnh từ từ, axit picric kết tinh thành tinh thể Lọc phễu Buncher thu axit picric tinh khiết màu vàng Cân cân kỹ thuật thu mtinh IV Kết thí nghiệm Khối lượng phenol ban đầu: 4,2ml ~ 4,2g Số mol phenol ban đầu là: Số mol axit picric theo lý thuyết là: Khối lượng axit picric theo lý thuyết là: Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 11 Báo cáo thực hành hóa hữu Khối lượng axit picric thực tế là: Hiệu suất trình tổng hợp là: ¤ Nhận xét trình tổng hợp axit picric: - Axit picric có dạng tinh thể màu vàng - Hiệu suất trình thấp → trình tiến hành thí nghiệm mắc phải sai số tương đối lớn - Sai số trình tổng hợp do: + Sai số dụng cụ đo Mỗi dụng cụ có sai số định + Cách nhìn ống đong không xác + Thời gian đun hồi lưu ngắn, phản ứng xảy không hoàn toàn + Khi làm lạnh, thời gian làm lạnh ngắn, tinh thể axit picric chưa kết tinh hoàn toàn + Hóa chất H2SO4 HNO3 đậm đặc nên dễ bay hơi, bốc khói trình thao tác V Trả lời câu hỏi Câu 1: Đã trình bày phần III (giải thích bước tiến hành) phần IV (kết thí nghiệm) Câu 2: Các phản ứng tổng hợp axit picric - Giai đoạn sunfo hóa phenol để tạo axit 2,4-phenoldisunfonic - Giai đoạn nitro hóa axit 2,4-phenoldisunfonic để tạo axit picric: Để tổng hợp axit picric, người ta thường sunfo hóa phenol trước nitro hóa nhóm -OH phenol dễ bị HNO đặc oxi hóa Do phân tử phenol có liên hợp n → π làm tăng phan cực nhóm hidroxi, đồng thời làm giảm phân Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 12 Báo cáo thực hành hóa hữu cực liên kết C-O tăng mật độ electron vòng benzen, phản ứng làm đứt di li liên kết O-H xảy dễ dàng Joseph.ngoctan@gmail.com http://svdanang.com/threads/cong-nghe-san-xuat-my-chinh-va-cac-san-phamlen-men-co-truyen-nguyennaly.881/ http://svdanang.com/threads/cong-nghe-san-xuat-my-chinh-va-cac-san-phamlen-men-co-truyen-nguyennaly.881/ http://tailieu.vn/doc/tieu-luan-hoa-sinh-lop-thuc-pham-2-khoa-51.189362.html Nguyễn Gia Minh Nhật – Hóa K35 13 ... hợp chất moninitro dùng độc lập làm chất phụ gia hóa cho hợp chất trinitro Chẳng hạn, mononitronaphtalen dùng hợp chảy với trinitrophenol Các hợp chất dinitro thơm có tính nổ Một số hợp chất. .. hữu BÁO CÁO THỰC HÀNH BÀI 1: TỔNG HỢP AXIT PICRIC (2,4,6-trinitrophenol) I Mục đích - Phạm vi ứng dụng - Tổng hợp axit picric từ hợp chất ban đầu phenol - Sự tổng hợp axit picric dựa vào phản... khối lượng aspirin sinh (theo lý thuyết) theo số mol acid salicylic - Khối lượng aspirin thu theo lý thuyết là: - Hiệu suất trình tổng hợp là:  Nhận xét: Hiệu suất phản ứng tổng hợp aspirin thấp