1.실험 제목 : 아세트아미노펜과 아스피린의 합성 및 분석
2.실험 일시 : 2012년 7월 24일~28일
3.실험 목표 : 아세트아미노펜과 아스피린을 합성해 보고 그 분자의 구성을 알아본다.
4.관련이론
*아세틸화 반응 : 유기화합물의 하드록시기 또는 아미노기 등의 수소원자를 아세틸기로 치환하는 반응
<p-아미노페놀> <아세트산 무수물> <아세트아미노펜> <아세트산>
*아세틸화 반응:카복실산과 알코올이 반응하여 물이 빠져나가 에스테르가 생성되는 것
<카복실산> <알코올> <에스테르>
※ 진통제는 어떻게 진통을 억제하는 것일까?
몸살과 같은 통증이 유발될 때 관여하는 물질이 바로 프라스타그라딘 이라는 물질이다. 진통제의 주성분인 아세트아미노펜은 위의 효소 2번째인 prostagladin synthase 를 억제하여 프로스타그란딘의 생합성을 억제하며 흔히 볼 수 있는 아스피린 이란 해열 진통제는 위의 효소 중 첫번째인 사이클로옥시제네이스 라는 효소를 억제하여 결과적으로 동통유발물질의 생합성을 억제하는 것이다. 결과적으로 우리가 흔히 먹는 진통제는 신경을 마비시키지 않고, 동통유발물질인 프로스타그란딘이란 물질의 생합성을 억제하여 해열, 진통, 소염작용을 나타내는 것이다.
※여러가지 정제법
1. 침전법
2. 분별증류, 비점의 차이 ex) 원유 정제
3. 승화. 승화섣 차이
4.크로마토그래피법
단) 1,3의 정제법은 고체인 경우에만 사용 가능, 2의 정제법은 액체인 경우에만 사용 가능.
5.시약 및 기구
▶아세트아미노펜의 합성
1.시약:p-아미노페놀, 인산, 아세트산 무수물, 얼음물, 증류수
2.기구:100ml 삼각플라스크, 항온수조, 감압 플라스크,뷰흐너 깔때기, 거름종이, 유산지, 피펫, 피펫필러, 유리막대, 200ml비커 1개, 온도계, 약수저,저울, 핀셋, 감압 플라스크
▶아스피린의 합성
1.시약:살리실산 1.4g, 아세트산 무수물 3.3ml, 인산, 황산, 에탄올, 증류수, 얼음물
2.기구:100ml 삼각 플라스크, 비커 100ml 5개, 피펫, 핀셋, 거름종이, 유산지, 감압 여과기, 뷰흐너 깔때기, 감압 플라스크, 유리막대, 온도계, 약수저, 고무필라, 눈금 실린더, 저울, 항온 수조
6.실험 방법
▶아세트아미노펜 합성법
1. 50ml 삼각플라스크에 p-아미노페놀 1.1g(0.01mol, Mw109.13)을 넣고 인산 5~6방울 가한 후 물 5ml를 넣는다.
2. 중탕물의 온도를 80도 까지 가열하고 반응물을 중탕기에 넣고 아세트산 무수물 1.5ml(1.62g, 밀도 1.08, 0.0158mol, Mw102.19)를 천천히 떨어 뜨린다.
3. 반응물이 완전히 용해된 후 15분 간 더 가열한다.
4. 5분간 식힌 후 ice-bath를 이용하여 반응물을 냉각한다.
5. 결정이 생기면 5ml의얼음물을 넣고 결정이 완결될 때까지 기다린다. (결정이 연적으로 생기지 않았을 경우 유리막대로 물리적 힘을 가하거나 다른 방법을 사용해 결정을 생성할 수 있다.)
6. 거름종이의 무게를 측정한다.
7. 생성된 고체를 감압여과한 후, 찬 물을 이용하여 여러 번 세척한다.
8. 여과된 고체를 건조하면 목적 화합물(아세트아미노펜)을 얻을 수 있다.
▶아스피린 합성법
＃1. 아스피린 합성
1. 100ml 삼각 플라스크에 살리실산 1.4g(0.01mol, Mw138.12) + 아세트산 무수물 3.3ml(3.59g, 밀도 1.08, Mw102.09) + 인산 5방울+황산 5방울을 넣는다.
2. 70도~85도의 물에서 가열한다.
3. 위 합성이 끝나면 증류수 2ml를 넣는다.
4. 아세트산 증기가 다 발생하고 나면 증류수 20ml를 넣은 후 플라스크를 얼음물에 넣고 결정이 생길 때까지 기다린다.
5. 거름종이 무게 측정 후 감압여과를 한다.
6.결정을 5ml의 얼음물(증류수)로 2번 씻어낸다.
7. 여과된 결정을 15분간 건조한 후 무게를 측정하고 수득률을 구한다.
＃2. 아스피린 정제 (재결정 법)
1)아스피린을 1g 정도를 덜어내어 삼각 플라스크에 넣고 4ml의 에탄올과 13ml의 물에 넣어서 60도에서 아스피린이 다 녹을 때까지 가열한다.
2.가열 후에 천천히 냉각한 후 얼음물에 담가두어 침전이 생기도록 한다.
3. 생성된 침전을 감압여과한 후 다른 거름종이에 옮겨 말린다.
7.결과
<아세트아미노펜의 실험결과>
거름종이 무게:0.32g
시약 무게: 0.97g
이론값: 1.5g
실험값: 0.97g
수득률: 약 65%
<아스피린 시험결과>
＃1. 재결정 전
거름종이 무게: 0.31g
시약 무게: 0.9g
이론값: 1.80g
실험값: 0.9g
수득률: 58%
＃2. 재결정 후
거름종이 무게:0.34g
시약 무게: 0.36g
이론값: 1.8g
실험값: 0.36g
수득률: 20%
<아스피린 분석 결과>
*아스피린구조
1)IR
→아스피린의 작용기에 해당하는 피크
C=O (ester):1755.12
C=O (carboxylc):1689.99
C-O:1307.02
C-C(aromatic):1457.86
C=C(aromatic):1606.23
R-C-OH:3000~2800 부근
=O
C-H:2700~2500 부근
2)UV-Vis(자외가시광선 분광법)
→아스피린 작용기의 최대 흡수파장
에스터기:204.00 nm
카복실기:226.00 nm
aromatic(벤젠):276.00 nm
3)NMR(핵자기공명 분광법)
8.결론 및 고찰
일단 고등학교에서 쉽게 할 수 없었던 화학 실험을 부경대에 와서 해 보아서 내가 목표로 하는 화학 전공에 적지 않은 재미을 준 것 같고, 조교 선생님들의 지도 하에 별 위험없이 실험을 잘 수행했다. 둘째날에 결정이 잘 생기지 않았지만 7조 seed를 접해서 결정을 만들었다. 비록 도움을 받긴 했지만 충분히 잘 해냈다고 생각한다. UV-vis, IR, NMR 과 같은 분석 자료에서 흠없이 실험결과가 잘 나와서 기뻤다. 다음 기회에도 참가 했으면 한다.^^
9. 참고 자료
http://100.naver.com/100.nhn?docid=105097 -아세틸화의 정의
Mw- 아버지를 통해 알게됨.