如果穿越回了古代,怎麼合成阿司匹林?
以前看過一篇採訪問一個醫學專家,如果你被丟在荒島上,這時你只能帶一味葯,你會帶什麼,那個專家說帶:帶阿司匹林。所以我想問下,如果我穿越回了古代,沒有任何化學材料,用古代的工藝和器皿,從頭開始合成,我有可能合成出阿司匹林來么 @龍草
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不要再問青黴素了,因為青黴素的製備我已經在日劇裡面學會啦 現在就差阿司匹林啦。本來想著有這兩味神葯我就不用愁在古代活不下去了。不是人人穿越都可以選擇easy模式穿成皇子嬪妃的!
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見於很多人問各位答主所說的過柱子是什麼意思,我就幫各位答主回復下 見@龍草寫的一個答案 http://www.zhihu.com/question/32243196/answer/55584624
這個,如果要求高純度的阿司匹林的話,不可能。
如果是說我合成一坨東西,裡面有一丁點乙醯水楊酸,那倒是很有可能,反正副產物那麼多,保不齊就有一點。
如果不要求特別高產率和純度的話,只要有意義的產率和純度,有現代人的知識,仍然是極其困難的。
以我的知識範圍看……
我的知識範圍就是,我不考慮使用酶促反應這種開掛的東西——實際上我也不知道有沒有哪種易於提取的酶可以催化水楊酸的乙醯化——僅僅考慮我所熟悉的化學方法……
以下的答案純屬開腦洞……不保證切實的可行性……只是說說可能性…只有在非常理想的狀態下才能夠按照下面說的東西製備阿司匹林……非常非常理想的狀態……
水平有限、能耐一般,如果有錯請直接指出……
困難的關鍵是原料的獲取。
當然題主沒有說是回到多麼古代,我就默認題主的古代就是沒有任何化工產品的年代,只能靠植物提取物和礦物作為原料的時代。只能用古代的器皿和工藝,那麼就要刨掉所有的高壓、負壓的反應條件,以及過柱子、精餾等等純化手段。唯一可用的分離手段就是蒸餾……
阿司匹林是乙醯水楊酸,最基礎的合成方法是用水楊酸和醋酐做酯化反應,濃硫酸作催化劑:
這個反應本身有多簡單呢?就說一句,這個反應是一多半學化學的人這輩子做的第一個有意義的有機合成反應。幾乎所有學校的本科的有機化學的教學實驗中都必須安排這個反應。
所以只要獲得上述反應的原料,合成就很容易了。
上述反應有三個基本原料:水楊酸,醋酸酐,硫酸
1.
水楊酸,salicylic acid,因為煤炭化工的發展,現代人可以從化石原料裡面獲取苯環。所以現在搞化學的人都把水楊酸這樣的苯的簡單衍生物作為一種最基礎的化工原料,從化工廠裡面一噸一噸拖出來的,所以基本沒啥人還想的起來水楊酸為啥叫水楊酸了。
水楊酸之所以叫水楊酸,因為他本身也是一種天然產物,柳樹、冬青樹的樹皮,以及楊柳科植物的樹葉就是水楊酸的天然富集。水楊酸本身也有解熱陣痛的作用,可以說是阿司匹林的前身。但是水楊酸有非常強的不良反應,阻礙了其廣泛應用。
植物中水楊酸的提取方法就是基礎的醇提法,把大量的楊柳樹葉碾碎和酒精水溶液一起放在鍋裡面熬,古代獲得乙醇水溶液還是不難的——蒸餾酒就可以,反正對最終產率和純度要求不高。
水楊酸可能是該反應中最容易獲得的原料了。
2.
濃硫酸。雖然在一千多年前就可以有硫酸了,但是濃硫酸的製備也是後來的事情。最早鍊金術士用煅燒水合硫酸鹽晶體的方法來製備硫酸,但是濃度只能到30%左右。這個濃度的硫酸是沒法催化酯化的,相反倒是可以催化酯的水解。
古代可以實現的濃硫酸的製備方式可能只有一種,高溫煅燒黃鐵礦成硫酸亞鐵,然後繼續煅燒成硫酸鐵,然後繼續加熱到480℃,分解成為氧化鐵和三氧化硫。這是我能想到的唯一一個能在古代比較容易實現的製備濃硫酸的方法。
評論有同學提到鉛室法,利用NOx做氧的傳遞催化製備濃硫酸,但是鉛室法作為工業製備方法,雖然物料成本比較低,但是仍然是無法獲得濃度非常高的硫酸。
當然合成阿司匹林的催化絕不止濃硫酸一種。草酸、檸檬酸、硫酸氫鈉、磷酸二氫鉀、對甲苯磺酸、分子篩、氯化鋁等等都可以。其中分子篩是可以用膨潤土這樣的礦物代替的,這倒不困難。
3.
醋酸酐,這個在古代要想獲取的話就是極其困難的事情。醋酸酐第一次在實驗室的製備就已經是1852年了,利用的是醋酸鉀和苯甲醯氯。現代實驗室方法製備醋酸酐是利用醋酸鈉和乙醯氯。
在古代,醋酸鉀和醋酸鈉不算難以獲取;但是醯氯利用古代工藝的製備是非常困難的。
醯氯是一類化學性質十分活潑的化合物,在潮濕空氣中可以和水反應變成酸和氯化氫,這種東西在古代不僅製備非常困難,甚至無法穩定儲存。現代是怎麼製備醯氯的呢?
是利用二氯亞碸、三氯化磷或者五氯化磷和羧酸反應。二氯亞碸的合成路線需要用到氯氣和硫磺,而氯氣可以用軟錳礦和濃鹽酸製備。濃鹽酸是拿氯化氫氣體溶於水,而純的氯化氫的製備最早可以追溯到16世紀的日耳曼鍊金術士利巴菲烏斯,在砂鍋里高溫煅燒食鹽晶體。
但是如果2裡面所說的,濃硫酸的製備非常順利的話,濃鹽酸可以採用Mannheim方法製備,即大家耳熟能詳的,食鹽和濃硫酸反應,加強熱,高沸點酸制低沸點酸。
另一條路線是利用五氧化二磷脫水製備醋酐。利用白磷燃燒獲得五氧化二磷作為脫水劑,但是五氧化二磷的脫水能力非常強,很可能直接將乙酸脫水碳化,
造成極低的產率。所以實際上這兩條路線到底哪個好做仍然是需要做一下試試的。但是這條路線很短,一步到位,估計會比醯氯線更好一些。
同樣這是一條不需要濃硫酸的路線,如果上面濃硫酸的製備出現了問題,決定用別的催化劑催化酯化的話,這個地方就可以利用五氧化二磷做了。
4.conclusion
所以綜上所述,總結一下,可能的路線就是這樣:
所需要用到的原生原料包括黃鐵礦、空氣、食鹽、軟錳礦、硫磺、醋酸和天然提取的水楊酸。
硫酸的可能合成路線是這樣:
得到的三氧化硫溶於水可以製備硫酸。
不使用硫酸的路徑,利用五氧化二磷脫水:
需要的原料則是白磷、醋酸、水楊酸和作為催化劑的膨潤土。
但是一定要理解,上面這一系列反應都是非常不漂亮的反應,同時還沒有考慮溶劑的問題,只能默認我們可以用乙醇和乙酸製備乙酸乙酯,這樣的話還是得製備濃硫酸。只有在非常理想的狀態下才有可能得到有意義的量的最後需要的產品,而且最終的產率可能低得不可思議,且會混入非常多的雜質和副產品。而且利用古代的器皿,很可能需要開發一些新的試驗方法才可能實現一些氣液反應的過程。
合成阿司匹林在現在看來已經是現代有機合成化學裡面最簡單,最基礎的反應,但是在化學工業體系還沒有奠基的年代,對於穿越回去的人來說,這樣簡單的反應也會變得十分的複雜,甚至無法進行,這也不難理解為什麼古人所用的葯始終僅僅局限於動植物的直接提取物或者礦物了。
石油和煤炭化工的發展為我們提供了源源不斷的苯環,水楊酸現今也是實驗室中最基礎的藥品之一。接觸法制硫酸顯著的降低了製備濃硫酸的成本,現在硫酸的產量是衡量一個國家化工產業規模的重要標準。電解食鹽水則是為我們提供了源源不斷的氯氣和氯化氫,這使得合成一些性質活潑的化學品變得非常簡單。所以現在合成阿司匹林的成本低廉,是整個工業體系不斷發展的結果。
對質疑者:你們覺得沒有計算機能解出來DNA結構嗎?連100MHz NMR都沒有的年代能做維生素B12的全合成嗎?連硅膠都沒有的1906年能做出色譜嗎?但是這些都實實在在的發生了!1906年才有的第一根碳酸鈣色譜,可是1853年就有阿司匹林的合成,1898年就成藥上市了!你們說他們那時候是怎麼做的?
你們呀,真是naive,在現代工業體系的溫室裡面呆了太久,都不敢相信前人是怎麼艱苦奮鬥過來的。
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——永遠不要低估一顆穿越者的心
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小明是一個優秀的化學磚工,熱愛DIY,通曉古漢語,能說會道
有一天小明正在過柱子的時候柱子炸了順便把小明炸回了,比如說,宋朝
小明憑著合成肥皂,香水(沒錯就是抄襲家丁)之類的輕化工產品成功成為大地主,出任攝政王,迎娶小公主,走上人生巔峰(沒錯說的就是不差錢)
終於,這世上已經沒有什麼值得小明追求的東西了
於是他決定,要在這個世界裡,合 成 阿 司 匹 林 (就是這麼蛋疼)
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咳咳,正文在這裡
0,小明昭告天下,召集天下能工巧匠入「研究寺」與他共(yi)創(qi)事(ban)業(zhuan),賜名號曰「研究生」。
1,小明先召集了幾名優秀的銀匠研究生,讓他們做出了很大量的 銀線 ,又找來木匠研究生在銀線上刷上了一層木漆。召集鐵匠研究生做出軸承,又找煉丹研究生拿到了汞,地里挖出了磁鐵,用木炭屑做潤滑。接上水車再通過輪軸調速,最終就可以製成傳說中的直流發電機。
事實上金屬鋅的冶煉非常早,12世紀就已經能夠拿到高純度鋅~所以做原電池也是so easy~
獲得物品:直流電
2,小明派研究生到景德鎮(或者某窯),購買了一堆精緻的瓷質燒杯~驢皮阿膠和食鹽一起熬後裝入竹管做成鹽橋,連接兩個裝著食鹽水的燒杯,用銀或木炭做電極,用剛才直流發電機發出的直流電電解之,即可得到高濃度的漂白水,高濃度高純度的燒鹼。用同樣的思路,電解膽礬(硫酸銅)即可得到稀硫酸~
當然這些東西是相對比較容易取得的,不用電解法還可以用沉澱法啊,氧化法啊什麼鬼的。
獲得物品:燒鹼,稀硫酸
3,小明把燒鹼的溶液晾乾,和石英砂一起放入石灰窯灼燒,再用燒鹼水浸泡,即可得到硅酸鈉水溶液。在大缸里放上硅酸鈉水溶液,劇烈攪拌同時緩慢加入稀硫酸,課觀察到大量白色沉澱。用細布過濾除去液體,磨碎後水洗,晾乾,放入石灰窯中高溫活化,磨細過篩,製得粗製硅膠。(我艹可以過柱子了呢!)(果然化學汪就算穿越了都無法擺脫過柱子的命運)
獲得物品:粗製硅膠
4,小明來到釀酒鋪子,買了N多酒~用瓷器和竹管搭成蒸餾系統,進行了N次蒸餾。雖然損失慘重,但是可以拿到一點點,90%以上的乙醇,以及一堆純度差一點的乙醇。
獲得物品:普通乙醇和劣質乙醇
5,小明去屠宰場(好吧屠戶)那裡搞到了大量豬骨。豬骨燒脆磨細,和石英砂,木炭混合放入石灰窯(萬能的石灰窯)灼燒。用竹管講石灰窯的廢氣引入水中,過濾得到白磷單質固體~點燃後還可獲得五氧化二磷固體。
獲得物品:白磷,五氧化二磷
6,小明小心的把一包氧化磷丟到了蒸餾過的稀硫酸裡面,boom,搞出了一些相對比較濃的硫酸。
獲得物品:濃硫酸
7,小明派研究生扒了一車柳樹皮,拿回家後找了個大缸,用劣質乙醇煮樹皮。許久之後,過濾得粗溶液。(是時候過一根柱子了)把粗硅膠用乙醇拌勻後放入竹筒,將粗溶液倒入竹筒上樣,用乙醇淋洗。那麼問題來了,水楊酸又沒有顏色,怎麼知道什麼時候可以收?機智的小明想到,水楊酸和三價鐵有非常特徵的配位反應,生成一種在pH9的時候呈黃色的配合物。小明用稀硫酸溶解了一些鐵鏽,製得硫酸鐵溶液用以檢測水楊酸。(就假裝這是點板子吧)把有反應的那些收集起來,晾乾即可製得粗製水楊酸
獲得物品:粗製水楊酸
8,小明在集市購買了一大缸山西老陳醋,木炭脫色+蒸餾得到濃度高一些的乙酸,再加入少量氧化磷即可得到高濃度乙酸
獲得物品:冰醋酸
9,粗製水楊酸,冰醋酸,濃硫酸,氧化磷都有了,放一鍋里煮一煮,加冰冷卻,並用冷水洗滌。然後用傳說中的重結晶大法~
即可得到純度不錯的阿司匹林
獲得物品:阿司匹林
10,不行再過柱子嘍
當然,最後小明還是死了,到死都沒用上iphone。
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說到底,還是個錢的問題。要買瓷器做反應,要蓋窯,要收購原料,要雇一大幫搬磚的(研究生?),要的都是錢錢錢。有了錢,大部分問題都是可以解決的。說起來現代化學用到的很多技術,當年也都是這樣子在小作坊里搗鼓出來的。
文中沒有提到任何玻璃器皿,但是玻璃器皿的製備絕對是在古代可以用錢解決的問題之一。畢竟純鹼,石灰和沙子一起燒就能燒出玻璃,改進工藝,吹出優美的玻璃製品對中國工匠來說簡直不難。
文中也沒有提到負壓,但是其實壓力差不太高的負壓也並不是非常困難。利用伯努利原理,流體流速越快壓強越小,把水擔到3樓然後從細管里豎直流下去,細管里就會產生一個不錯的負壓,側面開口接出去就可以減壓了。問題的關鍵是密封,不過可以采天然橡膠用硫磺熏蒸用。
至於精餾,在沒裝備的時候其實還可以通過堆人工堆原料拿到優秀產品,就是費了點,還是有錢最重要。
小明有錢,他就能做出來阿司匹林。
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當然,故事真正的結局並不是這樣的。小明過柱子的時候柱子炸了,於是他發明了一種可以在很高的壓力下工作的色譜方法,叫做high pressure liquid-phase chromatography,簡稱HPLC。靠著專利分紅,小明出任系主任,迎娶小師妹,榮獲諾貝爾,走上人生巔峰。
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然而這也不是故事的結局。小明過柱子的時候柱子炸了,於是他給柱子塗上紅色油漆,起了個名字叫「炸藥」,賣給挖黃金的礦工用來炸開堅硬而不值錢的石頭。靠著賣「炸藥」的錢,小明出任系主任,迎娶小師妹,榮獲諾貝爾,走上人生巔峰。
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其實故事的結局也不是這樣。小明過柱子的時候柱子炸了,在爆炸發生的前1/1024秒的時間裡,小明來到了五維空間。
他看到,在另一個時空里,自己回到了,比如,宋朝,出任攝政王迎娶小公主走上人生巔峰後,完成了人類首次合成阿司匹林並獻給皇上,結果不小心把白磷撒進去把皇上毒死了然後就沒有然後了。
他還看到,在另一個時空里,自己發明了一種可以在高壓下工作的色譜叫HPLC,正要出任系主任,迎娶小師妹,榮獲諾貝爾,走上人生巔峰之際,自己的HPLC被另一個HPLC,即Herrington Philosophy Learning Co.搶了風頭,然後就沒有然後了
他還看到,在另另一個時空里,自己賣炸藥賺的萬貫家財,正要出任系主任迎娶小師妹榮獲諾貝爾之際把自己心愛的右手炸壞了,然後就沒有然後了
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故事的結局:小明擦了擦濺到臉上的溶劑,罵了一句「shit」。之後的1/256s內,他想到自己穿越回古代合成阿司匹林,想到自己發明了HPLC,想到自己賣炸藥發家致富。他想到自己已經出任系主任,迎娶小師妹,榮獲諾貝爾,走上人生巔峰。正在小明想到摻進阿司匹林的白磷,想到HPLC與Herrington Philosophy Learning Co.,想到自己炸壞的右手時,實驗室門口處傳來老闆的聲音:「小明!」聲音震碎了實驗室的防爆玻璃門。
小明一下子驚醒了,原來是自己過柱子的時候睡著了然後柱子炸了...
小明擦了擦濺到臉上的溶劑,罵了一句「shit"。之後的1/256s內........
我覺得我還是不帶葯了
還是帶你吧@龍草
一定活得下來。
這麼多同學在有機合成的角度對阿司匹林的合成路線進行探討,高票答案回答的很詳細了。在工業化後的社會,由於化學工業能夠大規模生產基礎原料作為反應起始物,在這個前提上,哪怕是在我們國家最困難的時期,「土法」搞阿司匹林合成也是沒問題的。
但如果換成在唐朝宋朝,甚至秦朝(估計都一個樣夠嗆)搞合成,缺乏的就是這些化工生產基礎原料。沒有反應釜可以用木桶、罈子;沒有冷凝管可以用玻璃管,琉璃也能用於代替;但是沒有乙酸酐,合成阿司匹林就真沒戲。
其實在這裡詳述乙酸酐的土法合成是很不合適的,因為它是我國第一類易制毒化學品(共分三類,第一類是可以用於制毒的主要原料,第二第三類為可以用於制毒的化學配劑)。為什麼?學過有機化學的童鞋都知道,海洛因(二乙醯嗎啡)就由嗎啡和乙酸酐加熱便可輕易合成,產率還相當的驚人。我國法律禁止非法生產、經營、購買、轉讓、運輸易制毒化學品。
即使能合成你也不能吃,你說的阿司匹林和青黴素那都是原料葯,還需要製劑。直接服用純的阿司匹林藥粉幾克就會致命的…中藥都講究炮製,西藥叫製劑,不可能直接吃原料,不要命了。
阿司匹林多沒前途啊,一起做青黴素吧哈哈哈
在此之前,拜耳公司會派人穿越時空消滅你。
如果穿越回古代,我更關心的是如何製造香皂和衛生紙。
學而不思的典範。都已經可以獲得乙醯氯,直接和水楊酸酯化就好,何必麻煩到做酸酐。
最簡單方法就是食醋煮樹皮提取物再濃縮,已經比大量中藥靠譜。我。。。我就想穿回去做衛生巾賣給娘娘們(^Д^)
給我一根柱子,還你一個世界。
最高票答案有問題
到了古代,要想立即見效,別去搞這搞那,搞不出怎麼辦?直接上水楊酸窩問你,你能穿越過去,你為啥不帶上點。。。
你說你忘了,那你回來拿呀
何必帶阿司匹林呢,學好中醫再帶本本草綱目過去,分分鐘變神醫啊。
其實我覺得你可以直接用柳樹皮……另外,如果真的找到了去古代的通道,與其自己穿越過去,不如就站在通道口賣票……
這讓我想起漫畫 仁醫
哈哈哈哈哈哈剛剛看到這個問題,覺得很有意思就念了一下,宿舍一個妹子問,成阿斯是誰哈哈哈哈哈哈
沒必要,因為古醫很牛逼,但然不是國外的,是中國,阿莫西林的功能是什麼,消炎止痛對吧!好!那麼藥草都具備有阿莫西林的功能,而且被神醫搭配了之後還比阿莫西林差嗎
為什麼帶阿司匹林?我覺得應該帶盤尼西林、阿莫西林吧?
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