如何在唐朝合成阿司匹林
我生于1990年 , 如果不出意外的话 , 我今天应该正在过我的29岁生日 。 遗憾的是我现在却站在长安城的最高处大明宫的丹凤门外 , 不错 , 就是大唐的丹凤门 。
看着清晨的阳光透过缕缕炊烟 , 摊开在长安108个坊里上 , 整整齐齐的坊象棋盘一样排列在150米宽的朱雀大街两侧 。 身着明光铠的金吾卫策马疾驶在大街上 , 为首的一个我异常熟悉 , 将军陈行俭 , 就是挨了他的三个耳光 , 我才清醒的认识到我穿越了 。
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长安城复原图
穿越的故事特别精彩 , 但是我没时间详说了 , 我首先要保住我的小命 , 我刚在早朝上对着大唐的皇帝说我可以研制一种东西 , 用来治疗困扰他多年的头痛和风湿痛 , 这样才避免被当作怪物被关押 。
这个神奇的东西在很多很多年以后有一个耳熟能详的名字-阿司匹林 。
我拿着皇帝赏赐的便宜从事金牌 , 我有点后悔了 。 这可是唐朝 , 在这一个没有温度计的古代 , 却要通过实验得到阿司匹林 , 简直有点天方夜谭 。
然而我思虑良久 , 看着路边的一颗柳树 , 我嘴角露出一丝笑意 , 也未尝不可 。
我迅速在纸上画出了典型的阿司匹林路线:
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阿司匹林合成路线
第一步 , 得到水杨酸
阿司匹林最主要的原料就是水杨酸 。 水杨酸广泛存在于柳树皮中 , 这一点要特别感谢隋炀帝 , 隋炀帝喜好柳树 , 在大运河两岸尽植垂柳 。
大业年中炀天子 , 种柳成行夹流水 。 西自黄河东至淮 , 绿阴一千三百里 。 -白居易《隋堤柳》
因此现在的首要任务就是-买酒 。
唐朝酒多为发酵酒 , 含有乙醇的浓度不超过10% , 因为一旦浓度过高 , 酒曲就会死亡 。 所以首先需要蒸馏酒 。 古代的蒸馏酒很少 , 但是已经出现如下图所示的蒸馏装置 。
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《中国食品科技史稿》古代蒸馏装置图
蒸馏的装置一般使用的铜制器具 , 在蒸馏的上端也可以使用流动的冷水降温 。 使用这样的蒸馏方法 , 经过反复蒸馏 , 最终可以得到60%~70%左右的含水酒精 。 如果想得到无水酒精 , 就需要另外加入一种物质-正己烷 。
在古代也不是无法得到正己烷 , 因为中国是世界上最早发现和使用石油的国家 , 远在西周已经有石油的记载 。
蒸馏石油收集低沸点挥发物可以得到石油醚 , 石油醚中主要含有正己烷等烃类物质 。 当然在唐朝是无法得到高纯度的正己烷 , 但是使用石油醚也可以破坏乙醇和水的共沸 , 通过分离酒精和石油醚可以得到无水酒精 。
然而事实上 , 70%左右的酒精水溶液足够使用 , 而且效果可能还更好 。
通过大运河和渭河输送而来的柳树皮都汇集到京兆尹府 。 首先将柳树皮烘干 , 舂碎 , 过筛得到柳树皮粉末 。
买酒就稍微颇烦一些 。 西市门前人流涌动 , 突厥人、波斯人、日本人和高丽人夹杂在骆驼牛马中间 , 他们在等待正午十分 , 等待西市局的官员击完200下鼓 , 西市大门方才缓缓打开 。
将蒸馏得到的含水酒精加入到柳树皮粉末中 , 加热搅拌 。 静置后使用纱布包裹的木炭粉或者高岭土过滤 , 得到透明的溶液 , 通过挥发得到沉淀的柳苷 , 柳苷继续用酒精水结晶多次可以得到高纯度的水杨酸 。
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乙酰水杨酸
第二步 , 制备醋酐 。
古人除了酿酒炉火纯青 , 酿醋也是登峰造极 。 通过蒸馏得到高纯度的乙酸 。 乙酸在高温下裂解产生乙烯酮 , 然后继续用乙酸吸收 , 可以得到醋酐 。 通过反复蒸馏 , 可以得到纯度较高的醋酐 。
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醋酐合成工艺
第三步 , 浓硫酸的制造 。
相较前面两个 , 浓硫酸难度较大 。 在古代制造硫酸有两类比较可靠的方法:
1):利用硫酸盐产生不溶性沉淀 , 得到稀硫酸 , 然后通过浓缩得到 。
唐本草中记载瓜州产多种矾石 。 将明矾(十二水合硫酸铝钾)水溶液加热 , 产生氢氧化铝胶体沉淀 , 通过碳粉或者高岭土过滤可以得到含有盐的稀硫酸 。
古代已经利用多种铁矿石 , 大量使用的有绿矾(硫酸亚铁)等硫酸铁类矿石 。 将硫酸铁盐溶解在水中 , 加入草酸 , 生成草酸铁沉淀 , 过滤得到稀硫酸 。 稀硫酸通过蒸馏可以得到高浓度的硫酸 。 由于浓硫酸的吸水性 , 通过蒸馏是无法得到浓硫酸的 , 可以通过加入五氧化二磷(磷矿燃烧产物)或者芒硝(硫酸钠)吸附过多的水分 , 最终得到高浓度的硫酸 。 虽然还是剩余少量水分 , 但是在该反应中作为添加量较少的催化剂已经足够使用 。
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2):另外一种方法通过硫矿制得 。
硫磺矿燃烧得到二氧化硫 , 通入到含有氧化钒、氧化锰等(古籍中记载很多软锰矿、氧化钒矿、氧化铅矿)存在的容器中 , 再通入氧气加热可以得到三氧化硫 , 三氧化硫再用水吸收可以得到发烟硫酸 。 这个制造过程对设备要求严格 , 操作起来也有困难 。
涉及到矿产冶炼的任务自然是交付到盐铁转运使 。
第四步 , 反应设备的制造
反应设备多选用陶瓷制品 , 主要成分为二氧化硅 , 耐腐蚀性较强 。
当然最好的设备还是玻璃 , 而且中国在春秋时期已经可以制造钾钙玻璃了 , 只是后来没有继续发扬光大 。
玻璃的制法相对容易:在陶瓷坩埚中(最高可耐温1300℃左右) , 加入石英石和小苏打加热到熔融(玻璃的熔融温度在800~1500℃左右) , 然后通过吹气塑形就可以得到简单的玻璃制品 。
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越王勾践剑上的镶嵌玻璃
第五步 , 合成阿司匹林
将水杨酸、乙酸酐加入到陶瓷坩埚中 , 滴加少量浓硫酸 , 加热到80℃左右(水浴 , 控制在沸点以下即可) , 搅拌反应 。 另外配置含有三价铁盐的水溶液 , 将少量反应液滴加到三价铁溶液中 , 如果产生紫色 , 说明水杨酸有剩余 , 等到没有紫色产生 , 说明水杨酸反应完全 。
降温后加入到冰水中 , 产生沉淀 。 过滤得到乙酰水杨酸粗品 。 乙酰水杨酸用少量乙醇溶解 , 加入水至恰好析出 , 冷却 , 过滤 , 重复几次得到高纯度的阿司匹林 。
这其中涉及到冰的制造 , 古人主要有两种方式生产冰 。
第一种通过冰窖冷藏冬天的冰块在其余季节使用;
第二种通过硝石(硝酸钾)制作 。
在一个大盘中装水 , 另放入一个装水的小盆浮在大盆水中 。 大盆中不断添加硝石 , 搅拌 。 硝石溶解带走大量温度 , 导致水结冰 , 小盆中的冰比较干净可直接使用 。
第六步 , 阿司匹林处方
阿司匹林直接使用也会造成较大的副作用 , 必须制成制剂方可安全使用 。
在唐朝想要找到现在意义上的制剂辅料相当困难 , 但是可以制作一些简易的处方 , 通过加入淀粉和二氧化硅粉末可以有效降低阿司匹林对胃的伤害 。
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我捧着洁白色的小丸 , 内心无比狂喜 。 我包下了西市中最好的十五家胡姬酒店 , 还有辅兴坊三天所有的胡麻饼 , 并复制了韦巨源的烧尾宴 , 我让所有参与的人都放肆狂欢 。
当我被剑南春灌的醉醺醺 , 正准备迷失在平康坊中的红袖群中时 , 刘御史把我拎到了马车上 。 他需要详细记录整个过程 。
刘御史:“硫……酸(他用了好大的力气才说出来)的制造还是最复杂的部分啊 。 ”
“其实可以不使用硫酸 , 通过从植物中提取到抗坏血酸或者草酸也可以完成反应 , 而且相对容易多了 。 ”
刘御史将信将疑的记录着 , 突然附耳说:“陛下的头痛果然好转 , 许你随意要求赏赐 。 ”
我清醒了许多 , 我指着宫门外耀武扬威的金吾卫将军说:“第一个赏赐让陈行俭打自己三个耳光 。
第二个赏赐 , 我想要在西市中建一座最高大的药铺 , 匾额请陛下亲自题写 。 ”
当整个长安城都浸泡在槐树花香的时候 , 我的药铺开业了 。
刘御史很好奇 , 他想瞅瞅我想了七天 , 皇帝亲自题写的匾额究竟有什么神秘 。
随着红绸的落下 , 刘御史失望了 。
工匠制药 。 很普通的四个字 , 皇帝用的颜楷写就 。
“没有一点诗意 。 ”刘御史的头摇得像拨浪鼓 。
我呵呵一笑:“风花雪月太多了 , 许多年以后会有人明白‘工匠’两个字的意义 。 ”
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