乙酰水杨酸合成工艺研究

张 欢，王 俏

（1.延安大学 西安创新学院,陕西 延安7160002.延安大学 化学与化工学院,陕西 延安716000）

引 言

乙酰水杨酸医药名阿斯匹林，是一种常用的解热镇痛药，近年来小剂量阿斯匹林还被用来预防和防治心脑血管疾病，其使用量和消费量均很大。传统的制备方法是以硫酸作为催化剂由水杨酸和乙酸酐或乙酰氯反应制得。此方法的特点是产率较低，仅为65%～67%，而且使用浓硫酸作催化剂，存在着对设备腐蚀性强，后处理麻烦和严重的环境污染等问题[1]。为解决上述问题，人们研究了用路易斯酸[2]、对甲基苯磺酸[3～4]、氨基磺酸[5]、吡啶[6]以及用硫酸氢钾[7]、碳酸钠[8]、乙酸钠[9]和稀土氯化物[13～14]的催化，还有用微波辐射[10～11]，超声波辅助[12]合成等等。本文采用冰乙酸作为催化剂来合成乙酰水杨酸，对合成乙酰水杨酸的诸因素进行了研究，取得了较理想的结果。

1 实验部分

1.1 实验试剂和仪器

冰乙酸CP级；水杨酸CP级；乙酸酐CP级；无水氯化铝；硫酸氢钠；氯化铯；硫酸；乙酸乙酯；碳酸氢钠。

电子天平；电热恒温鼓风干燥箱；XT-4双目显微熔点测定仪；循环水真空泵。

1.2 实验方法

在250mL锥形瓶中，加入干燥的水杨酸和新蒸的乙酸酐，再加入催化剂，充分摇动。水浴加热，水杨酸全部溶解，保持瓶内一定温度，反应一定时间后，停止反应。待冷却后有乙酰水杨酸晶体析出，加入一定量冰水，结晶完全后抽滤。用少量冷水洗涤结晶几次，得乙酰水杨酸粗产品。

将粗产品转移至烧杯中，在搅拌下加入饱和碳酸氢钠溶液，加完后继续搅拌几分钟，直至无二氧化碳气泡产生。抽滤，副产物被滤出，用少量水洗涤，合并滤液，倒入预先盛有浓盐酸和水配成溶液的烧杯中，搅拌均匀，即有乙酰水杨酸沉淀析出。将烧杯置于冰水浴中冷却，使结晶完全。减压过滤，用洁净的玻璃塞挤压滤饼，再用冷水洗涤2～3次，抽干。将结晶移至表面皿上，干燥后称重。取少量结晶加入盛有少量水的烧杯中，滴加几滴三氯化铁，观察有无颜色反应。

将结晶溶于乙酸乙酯中，在水浴中加热回流，当瓶中刚有不溶物出现时，停止加热趁热过滤。将滤液冷却，有乙酰水杨酸晶体析出。抽滤收集产物，干燥后测熔点。

2 结果与讨论

2.1 催化剂的确定

反应条件：水杨酸用量2g，n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶2，反应温度为70℃，反应时间为10min。考察不同催化剂对产品收率的影响，结果见表1。

表1 不同催化剂对产品收率的影响Table 1 The effect of different catalysts on the yield of product

由表1可知，不同的催化剂对乙酰水杨酸的收率影响各不相同。催化效率最高的为冰醋酸和硫酸。其中硫酸的催化效率最高，但是冰醋酸的催化效果和硫酸相差不多，且相比硫酸可能更加环保，后处理也相对简单。本试验选用冰醋酸作为催化剂。

2.2 反应物物质的量比对收率的影响

反应条件：水杨酸用量为2g，反应温度为70℃，反应时间为10min，催化剂冰醋酸用量为2mL，改变反应物物质的量比考察不同物质的量比对乙酰水杨酸收率的影响，结果见表2。

表2 反应物物质的量比对产品收率的影响Table 2 The effect of molar ratio of reactants on the yield of product

由表2可见，随着乙酸酐的量的增加，乙酰水杨酸的收率不断增高，当乙酸酐水杨酸物质的量比为3.5时，收率达到最高点。再逐渐增加酸酐的量的时候，收率又呈现下降趋势。原因可能是部分产品溶于乙酸酐造成收率降低。因此适合的反应物物质的量比为3.5。

2.3 反应温度对收率的影响

反应条件为：水杨酸用量为2g，n(酸酐)∶n（水杨酸）=3.5，反应时间为10min，冰醋酸用量为2mL。改变反应温度考察不同反应温度对乙酰水杨酸收率的影响，结果见表3。

表3 反应温度对收率的影响Table 3 The effect of reaction temperature on the yield of product

由表3可以看出在反应温度在70℃以下时乙酰水杨酸的收率随着反应温度升高而提高，但是超过70℃后，乙酰水杨酸的收率又有所降低，而且反应物中有黄色的副产物生成，分析其原因应该是较低的反应温度不利于打开分子内的氢键，而较高的温度则易于发生分子间的缩合反应，均对提高收率不利，因此适宜温度在65～70℃之间。

2.4 反应时间对收率的影响

反应条件：水杨酸用量为2g，n(酸酐)∶n（水杨酸）=3.5，冰醋酸用量为2mL，反应温度为70℃时，改变反应时间，考察反应时间对乙酰水杨酸收率的影响。结果见表4。

表4 反应时间对收率的影响Table 4 The effect of reaction time on the yield of product

由表4可以看出，随着反应时间逐渐增加，乙酰水杨酸的收率是不断提高的，当反应时间在30min时收率达到最大值，在30min以后，收率不再提高且有下降趋势，原因可能为反应时间过长会导致产物分子间聚合增多，使收率降低。因此，适合的反应时间为30min。

2.5 催化剂用量对收率的影响

反应条件：水杨酸用量为2g，n(酸酐)∶n（水杨酸）=3.5，反应时间为30min，反应温度为70℃时，改变催化剂的用量，考察催化剂用量对乙酰水杨酸收率的影响，结果见表5。

表5 催化剂用量对收率的影响Table 5 The effect of catalyst amount on the yield of product

由表5可以看出，当催化剂用量增加时，收率也在不断增高，当增加至3～4mL时，收率的提高基本不变，如果继续增加催化剂的用量反而会使收率下降。因此，催化剂的用量选3mL为宜。

2.6 优化反应条件下的平行实验

通过以上多个条件的逐步优化，最终得出了本实验的较佳反应条件，即：n(水杨酸)/n(乙酸酐)=1∶3.5，V（冰醋酸）=3mL，反应30min，反应温度为70℃。最佳条件下五次平行实验结果见表6。

表6 优化反应条件的平行实验Table 6 The parallel test under the optimum conditions

对五次平行实验求平均值，可得此较佳条件下乙酰水杨酸的收率可达91.23%。

2.7 产品的分析鉴定

按此方法合成的乙酰水杨酸为白色针状晶体，在XT-4双目显微熔点测定仪上测得熔程为133～135℃。与文献值[13]基本相符。测得的红外谱图如图1。

图1 乙酰水杨酸的红外谱图Fig.1 The IR spectra of acetylsalicylic acid

由图1可知：在其红外光谱图中分别有芳烃的C-H伸缩振动峰3061cm-1，-COOH的伸缩振动峰为1695cm-1， 酯羰基C=O 的伸缩振动峰为1761cm-1。

3 结 论

通过以上实验得出了合成乙酰水杨酸较佳合成条件：即以冰醋酸作为催化剂，水杨酸用量为2g，n(水杨酸)/n(乙酸酐)=1∶3.5，V（冰醋酸）=3mL，反应30min，反应温度70℃时，乙酰水杨酸的收率可达到91.23%。

用冰醋酸催化合成乙酰水杨酸反应具有催化性能好，用量少，反应时间较短，酯收率高，工艺简单，对设备腐蚀小，环境污染少的优点。

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