二氧化硅负载硫酸氢钠催化合成乙酰水杨酸

陈盛余 蓝姣玉 赵丹丹 李 丽 韦 唯 肖彩玲 张才莲

（百色学院，广西 百色 533000）

二氧化硅负载硫酸氢钠催化合成乙酰水杨酸

陈盛余 蓝姣玉 赵丹丹 李 丽 韦 唯 肖彩玲 张才莲

（百色学院，广西 百色 533000）

研究了以二氧化硅负载硫酸氢钠为催化剂，水杨酸和乙酸酐为原料合成乙酰水杨酸的工艺。考察了催化剂用量、反应时间、反应温度的影响。当固定水杨酸为7.0 g，乙酸酐为11.0 g时，乙酰水杨酸的优化合成条件为：催化剂用量0.6 g，反应时间为50 min，反应温度为80 ℃。在此条件下，乙酰水杨酸产率为80.1%。催化剂能够重复使用3次。该工艺将改善乙酰水杨酸的生产。

硫酸氢钠；乙酰水杨酸；二氧化硅

1 引言

乙酰水杨酸又称阿司匹林，是经典合成药物之一，具有消炎、镇痛等功效，在临床医学上有广泛应用。乙酰水杨酸的传统生产方法是采用水杨酸和乙酸酐为原料，以硫酸为催化剂进行催化合成得到[1]。该工艺操作简单、成本低廉，但是使用硫酸催化，对设备腐蚀性强，废水等后处理复杂，不符合当今环保要求，因此迫切需要一种新型催化剂代替硫酸，以符合当今生产的理念。为此，人们进行了大量替代硫酸催化剂的研究。

目前，替代硫酸的催化剂有对甲苯磺酸[2]、硅钨钼酸[3]、氨基磺酸[4]、硫酸氢钠[5]等。其中硫酸氢盐是固体酸，在合成后容易分离，对设备腐蚀性小，后续废水量少[5，6]，并且其催化性能与硫酸相近，是符合要求的催化剂之一。但直接加入硫酸氢盐进行合成，比表面积较小，催化性能不能充分发挥。有报道将硫酸氢钠负载到二氧化硅上进行催化酯化仍能保持较高催化活性[7]，而该催化剂应用在乙酰水杨酸的合成上却未曾有报道。因此本研究将硫酸氢钠负载到二氧化硅上作为催化剂，替代硫酸催化剂，消除硫酸催化的缺点，并探讨最佳合成条件，保持较好的收率，为开发合成乙酰水杨酸的新技术提供参考。

2 实验部分

2.1试剂和仪器

试剂：硫酸氢钠、乙酸酐、水杨酸、九水偏硅酸钠、盐酸等均为分析纯。实验用水为一次蒸馏水。

仪器：DF-2数显集热式磁力搅拌器；SHZ-D型循环水式真空泵；DZF-6032型真空干燥箱；BSA224S电子分析天平；SX2-5-12马弗炉。

2.2实验方法

2.2.1二氧化硅粉体制备

称取 57gNa2SiO3·9H2O加入到 1L水中配制成 5%的Na2SiO3溶液，将溶液加热到55℃，搅拌下滴加18 mL乙酸乙酯，继续搅拌至形成溶胶完全转化为凝胶，再滴加稀盐酸调节pH至4左右，停止搅拌。将凝胶溶液抽滤，用蒸馏水洗涤至无Cl-为止，低温真空烘干得到白色SiO2粉体[7]。

2.2.2催化剂制备

取10 g“1.2.1”SiO2粉体，经马弗炉200℃活化2 h，冷却后放入30 mL10%NaHSO4溶液中浸泡24 h,抽滤，低温真空干燥，再放入马弗炉200℃活化3 h[7]，在干燥器中冷却，得到NaHSO4/SiO2固体催化剂，备用。采用重量法测得催化剂中NaHSO4的负载量为40%。

2.2.3乙酰水杨酸的合成

在圆底烧瓶中按比例加入一定量水杨酸、新蒸乙酸酐和催化剂，设置好温度水浴反应一定时间，趁热过滤，去除固体催化剂。滤液冷却后加入冰水，待晶体完全析出后抽滤得粗品。粗品放置烧杯内，加入适量饱和碳酸氢钠溶液并搅拌，直至无气泡产生，抽滤，回收滤液，滤液缓慢倒入盛有浓盐酸的烧杯中并搅拌，有晶体析出，继续在冰水浴中冷却20 min等晶体完全析出，抽滤，干燥即得乙酰水杨酸产品[8]。

3 结果与分析

3.1催化剂用量的影响

在烧瓶加入水杨酸7.0 g和11.0 g新蒸乙酸酐，分别加入不同量的催化剂，75 ℃下水浴反应60 min，对比不同催化剂用量的影响，产品收率见表1。

表1　催化剂用量的影响

由表1可知，催化剂从0.2 g增加1.0 g时，乙酸水杨酸收率一直在增大，但在0.6 g至1.0 g时产率增大变化不明显，趋于最大值，因此，催化剂用量选择0.6 g比较好。

3.2反应时间的影响

在烧瓶中入水杨酸7.0 g和11.0 g新蒸乙酸酐，再加入0.6 g的催化剂，75 ℃下水浴反应不同时间，对比不同反应时间的影响，乙酰水杨酸收率见表2。

表2　反应时间的影响

由表2可知，反应时间从30 min增大到50 min时，产品收率随反应时间增大而增大，当时间大于50 min后，产品收率下降，原因可能是反应时间大于50 min后副反应增多，所以反应时间选择50 min比较合适。

3.3反应温度的影响

在烧瓶中入水杨酸7.0 g和11.0 g新蒸乙酸酐，再加入0.6 g的催化剂，分别设置不同温度水浴反应50 min，考察不同温度的影响，见表3。

表3　反应温度的影响

由表3可知，当反应温度从65 ℃增大到80 ℃，产品收率达到最大值80.1%。继续增加温度，收率下降，同时反应液色泽加深，所以确定80 ℃作为反应温度较合适。

3.4催化剂重复使用活性评价

在优化好的条件下合成乙酰水杨酸，催化剂重复使用次数对产品收率的影响见表4。

表4　催化剂重复使用次数对产品收率的影响

由表4可知，催化剂使用3次后产品收率已经下降到75%以下，原因可能是硫酸氢钠负载在二氧化硅的牢固度不够，而在合成乙酰水杨酸过程中有少量水生成，容易将活性组分带走，导致总收率下降。

4 结论

（1）当固定水杨酸为7.0 g，乙酸酐为11.0 g时，乙酰水杨酸的优化合成条件为：催化剂用量 0.6 g，反应时间为 50 min，反应温度为80 ℃。在优化条件下，产品收率为80.1%，该工艺可以应用于乙酰水杨酸合成。

（2）本研究制备的催化剂具有后处理方便、对仪器设备腐蚀性小、价格低廉等优点，催化剂重复 3次使用仍具有较好催化活性。

[1] 耿涛,蔡红,蔡艳飞.乙酰水杨酸的制备[J].光谱实验室, 2012,29(2):1102-1105.

[2] 李继忠.对甲苯磺酸催化合成乙酰水杨酸的研究[J].化学世界,2005,2(6):365-366.

[3] 杨水金,王荣,程银芳.二氧化硅负载硅钨钼酸催化合成乙酰水杨酸[J].化工中间体,2013,4(8):16-19.

[4] 李继忠,王俊梅,田曼.氨基磺酸催化合成乙酰水杨酸的研究[J].2008,16(11):61-63.

[5] 翁文,林德娟,尤秀丽.硫酸氢钠催化合成阿司匹林[J].应用化工,2003,32(2):15-16.

[6] 钟路平.硫酸氢钾催化合成乙酰水杨酸的研究[J].井冈山学院学报(自然科学),2006,27(10):56-57.

[7] 孔祥文,李召静,阎峰,等.二氧化硅负载硫酸氢钠催化合成壬酸乙二醇单酯[J].分子科学学报,2010,26(3):208-212.

[8] 关烨第,李翠娟,葛树丰,等.有机化学实验[M].北京:北京大学出版社,2002:190.

Synthesis of acetyl salicylic acid with silica supported sodium bisulfate as catalyst

The synthesis of acetyl salicylic acid with salicylic acid and acetic anhydride as reactants and sodium bisulfate as catalys supported by silica was studied.The factors influencing its catalytic performance were investigated and optimized , including reaction time, reaction temperature, the amount of catalyst.When the amount of salicylic acid was 7.0 g and the amount of acetic anhydride was 11.0 g,the optimum reaction conditions were as follows: the amount of catalyst was 0.6 g;the reaction time was 50 min , the reaction temperature was 80 ℃.The yield of acetyl salicylic acid was 80.1%.The catalyst could be recycled and used for 3 times.The process would improve the production of acetyl salicylic acid.

Sodium bisulfate;acetyl salicylic acid; silica

O625.52

A

1008-1151(2015)11-0042-02

2015-10-10

百色学院院立项目（2013KB03），大学生创新创业训练项目（201510609020、201510609045）。

陈盛余（1984－），男，广西桂平人，百色学院讲师，硕士，从事天然产物和有机合成研究。

赵丹丹（1985－），女，吉林通化人，百色学院讲师，硕士，从事有机合成和电化学分析研究。