固体超强酸催化合成乙酰水杨酸*

2016-09-02陈盛余赵丹丹史兵方肖彩玲

广州化工 2016年4期

陈盛余，李　丽，赵丹丹，史兵方，肖彩玲，韦　唯

(广西高校桂西生态环境分析和污染控制重点实验室，百色学院，广西　百色　533000)

陈盛余，李丽，赵丹丹，史兵方，肖彩玲，韦唯

(广西高校桂西生态环境分析和污染控制重点实验室，百色学院，广西百色533000)

乙酰水杨酸是经典合成药物之一，具有镇痛、消炎等功效，在临床医学上有广泛应用。传统合成乙酰水杨酸的方法主要是以水杨酸和乙酸酐为原料，硫酸为催化剂[1-3]，在一定条件下进行反应得到乙酰水杨酸。该合成方法所用催化剂对设备腐蚀性大，后续酸废水处理复杂，不符合当今绿色化学的理念。为此，寻找新型环保催化剂替代硫酸成为研究的热点问题。

1　实验部分

1.1试剂和仪器

试剂：乙酸酐(新蒸)、过硫酸铵、水杨酸、浓氨水、四氯化锆等均为分析纯。实验用水为一次蒸馏水。

仪器：DF-2数显集热式磁力搅拌器；BSA224S电子分析天平；SHZ-D型循环水式真空泵；DZF-6032型真空干燥箱；SX2-5-12马弗炉，上海博讯实业有限公司医疗设备厂。

1.2实验方法

1.2.2乙酰水杨酸的合成

在150 mL三颈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]。

2　结果与讨论

2.1原料配比对产率的影响

表1　反应原料配比对产率的影响

由表1可以知道，随着乙酸酐用量的增大，产率呈现先增大后减小的趋势，其中在水杨酸与乙酸酐摩尔比为1:2.0时，产率达到最大值。所以选择水杨酸与乙酸酐摩尔比为1:2.0比较合适。

2.2催化剂用量对产率的影响

在烧瓶加入水杨酸7.0 g，乙酸酐10.5 g，加入不同量的催化剂，80℃下水浴反应30 min，乙酰水杨酸产率见表2。

表2　催化剂用量对产率的影响

由表2可以看出，当催化剂用量小于0.75 g时，产率较低，原因是催化剂用量不足，部分原料没有足够多的催化剂进行催化反应；当催化剂大于0.75 g时，产率增长不明显，为节省催化剂，所以选择0.75 g 的催化剂用量比较合适。

2.3反应时间的影响

在烧瓶加入水杨酸7.0 g，乙酸酐10.5 g，超强酸催化剂0.75 g，在80℃下水浴反应不同时间，时间对产率的影响见表3。

表3　反应时间对产率的影响

由表3可以看出随着反应时间的增大，产率先增大后减小，当反应时间为45 min时，产率达到最大值。反应时间小于45 min 时，反应物还没有充分反应，反应时间大于45 min时，可能副产物增多，导致产率下降，所以选择45 min的反应时间最好。

2.4反应温度的影响

在烧瓶加入水杨酸7.0 g，乙酸酐10.5 g，超强酸催化剂0.75 g，在不同温度下水浴反应45 min，时间对产率的影响见表4。

表4　反应温度对产率的影响

由表4可以看出，当温度为75℃时，产率达到最大值为86.8%，当温度低于或者高于75℃时，产率都会下降。原因可能是在当温度升高时，催化剂活性增强，而温度太高时，催化剂活性也会下降同时伴有较多副产物生成。因此，选择 75℃ 的反应温度比较合适。

2.5催化剂重复使用次数

在优化好的条件下，重复使用过滤出来的催化剂，得到催化剂反复使用后的产品产率，如表5所示。由表5可以看出，随着催化剂重复使用次数的增加产率会降低，在使用5次后产率降到75.2%，但还是比其它固体超强酸[9]的催化效果好。

表5　催化剂重复使用对产率的影响

3　结　论

(1)本研究的最佳合成条件为：在固定投加料水杨酸为7.0 g时，水杨酸和乙酸酐摩尔比为1:2.0，催化剂为0.75 g，反应温度为75℃，反应时间为45 min，乙酰水杨酸产率达到86.8%。

[1]Vogel A I.A Textbook of Practical Organic Chemistry.4th ed[M].London:Longman Group Limited,1978：831-832.

[2]章思规.精细有机化学品技术手册(上册)[M].北京:科学出版社,1991:36.

[3]苏桂发主编．有机化学实验[M]．桂林:广西师范大学出版社，2013:139-141.

[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].工业催化,2008,16(11):61-63.

[5]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.

[6]曹小华,王原平,雷艳虹,等.H6P2W18O62/MCM-41催化剂的制备、表征及其催化合成乙酰水杨酸[J].石油化工,2014,43(2):176-180.

[8]关烨第主编.有机化学实验[M].北京:北京大学出版社,2002:190.

CHEN Sheng-yu,LI Li,ZHAO Dan-dan,SHI Bing-fang,XIAO Cai-ling,WEI Wei

(Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Regional Ecological Environment Analysis and Pollution Control of West Guangxi,Baise University,Guangxi Baise 533000,China)