冰乙酸催化合成乙酰水楊酸的研究

冰乙酸催化合成乙酰水楊酸的研究

其他高效催化劑硫酸脫硅藥物被稱為阿斯坦，是一種常見的解熱鎮(zhèn)痛藥。近年來，阿巴斯匹林的小劑量也被用于預防和預防心腦血管疾病，其劑量和消耗量非常高。傳統(tǒng)的制備方法是以硫酸作為催化劑由水楊酸和乙酸酐或乙酰氯反應制得。此方法的特點是產(chǎn)率較低,僅為65%~67%,而且使用濃硫酸作催化劑,存在著對設備腐蝕性強,后處理麻煩和嚴重的環(huán)境污染等問題。為解決上述問題,人們研究了用路易斯酸、對甲基苯磺酸[3~4]、氨基磺酸、吡啶以及用硫酸氫鉀、碳酸鈉、乙酸鈉和稀土氯化物[13~14]的催化,還有用微波輻射[10~11],超聲波輔助合成等等。本文采用冰乙酸作為催化劑來合成乙酰水楊酸,對合成乙酰水楊酸的諸因素進行了研究,取得了較理想的結(jié)果。1實驗部分1.1顯微熔點測定冰乙酸CP級;水楊酸CP級;乙酸酐CP級;無水氯化鋁;硫酸氫鈉;氯化銫;硫酸;乙酸乙酯;碳酸氫鈉。電子天平;電熱恒溫鼓風干燥箱;XT-4雙目顯微熔點測定儀;循環(huán)水真空泵。1.2乙酰水楊酸的制備在250mL錐形瓶中,加入干燥的水楊酸和新蒸的乙酸酐,再加入催化劑,充分搖動。水浴加熱,水楊酸全部溶解,保持瓶內(nèi)一定溫度,反應一定時間后,停止反應。待冷卻后有乙酰水楊酸晶體析出,加入一定量冰水,結(jié)晶完全后抽濾。用少量冷水洗滌結(jié)晶幾次,得乙酰水楊酸粗產(chǎn)品。將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至燒杯中,在攪拌下加入飽和碳酸氫鈉溶液,加完后繼續(xù)攪拌幾分鐘,直至無二氧化碳氣泡產(chǎn)生。抽濾,副產(chǎn)物被濾出,用少量水洗滌,合并濾液,倒入預先盛有濃鹽酸和水配成溶液的燒杯中,攪拌均勻,即有乙酰水楊酸沉淀析出。將燒杯置于冰水浴中冷卻,使結(jié)晶完全。減壓過濾,用潔凈的玻璃塞擠壓濾餅,再用冷水洗滌2~3次,抽干。將結(jié)晶移至表面皿上,干燥后稱重。取少量結(jié)晶加入盛有少量水的燒杯中,滴加幾滴三氯化鐵,觀察有無顏色反應。將結(jié)晶溶于乙酸乙酯中,在水浴中加熱回流,當瓶中剛有不溶物出現(xiàn)時,停止加熱趁熱過濾。將濾液冷卻,有乙酰水楊酸晶體析出。抽濾收集產(chǎn)物,干燥后測熔點。2結(jié)果與討論2.1不同催化劑的催化活性比較反應條件:水楊酸用量2g,n(水楊酸)∶n(乙酸酐)=1∶2,反應溫度為70℃,反應時間為10min?？疾觳煌呋瘎Ξa(chǎn)品收率的影響,結(jié)果見表1。由表1可知,不同的催化劑對乙酰水楊酸的收率影響各不相同。催化效率最高的為冰醋酸和硫酸。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環(huán)保,后處理也相對簡單。本試驗選用冰醋酸作為催化劑。2.2反應物物質(zhì)的量比對收率的影響反應條件:水楊酸用量為2g,反應溫度為70℃,反應時間為10min,催化劑冰醋酸用量為2mL,改變反應物物質(zhì)的量比考察不同物質(zhì)的量比對乙酰水楊酸收率的影響,結(jié)果見表2。由表2可見,隨著乙酸酐的量的增加,乙酰水楊酸的收率不斷增高,當乙酸酐水楊酸物質(zhì)的量比為3.5時,收率達到最高點。再逐漸增加酸酐的量的時候,收率又呈現(xiàn)下降趨勢。原因可能是部分產(chǎn)品溶于乙酸酐造成收率降低。因此適合的反應物物質(zhì)的量比為3.5。2.3反應溫度對酰水楊酸收率的影響反應條件為:水楊酸用量為2g,n(酸酐)∶n(水楊酸)=3.5,反應時間為10min,冰醋酸用量為2mL。改變反應溫度考察不同反應溫度對乙酰水楊酸收率的影響,結(jié)果見表3。由表3可以看出在反應溫度在70℃以下時乙酰水楊酸的收率隨著反應溫度升高而提高,但是超過70℃后,乙酰水楊酸的收率又有所降低,而且反應物中有黃色的副產(chǎn)物生成,分析其原因應該是較低的反應溫度不利于打開分子內(nèi)的氫鍵,而較高的溫度則易于發(fā)生分子間的縮合反應,均對提高收率不利,因此適宜溫度在65~70℃之間。2.4反應時間對收率的影響反應條件:水楊酸用量為2g,n(酸酐)∶n(水楊酸)=3.5,冰醋酸用量為2mL,反應溫度為70℃時,改變反應時間,考察反應時間對乙酰水楊酸收率的影響。結(jié)果見表4。由表4可以看出,隨著反應時間逐漸增加,乙酰水楊酸的收率是不斷提高的,當反應時間在30min時收率達到最大值,在30min以后,收率不再提高且有下降趨勢,原因可能為反應時間過長會導致產(chǎn)物分子間聚合增多,使收率降低。因此,適合的反應時間為30min。2.5催化劑用量對收率的影響反應條件:水楊酸用量為2g,n(酸酐)∶n(水楊酸)=3.5,反應時間為30min,反應溫度為70℃時,改變催化劑的用量,考察催化劑用量對乙酰水楊酸收率的影響,結(jié)果見表5。由表5可以看出,當催化劑用量增加時,收率也在不斷增高,當增加至3~4mL時,收率的提高基本不變,如果繼續(xù)增加催化劑的用量反而會使收率下降。因此,催化劑的用量選3mL為宜。2.6最佳條件下三次平行實驗結(jié)果通過以上多個條件的逐步優(yōu)化,最終得出了本實驗的較佳反應條件,即:n(水楊酸)/n(乙酸酐)=1∶3.5,V(冰醋酸)=3mL,反應30min,反應溫度為70℃。最佳條件下五次平行實驗結(jié)果見表6。對五次平行實驗求平均值,可得此較佳條件下乙酰水楊酸的收率可達91.23%。2.7紅外譜圖的測定按此方法合成的乙酰水楊酸為白色針狀晶體,在XT-4雙目顯微熔點測定儀上測得熔程為133~135℃。與文獻值基本相符。測得的紅外譜圖如圖1。由圖1可知:在其紅外光譜圖中分別有芳烴的C-H伸縮振動峰3061cm-1,-COOH的伸縮振動峰為1695cm-1,酯羰基C=O的伸縮振動峰為1761cm-1。3乙酰水楊酸合成通過以上實驗得出了合成乙酰水楊酸較佳合成條件:即以冰醋酸作為催化劑,水楊酸用量為2g,n(水楊酸