碳酸鈉催化合成阿司匹林

補朝陽

(新鄉(xiāng)學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

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碳酸鈉催化合成阿司匹林

補朝陽*

(新鄉(xiāng)學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453000)

利用水楊酸和乙酸酐作為反應(yīng)物，碳酸鈉為催化劑，催化合成阿司匹林.通過考察催化劑用量、反應(yīng)物物質(zhì)的量比、反應(yīng)時間等因素對合成阿司匹林產(chǎn)率的影響，最終確定使用碳酸鈉合成阿司匹林的最適條件為：水楊酸的用量為0.1 mol，乙酸酐的用量為0.175 mol，使用催化劑碳酸鈉的質(zhì)量為1.4 g，反應(yīng)進行時間為60 min，在此條件下阿司匹林的產(chǎn)率可達到74.3%.此實驗采用的操作方法簡便、反應(yīng)條件易于控制、反應(yīng)生成的副產(chǎn)物少，實驗后處理簡捷，實驗安全性能高.催化劑碳酸鈉催化效率高、穩(wěn)定性好、來源廣泛、經(jīng)濟易得是符合綠色化學(xué)宗旨的理想催化劑.

碳酸鈉；催化合成；阿司匹林

阿司匹林最早在止痛方面使用，隨著科研水平的不斷提高，人們發(fā)現(xiàn)它能夠預(yù)防血栓的形成，對心肌梗死病人而言，若服用阿司匹林比較及時，可減少生命的危險[1].近些年學(xué)者們還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它對抗生素所致的的聽力障礙、老年癡呆癥、腸癌和頑固型春季結(jié)膜炎等疾病有一定的治療作用[1].

因為在傳統(tǒng)的生產(chǎn)中以濃硫酸為催化劑，它存在濃硫酸對設(shè)備的腐蝕、環(huán)境的污染以及產(chǎn)品不易分離純化等不容忽視的問題.因此國內(nèi)外專家都在不懈的努力尋找對環(huán)境污染小、反應(yīng)副產(chǎn)物少、可重復(fù)利用的催化劑.近些年，專家們不僅通過調(diào)整改變生產(chǎn)工藝的條件來提高生產(chǎn)效率，而且尋找更加合適的催化劑來提高效率.近些年來也有不少專家研究過其他催化劑，如一些新型催化劑三氯稀土[2]、草酸[3]、氨基磺酸[4]、檸檬酸[5]、乙酸鈉[6]、吡啶[7]、室溫離子液體[8]、氨基酸離子液體[9]、維生素C[10]等，本文作者是利用碳酸鈉作為催化劑.碳酸鈉具有來源廣泛，穩(wěn)定性強，反應(yīng)條件易于控制，經(jīng)濟易得，對反應(yīng)的設(shè)備沒有腐蝕性、反應(yīng)副產(chǎn)物少、純化操作簡捷、催化效率也比較高等特點.下面就是利用碳酸鈉作為催化劑的研究.

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

乙酸酐、水楊酸、碳酸鈉、無水乙醇、氫氧化鈉均為市售分析純試劑，循環(huán)水泵，電子分析天平，XT-4顯微熔點測定儀.

1.2 實驗方法

1.2.1 阿司匹林的合成

加入水楊酸、新蒸餾的乙酸酐、碳酸鈉催化劑于干燥潔凈的圓底燒瓶中，進行加熱，輕輕搖動燒瓶，使燒瓶中的物質(zhì)混合均勻，加熱并攪拌，回流反應(yīng)一定時間.反應(yīng)完結(jié)后，把圓底燒瓶中的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到盛有少量蒸餾水的燒杯中，冷卻，如有需要此時也可以進行冰水浴，待結(jié)晶完全后，過濾，再用蒸餾水洗滌結(jié)晶物2～3次，即可獲得粗產(chǎn)品.將獲得的阿司匹林粗產(chǎn)品倒進50 mL的燒杯中，然后向燒杯中緩慢的滴加乙醇溶液，加熱使阿司匹林粗品溶解，邊攪拌邊倒入盛有熱水的100 mL的燒杯中，加入活性炭，趁熱過濾，將濾液自然冷卻，析出結(jié)晶，將自然析出的結(jié)晶用50%的乙醇洗滌2～3次，用真空泵抽濾、洗滌，得到白色晶體，干燥、稱重、計算收率.

1.2.2 產(chǎn)物分析

根據(jù)2010版藥典中測藥品熔點的操作方法，用顯微熔點測定儀測得樣品熔點為133～135 ℃，熔點符合藥典的要求.

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑用量對酯化率的影響

在碳酸鈉催化合成阿司匹林的實驗中，水楊酸0.1 mol，乙酸酐0.2 mol，操作時間約50 min，只通過改動催化劑碳酸鈉的質(zhì)量，考察催化劑質(zhì)量的改動對產(chǎn)率的影響，記錄數(shù)據(jù)于表1.

表1 催化劑用量對產(chǎn)率的影響

Table 1 Influence of catalyst amount on yield

催化劑/g產(chǎn)率/%0.230.240.553.251.060.561.472.642.071.58

通過表1可以總結(jié)出，產(chǎn)率隨催化劑使用量的增加而升高，但在1.4 g時，產(chǎn)率開始降低.催化劑量過低時，形成的酚氧負(fù)離子濃度低，導(dǎo)致產(chǎn)率不高；催化劑質(zhì)量過高時，會對酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)起催化作用，使產(chǎn)率下降.所以可以總結(jié)出，選擇催化劑的最佳用量為1.4 g.

2.2 反應(yīng)時間對酯化率的影響

在碳酸鈉催化合成阿司匹林的實驗中，水楊酸0.1 mol，乙酸酐0.2 mol，催化劑碳酸鈉的用量為1.4 g，通過改變反應(yīng)時間，考察時間對產(chǎn)率的影響，記錄數(shù)據(jù)于表2.

表2 反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響

Table 2 Influence of reaction time on yield

時間/min產(chǎn)率/%4041.025053.236074.127071.368070.21

從表2數(shù)據(jù)可以總結(jié)出，在60 min之前，隨著反應(yīng)時間的增多，產(chǎn)率變化明顯，但在60 min后，隨時間延長反應(yīng)易向逆反應(yīng)進行，產(chǎn)率有所下降，所以最佳反應(yīng)時間是60 min.

2.3 反應(yīng)物物質(zhì)的量之比對酯化率的影響

在碳酸鈉催化合成阿司匹林的實驗中，催化劑碳酸鈉的用量為1.4 g，反應(yīng)時間為60 min，改變反應(yīng)物物質(zhì)的量之比來考察對產(chǎn)率的影響.記錄數(shù)據(jù)于表3.

表3 反應(yīng)物物質(zhì)的量之比對產(chǎn)率的影響

Table 3 Influence of mole ratio of reactants on yield

反應(yīng)物物質(zhì)的量之比產(chǎn)率/%1.0∶1.353.741.0∶1.6570.341.0∶1.7574.301.0∶1.971.43

從表3可總結(jié)出，隨著乙酸酐物質(zhì)的量的增加，產(chǎn)率先升高后下降，乙酸酐用量過多會溶解部分的阿司匹林，使產(chǎn)率下降.在物質(zhì)的量之比為1.0∶1.75時產(chǎn)率最高，所以確定最佳比為 1.0∶1.75.

3 結(jié)論

碳酸鈉作為催化劑的特點在于反應(yīng)條件容易操作控制，具備穩(wěn)定性強，來源廣泛，實驗后處理容易，依據(jù)本文的實驗數(shù)據(jù)可以總結(jié)出，最適條件為：水楊酸0.1 mol，醋酸酐使用的物質(zhì)的量為0.175 mol，即反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比為1∶1.75，使用催化劑碳酸鈉的質(zhì)量為1.4 g，反應(yīng)約60 min，阿司匹林的產(chǎn)率可達到74.3%左右.由此可見，碳酸鈉作為催化劑，它是一種高效、經(jīng)濟、環(huán)保、實用的催化劑, 具有一定的研究、應(yīng)用價值.

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[3] 黃飛, 屈飛強, 任曉瓊, 等.乙酰水楊酸催化合成的研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2014, 28(11): 20-23.

[4] 李繼忠, 王俊梅, 田曼.氨基磺酸催化合成乙酰水楊酸的研究[J].工業(yè)催化, 2008, 16(11): 61-63.

[5] 隆金橋, 凌紹明.檸檬酸催化合成阿司匹林 [J].云南化工, 2008, 35(5): 20-22.

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[責(zé)任編輯：吳文鵬]

Synthesis of aspirin using sodium carbonate as catalyst

BU Zhaoyang*

(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,XinxiangInstitute,Xinxiang453000,Henan,China)

The catalytic synthesis of aspirin with sodium carbonate as catalyst is studied in this paper.After the study of the effects of amount of catalyst, molar ratio of reactants, reaction time and other factors on the yield of the synthesis of aspirin, and ultimately determine the use of sodium carbonate in the synthesis of aspirin and the optimum conditions were: the amount of salicylic acid was 0.1 mol, the amount of acetic anhydride was 0.175 mol, using sodium carbonate catalyst quality for 1.4 g, reaction time was 60 min.Aspirin yield under this condition can reach 74.3%.The operation method is simple and convenient, and the reaction conditions are easy to control, the byproduct of the reaction is little, the experiment is simple and convenient, and the safety performance is high.The catalyst has high efficiency, good stability, wide source, and the economy is easy to be the ideal catalyst for the purpose of green chemistry.

sodium carbonate; catalytic synthesis; aspirin

2016-07-06.

補朝陽(1969-)，男，副教授，研究方向為有機化學(xué).*

TG162.83

A

1008-1011(2016)06-0714-03