資料內(nèi)容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。氨基磺酸催化合成乙酰水楊酸的研究摘要:本文以水楊酸和乙酸酐為原料,用氨基磺酸替代濃硫酸做催化劑合成乙酰水楊酸。由于氨基磺酸為固體、化學性質(zhì)穩(wěn)定、酸性強、不揮發(fā)、價格低廉、對人體毒性小,克服了用濃硫酸做催化劑時腐蝕設備、污染環(huán)境、產(chǎn)物色澤深、品質(zhì)不好的特點[1]。作者對實驗條件重復考察,從醇酸摩爾比、催化劑用量、反應溫度以及反應時間等方面選擇出了最有利于酰化反應進行的條件。即水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:1.5,氨基磺酸用量是水楊酸的5.8%,反應時間為20分鐘,反應溫度為55～60℃。此時產(chǎn)率可達到83.0%。事實證明氨基磺酸具有好的催化效果,對設備要求低、簡單、快速、經(jīng)濟、無污染。產(chǎn)品品質(zhì)好,適于工業(yè)化生產(chǎn)。關鍵詞:氨基磺酸;乙酰水楊酸;催化;合成SynthesisofAcetylsalicylicAcidwithSulfamicAcidCatalystAbstract:Thesynthesisofacetylsalicylicacidfromsalicylicacidandaceticanhydride,usingsulfamicacidinsteadofstrongsulfuricacidascatalystwasstudied.Thesulfamicacidissolid,stable,notvolatilize,acidityisverystrong,inexpensiveanddoeslittleharmtohuman.Comparedwithstrongsulfuricacid,ithasalittlebitofcorrosiontoequipment,theproductlusterlighterandhavebetterqualities.Theauthorinvestigatestheexperimentalconditionsrepeatedly.Theoptimumreactionconditionswere:molarratioofsalicylicacid:aceticanhydride1:1.5;amountofsulfamicacidis5.8%ofthesalicylicacid;reactiontime,20min;reactiontemperature,55～60°C.Theyieldwas83.0%.Sulfamicacidisprovedtobeaverygoodcatalyst,andtheequipmentneededissimple.Moreover,thereactionisnopollution,easyandeconomical,Therefore,Itisfitfortheindustrializedproduction.Keywords:Sulfamicacid;acetylsalicylicacid;catalysis;synthesis乙酰水楊酸又稱阿司匹林、?；帷⒋琢?化學名稱為2-乙?；交姿?。純品為白色針狀或板狀結晶性粉末。無臭微帶酸味,熔點135℃早在2300多年前,西方醫(yī)學的奠基人、古希臘”醫(yī)學之父”希波克拉底就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水楊柳樹的皮和葉具有陣痛和退熱的作用。雖然當時未弄清它的成分,但有關水楊柳樹的皮和葉能治病的民間藥方已經(jīng)在世界各地廣泛應用,且代代流傳。史書記載古代的蘇美尼亞人、部分地區(qū)的印第安人用咀嚼柳樹皮的方法減輕分娩婦女的痛苦和治療關節(jié)痛,古代中華醫(yī)藥中也有用柳樹接骨減少疼痛的臨床實錄。1827年英國科學家拉羅克斯,首先從柳書皮中提取分離出叫水楊苷的物質(zhì)。1835年卡爾·婁衛(wèi)希從繡線菊中提取出了純的水楊酸。此時純的水楊酸已經(jīng)開始用做止痛藥,它的降壓、止痛、抗炎療效比水楊苷還要好的多。然而從天然植物中分離提取水楊酸耗時耗力,成本高,另外其副作用強。對胃刺激性大,會導致胃痛甚至出血。1853年法國化學家熱拉爾最早用水楊酸和乙酸酐制得乙酰水楊酸,這就是后來大名鼎鼎的阿司匹林。阿司匹林的工業(yè)化生產(chǎn)與德國著名化學家霍夫曼及其所在的拜爾公司密切相關。當時霍夫曼在以生產(chǎn)苯胺燃料為主的拜爾公司工作,她年邁的父親被風濕性關節(jié)炎所引起的疼痛所困擾。服用水楊酸止痛很有效但卻又引起強烈的胃痛,孝順的霍夫曼為了治父病,翻查了各種文獻資料,看到了熱拉爾的記錄,后來她分析測定了與水楊酸有關的一系列化合物的性能。1897年她確定水楊酸被酯化后生成的乙酰水楊酸不但酸性大大降低,還保留了水楊酸治病的藥效,同時毒性和副作用也大大降低?；舴蚵虬轄柟绢I導提交了此一系列報告。領導十分重視。并組織人員對這些化合物進行動物實驗。后來所有的實驗都證明了乙酰水楊酸的有用和安全。它確實在當時是一種超過任何藥物的解熱止痛藥。1899年拜爾公司出售袋裝粉末狀乙酰水楊酸。19片劑上市作為一種藥物正式命名為阿司匹林(Aspirin)A取自Acetyl即?；pir來自繡線菊Apiraea,而in是當時藥物名通用的后綴。阿司匹林的作用消炎止痛:這是阿司匹林最初的藥用價值。它常被用來治療風濕癥,減輕炎癥反應,降低疼痛。因此它不但用來治療感冒發(fā)熱、風濕性關節(jié)痛,而且還有治療頭痛、牙痛、肌肉痛、神經(jīng)痛、月經(jīng)痛的作用。治療風濕性關節(jié)炎有減輕疼痛、僵硬、紅腫等癥狀,并能退熱。隨著時代的發(fā)展,科技的進步,具有解熱止痛作用的新藥不斷出現(xiàn)。阿司匹林在人們心目中光彩依舊,近百年來它依舊是一種安全、價廉、物美的消炎止痛藥?？鼓?40多年前,有位醫(yī)生觀察到咀嚼阿司匹林口香糖用做咽部手術后止痛的孩子常有異常的出血,這位醫(yī)生意識到阿司匹林有抗凝血的作用。美國專家研究證實阿司匹林能夠減少將來心肌梗死的發(fā)作。對于少數(shù)有腦梗首發(fā)癥狀的人群服用阿司匹林腦梗有所改進。來自瑞典、加拿大和美國的多方研究證實,每天服用阿司匹林的冠心病患者心肌梗死發(fā)作率可減少20%,對有不穩(wěn)定心絞痛者,心肌梗死發(fā)病率可減少50%以上。3月美國哈佛大學流行病學家朱莉·比蘭提交的醫(yī)學報告指出,65歲以上的女性服用阿司匹林,她們患血栓引起中風的風險比沒有服用該藥的女性要低30%,心臟病發(fā)作率則要低34%,阿司匹林對冠心病的預防作用對于不吸煙者和已戒煙者效果更好。現(xiàn)在阿司匹林預防心血管病和中風的用途甚至超過了它最初的解熱止痛功用。防治癌癥:美國某大學的研究人員發(fā)現(xiàn)阿司匹林能夠在胃腸黏膜細胞即將發(fā)生癌變之前將其破壞。隨后阿司匹林又被研究發(fā)現(xiàn),在防治乳腺癌、肺癌、胃癌、皮膚癌、直腸癌、結腸癌方面也有較好的功效。其它治病用途:當前各國科學家研究表明阿司匹林還能對白內(nèi)障,牙齦疾病、孕期內(nèi)高血壓、糖尿病、偏頭疼和老年癡呆癥有預防和治療作用。而且服用阿司匹林能使膽道再結石的可能性減少50%。各國科學家還在繼續(xù)研究阿司匹林對人體的各種作用機理、臨床療效以及藥物劑型等問題。阿司匹林不但在過去,現(xiàn)在還將在未來更好的為人類的健康服務[2-3]。據(jù)有關資料介紹,近年來,農(nóng)業(yè)專家們經(jīng)過試驗又發(fā)現(xiàn)阿司匹林對農(nóng)作物、果樹等有重要的增產(chǎn)作用。其主要表現(xiàn)有:處理麥種:用0.05%的阿司匹林水溶液浸種12小時后,晾干播種,一般可增產(chǎn)6%～8%;用阿司匹林10克加水500克,拌種10公斤,堆悶1～2小時后播種,處理幼苗:用0.05%的阿司匹林水溶液浸泡水稻、甘薯、苗木、蔬菜的根部,然后栽插,不但可提高其成活率,縮短緩苗期,而且還能使其生長健壯。葉面噴灑:幾乎適用于所有的綠色植物。如:用0.05%阿司匹林水溶液加少許粘著劑,在小麥的揚花期至灌漿期噴灑1～2次,可延長葉片的光合作用和干熱風引起的早衰,從而增加結實率和顆粒的重量,一般可使小麥增產(chǎn)10%～12%。用于澆灌:用0.01%的阿司匹林水溶液澆灌果樹和糧食作物,可減少因干旱引起的落花、落果,從而增加產(chǎn)量。阿司匹林之因此具有上述奇特的作用,主要是由于該藥能分解水楊酸和醋酸等成分。這些分解物質(zhì)有防止葉片失去水分的功能。而植物葉片又恰恰是制造和輸送養(yǎng)分的工廠,以滿足植物開花、結果的需要,因此,阿司匹林可達到使農(nóng)作物以及果樹增產(chǎn)的目的[4]。如今,化學工作者還在進一步探索阿司匹林的其它用途,使它能更好的為人類造福。阿司匹林的合成方法阿司匹林重大的藥用及商業(yè)價值,注定了有關阿司匹林的合成研究一直都是化學工作者的研究熱點?？茖W家們持著節(jié)約原料、降低能耗、提高產(chǎn)率、綠色環(huán)保及對設備要求簡單的目的,一直尋找一種更優(yōu)化的催化劑、更合理的實驗條件。當前國內(nèi)外報道有關阿司匹林合成的文獻不下幾十種,在這里,我再簡單的陳述一下有關阿司匹林合成的研究進展。當前,阿司匹林的合成方法在實驗室和工業(yè)上主要是以濃硫酸為催化劑,以水楊酸和乙酸酐為原料。濃硫酸催化雖然是經(jīng)典方法、工藝成熟,但產(chǎn)率不高一般在65%～67%[5],且該方法中催化劑用量大,導致產(chǎn)物分離復雜,廢液污染環(huán)境,同時也增加了生產(chǎn)成本,再者,濃硫酸具有氧化、脫水、腐蝕等缺點,至使副產(chǎn)物增多,產(chǎn)品品質(zhì)不好,設備腐蝕嚴重,使得其應用受到了限制。為了克服濃硫酸做催化劑時存在的各種弊端,人們開始嘗試用三氯稀土作為催化劑合成乙酸水楊酸。三氯稀土是一種Lewis酸,具有可溶性強,可回收再使用,對設備腐蝕小、無污染的特點。是一種渴望用來解決濃硫酸造成環(huán)境污染問題的環(huán)境友好催化劑,常見的三氯稀土催化劑有:三氯化鋁(AlCl3)、三氯化鉍(BiCl3)、三氯化釔(YCl3)等。文獻記載用上述催化劑的最佳反應條件是:水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:2,反應溫度在85℃左右,產(chǎn)率和用濃硫酸作催化劑時差不多,但三氯稀土價格較高使其使用受到一定限制[6-7]另外,非酸催化劑中除了三氯稀土以外,用金屬氧化物作催化劑以屢見報道,以見報道的有ZnO、EuO、SnO等。但單用某種催化劑效果較差,如,在單獨使用SnO為催化劑時效果不顯著,加入微量的Nd2O3催化效果明顯提高。因此一種新興的催化劑”復合氧化物”在此領域的應用越來越走俏。以Nd2O3/SnO復合氧化物催化劑合成阿司匹林為例,該方法避免了腐蝕設備、污染環(huán)境。但其存在的一個最大的缺點就是催化劑的制備復雜。文獻中記錄制取復合氧化物Nd2O3/SnO時,先稱取一定量的Nd2O3和SnCl2·2H2O溶于鹽酸,然后將兩溶液混合,攪拌均勻并滴加氨水,使之共沉淀?？刂芇H值在8～10之間,添加少量乙醇加熱至90℃,陳化2～5小時,過濾洗滌至中性,紅外烤箱中干燥7小時,充分研磨過篩,放入馬福爐中高溫焙燒5小時,即制成復合氧化物催化劑Nd2O3/SnO(Nd2O3的含量為5%)[8]除上方法外,用固體酸催化合成阿司匹林的方法也相當成熟。用對甲苯磺酸、維生素C[9]、固體超強酸(SO42-/Fe2O3)[10]、雜多酸[11]、硫酸氫鈉[12]、乙酸鈉3[13]、KF/Al2O[14]、活性二氧化錫[15]合成乙酰水楊酸的方法已見報道,用微波輻射法合成乙酰水楊酸[16-17]的報道也非常多。各種方法都有其利弊,化學工作者一直在尋找著更好的催化劑。1實驗部分1.1試劑與儀器試劑:水楊酸(分析純);乙酸酐(分析純);氨基磺酸(分析純);碳酸氫鈉(分析純);濃鹽酸(分析純);1%的FeCl3溶液;蒸餾水;冰。儀器:多功能電磁攪拌器(HL-5)常溫國華電器有限公司;電子天平(T-214)北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;循環(huán)水式真空泵(SHZ-DⅢ)鞏義市英峪予華儀器;熔點儀;100mL錐形瓶;直型冷凝管;溫度計(100℃、200℃);51.2合成原理:主反應:副反應:1.3實驗方法阿司匹林的合成:在100mL干燥的磨口錐形瓶中加入6.9g(0.05mol)乙酰水楊酸,10.2g(0.1mol)乙酸酐,1g氨基磺酸。置于80～85℃的水浴中,放入攪拌子,瓶口接回流冷凝管,將裝置置于恒溫加熱磁力攪拌器中進行反應,同時開始計時,20分鐘后,將錐形瓶從水浴中取出,將其慢慢冷卻致室溫,在冷卻的過程中,阿司匹林漸漸從水浴中析出。待結晶形成后加入約100mL蒸餾水,并將錐形瓶放在冰水浴中冷卻。待充分冷卻后有大量固體析出,減壓過濾后得白色針狀固體,冰水洗滌,并盡量壓緊抽干得到阿司匹林粗品。阿司匹林的純化:將粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至燒杯,在攪拌下加入飽和碳酸氫鈉溶液至無二氧化碳產(chǎn)生,減壓過濾用少量水沖洗漏斗,除去白色聚合物,合并濾液倒入盛有濃鹽酸的水溶液(體積比為1:2)中,低速攪拌均勻,使PH呈弱酸性,此時又有阿司匹林析出。將燒杯放置在冰水浴中冷卻,使結晶完全減壓過濾,用少量冷水洗滌結晶2～3次,抽干水分,使產(chǎn)品自然干燥,稱重并計算產(chǎn)率。產(chǎn)品檢驗:由于酚類物質(zhì)與1%的FeCl3溶液反應生成有色配合物,由此性質(zhì)能夠檢驗乙酰水楊酸中是否混有未反應的水楊酸,用碳酸氫鈉溶液檢驗產(chǎn)品中是否有高分子聚合物。2結果與討論2.1反應物醇酸摩爾比對產(chǎn)品收率的影響固定水楊酸為6.9g(0.05mol)催化劑用量為1g將反應溫度控制在80～85℃,反應時間為20min,不斷調(diào)整乙酸酐的用量,不同的醇酸比對產(chǎn)品收率的影響見表1:表1醇酸摩爾比對產(chǎn)品收率的影響水楊酸:乙酸酐(mol)1:11:1.251:1.51:1.751:21:2.25產(chǎn)率/％55.765.369.562.562.451.7由表1可見,隨著酸的量增加,產(chǎn)率先增加后降低。可能原于該反應為可逆反應,乙酸酐為易揮發(fā)性物質(zhì),如果反應中酸的含量過少,酸的大量揮發(fā)而不能充分反應而使產(chǎn)率降低;如果酸的含量過高,會溶解反應生成物,使得產(chǎn)率降低。綜合考慮,最適宜的醇酸反應的物質(zhì)的量比為1:1.5。2.2催化劑用量比對產(chǎn)品收率的影響固定水楊酸為6.9g(0.05mol)乙酸酐的用量為7.65g(0.075mol)(水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:1.5)反應溫度控制在80-85℃表2催化劑用量比對產(chǎn)品收率的影響氨基磺酸/g0.81.01.2產(chǎn)率/％73.776.272.270.469.566.3由表2可見,隨著催化劑用量的增加,產(chǎn)率在不斷提高擔當催化劑過多時產(chǎn)率反而有所下降,這可能是催化劑用量過多引起較多副反應的緣故,因此綜合考慮反應最適宜的催化劑用量為0.4g2.3反應溫度對產(chǎn)品收率的影響固定水楊酸為6.9g(0.05mol)乙酸酐的用量為7.65g(0.075mol)(水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:1.5),催化劑用量為0.4g,反應時間為20min不斷改變反應溫度,不同的反應溫度對產(chǎn)品收率的影響見表3:表3反應溫度對產(chǎn)品收率的影響反應溫度/℃50～5555～6060～6565～7070～7575～80產(chǎn)率/％74.983.082.981.979.179.0表3結果表明,隨著反應溫度的增加,反應產(chǎn)率不斷提高。當反應溫度為55～60℃時,產(chǎn)率達到最高(83.0%)。繼續(xù)升高反應溫度,產(chǎn)率有所下降。說明反應溫度過低,醇酸不能充分反應,以至產(chǎn)率降低;如果反溫度過高副反應增多。因此,適宜反應溫度為55～60℃。2.4反應時間對產(chǎn)品收率的影響固定水楊酸為6.9g(0.05mol)乙酸酐的用量為7.65g(水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:1.5)催化劑用量為0.4g,反應溫度控制在55～60℃,不斷改變反應時間,不同的反應時間對產(chǎn)品收率的影響見表4:表4反應時間對產(chǎn)品收率的影響反應時間/min101520253035產(chǎn)率/％67.472.583.077.075.774.3表4結果表明,隨著反應時間的增加,產(chǎn)率不斷提高。當反應時間為20分鐘時,產(chǎn)率達到最高(83.0%)。繼續(xù)延長反應時間,產(chǎn)率有所下降。說明反應時間過短,醇酸不能充分反應至產(chǎn)率降低;如果反應時間過長副反應增多。因此,最適宜的反應時間為20分鐘。3結論以乙酸酐和水楊酸為原料,用氨基磺酸催化合成乙酰水楊酸的最佳反應條件是水楊酸與乙酸酐的摩爾比為1:1.5;氨基磺酸用量是水楊酸的5.8%;反應時間為20分鐘;反應溫度為55～60℃。再此條件下產(chǎn)率能夠達到83.0%。產(chǎn)品外觀純白色針狀固體為,熔點在134～135℃,純度高。實驗證明,用氨基磺酸作催化劑有以下優(yōu)點:①氨基磺酸固體不吸濕,化學性質(zhì)穩(wěn)定,便于包裝、貯存、運輸。②氨基磺酸水溶液具有與鹽酸、濃硫酸同等的強酸性,它不揮發(fā),對人體毒性極小。③對設備腐蝕小,設備要求低,可降低成本。④價格低廉,每斤1.4～1.5元,適用做工業(yè)化生產(chǎn)乙酰水楊酸的催化劑。⑤氨基磺酸具有好的催化效果,反應所須溫度低、時間短便于操作,產(chǎn)率高,經(jīng)濟實惠。⑥廢液對環(huán)境污染小,副產(chǎn)物少,產(chǎn)品品質(zhì)高,產(chǎn)物分離容易,是一種環(huán)境友好型催化劑。參考文獻:[1]劉艷輝,劉素琴,毛卿.氨基磺酸催化合成苯甲酸乙酯[J].湖南理工學院學報,,18(4):56-58.[2]毛華茂.阿司匹林漫談[J].化學教學,,(2):28-30.[3]韓延民.阿司匹林的是是非非[J].相約健康,:29.[4]龍吉敏.阿司匹林的妙用[J].致富之友,1999,(6):5.[5]李繼忠.對甲苯磺酸催化合成乙酰水楊酸的研究[J].化學世界,,(6):365-366.[6]張武,李紅喜,顧巍,吳磊.三氯稀土催化合成乙酰水楊酸[J].化學世界,,(8):422-424.[7]丁健華,郝麗,樂長高,王寧.阿司匹林的合成條件研究[J].華東理工學院學報,,28(1):76-78.[8]陳寶芬,王亞軍.復合氧化物Nd2O3/SnO催化劑合成阿司匹林[J].內(nèi)蒙古石油化工,,27:94-96.[9]陳洪,龍翔,黃思慶.維生素C催化合成阿司匹林的研究[J].化學世界,,(12):642-643.[10]陳洪,龍翔,符史良,黃思慶.環(huán)境友好固體超強酸SO42-/Fe2O3催化合成阿司匹林的研究,[J].化工環(huán)保,,24:432-433.[11]YanqingPeng,GonghuaSong.Heteropolyacid-CatalyzedSynthesisofAspirin[J].Chem.Educator,,5(3):144.[12]翁文,林德娟,尤秀麗,顏少明.硫酸氫鈉催化合成阿司匹林[J].應用化工,,32(2):15-16.