超声辐射法制备阿司匹林

超声辐射法制备阿司匹林

阿司匹林也被称为三氟丙烯酸，是治疗发热、镇痛剂和抗风湿剂的常用药物。近年来，它的新用途不断被发现。作为治疗和预防心脑血管疾病的药物，已广泛应用于临床实践。随着国内外对阿司匹林研究的不断深入,有许多新的治疗用途得以发现。阿司匹林的生产是以水杨酸和乙酸酐为原料,在催化剂的作用下经酰化反应实现。传统制备方法是以浓硫酸作催化剂,产率一般在(65%～70%),并且对设备的腐蚀性较大,对环境污染较重,且易发生副反应而使产品色泽深,不利于提纯。人们对该反应使用的催化剂开展了许多研究,已见报道的催化剂有硫酸氢钠、柠檬酸、Lewis酸、氢氧化钾、固体维生素C、三氯稀土、Brφnsted酸性离子液体等,它们各有其优缺点。在文献报道中,以固体氢氧化钾为催化剂合成阿司匹林的收率可以达到90%,但反应需要相对较高反应温度(60～65℃)和较长的反应时间(20min)。声化学是20世纪80年代后期发展起来的超声与化学的交叉学科,主要是利用超声空化效应所产生的瞬间内爆时强烈的振动波,产生短暂的高能环境(据计算在毫微秒的时间间隔内可达2000～3000℃和几百个大气压)。这些能量可以用来打开化学键,促使反应的进行,同时也可通过声的吸收,介质和容器的共振性质引起的二级效应,促进化学反应的进行。作为一种新的能量形式用于有机合成,不仅可以改善反应条件、加快反应速度和提高反应产率,还可以使一些常规不能进行或很难进行的反应得以顺利进行。超声波在有机合成中得到了广泛的应用,但用超声辐射来合成阿司匹林还鲜见报道。本文利用固体氢氧化钠为催化剂,水杨酸与乙酸酐为原料,采用超声波合成法合成了阿司匹林,并用正交实验对合成阿司匹林的最佳条件进行了研究。1实验部分1.1红外光谱测定乙酸酐、水杨酸、固体氢氧化钠均为分析纯。KQ200KDB型超声波清洗器;NicoleAvatar360型红外光谱仪(KBr压片);XRC-1显微熔点测定仪;双量程分析天平。1.2超声波清洗法实验用的玻璃仪器用超声波清洗,恒温150℃干燥。在50mL圆底烧瓶中按计量比加入水杨酸、乙酸酐和固体氢氧化钠,稍加摇动,固定于超声波清洗器中,在不同的实验条件下进行反应。反应后加入40mL蒸馏水,搅拌,置于冰水中冷却,使结晶完全。抽滤,滤饼用少量蒸馏水洗涤,干燥后得白色针状阿司匹林粗产品。将粗产品加入饱和碳酸氢钠溶液,搅拌至无气泡,滤去不溶物,滤液缓慢倒入盛有浓盐酸的烧杯中,搅拌,将烧杯置于冰水浴中充分冷却,使固体析出完全,抽滤,干燥得到阿司匹林产品。2结果与讨论2.1标准图谱lmr对提纯、干燥后的阿司匹林产品(m.p.134～136℃)进行结构表征,结果如下。IR(KBr,ν/cm-1):2547～3490(—OH);3002,2873(—CH2—H);1757(COCH3),1690(COOH);1605,1458,1515,1575,1605(Ar);1370(—CH3);1305,1187(—OCO—);755(Ar—H)。与标准图谱吸收峰位置一致。1HNMR(CDCl3,400MHz)δ:2.35(s,3H,—CH3),7.13～7.15(m,1H,Ar—H),7.33～7.37(m,1H,Ar—H),7.60～7.64(m,1H,Ar—H),8.11～8.13(m,1H,Ar—H),11.18～11.26(br,1H,—COOH)。用1%三氯化铁溶液检验产物,溶液不发生显色反应,产品纯度较好。2.2超声催化剂用量对阿斯匹林产率的影响经初步实验得知,超声辐射功率、辐射时间、n(水杨酸)∶n(乙酸酐)、催化剂用量和反应温度等因素对乙酰水杨酸的产率均有影响。本文选用正交表L16(45)考察上述5个因素分别在4个水平上的正交实验,结果见表1和表2。由表2可知,影响阿司匹林产率的主次因素:A>E>D>B>C,说明反应物的量比、超声辐射功率和催化剂的用量对产率影响较大。正交实验的较佳实验条件是:即n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶2.5,固体氢氧化钠催化剂为水杨酸质量的10%,反应温度40℃,超声功率为160W,辐射时间8min。若乙酸酐量少,水杨酸不能充分反应,产率降低;乙酸酐量过大,可能会消耗氢氧化钠而影响催化效果,产率也降低。超声功率为160W,辐射时间为8min时,反应进行完全,微波功率过小或时间过短,水杨酸转化不充分,产品纯度不好;微波功率过大或时间过长,会使反应体系的温度升至过高,时间过长,会在圆底烧瓶底部结成固体,难以分离,且产率也会有所降低。若催化剂的量过少,反应转化催化不充分;催化剂过量,产率降低。2.3合成阿斯匹林的产率在n(水杨酸)∶n(乙酸酐)=1∶2.5,超声功率160W,催化剂用量为水杨酸质量的10%,辐射时间8min,反应温度40℃下,平行3次验证实验,结果偏离不大,产率稳定在93.0%以上(N=3)。与文献报道的比较结果见表3。由表3可知,以氢氧化钠为催化剂超声波合成阿司匹林与以氢氧化钾为催化剂传统方法合成相比较,反应温度和反应时间都明显降低,产率有所增加;与以碳酸钠为催化剂微波合成相比较,反应时间相对较长,超声波合成使用的功率(160W)比微波合成使用的